小学科学实验设计之我见
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摘 要：实验设计是实验教学重要的一环，是成功地进行实验的前提。从实验设计的目的、材料、方法三个环节描述实验设计的过程，目的要“明”、材料要“精”、方法要“妙”。结合具体案例进行阐述，提出实验设计要让学生积极参与，从而达到培养兴趣、拓展知识、锻炼思维的目的。
关键词：小学科学；实验设计；目的“明”；材料“精”；方法“妙”
爱因斯坦说：“一个美妙的实验，通常要比我们头脑中提取二十个公式更有价值。”我们应该通过科学合理的实验设计，激发学生学习兴趣，培养学生科学探究精神和创新能力。小学实验教学主要包括实验设计、实验操作和实验分析三大部分。实验设计部分重在依据科学知识和学生实际设计方法，培养学生实验操作能力和逻辑思维能力。
實验设计要求设计者根据实验的目的、要求，运用有关的知识和技能，对实验仪器（材料、装置）、方法和步骤等进行设想和规划，要求思维有序、缜密。同时也要求设计者引导学生、特别是高年级学生参与进来，体验实验设计的整个过程。那么怎么进行实验设计呢？我认为它应符合人的科学探究思维的一般过程，即明确实验目的――思考实验所需材料――确定实验方案。
一、目的“明”才能有的放矢
实验设计首先让学生明白实验目的。为了让学生清楚地知道实验目的，教师可以采取如下措施：一是引导学生仔细审阅实验题目，通过把握重点词的方式来明确实验目的。如小学科学三年级下册《光的传播》一课有“证明光的直线传播”的实验，通过教师引导，学生可以认识到重点词明显就是“光”和“直线传播”，其中“光”既是主语，又是实验对象，“直线传播”是要通过实验验证的现象。二是教师展示实验题目，学生思考后积极发言进行讨论，教师点拨纠正，让学生正确确立实验目的。
二、材料“精”才能物尽其用
良好的材料是实验成功的基础和保证。选择实验材料时，首先考虑从实验室获取，但很多小学科学实验材料从实验室不易得到，这就要求我们教师自制教具，从生活中获取简易的、实验现象明显的材料。比如，小学科学教材《固体的热胀冷缩》实验，选择材料是铜球，加热用酒精灯，冷却用冷水，观察方法用铁圈套铜球。这个实验有两个弊端，一是铜球温度很高，易烫伤学生，有危险性；二是加热时间比较长。因此，我将实验材料改为PP-R塑料，因为PP-R塑料热膨胀系数远远大于铜的热膨胀系数，实验现象特别明显。再如教材《马铃薯在水中是沉还是浮》一课，我把马铃薯改为葡萄，在烧杯中就可以做。这样既节省实验用品，实验效果又明显。
三、方法“妙”才能一目了然
（一）充分利用对照实验和对比实验
对照实验是提前控制“因”，然后观察“果”；对比实验是通过对“果”的对比，让学生发现“因”，探究性更强一些。在实验设计中我们要有意识地采用这两种方法。
例如五年级上册第一单元第一课《小苗的诞生》中的实验采用了对照实验，适宜的温度、水、空气等诸多条件中，每次只能改变其中的一项。需要指出的是，为了节省时间，可以一次设置多个样本，根据排列组合的原则使样本间条件有所区别，最后通过将样本两两对照得出结论。本实验要求设计记录表，能对浇水量、光照时间等进行记录。同时，教师鼓励学生课后对自行控制变量的种类和数量进行研究，激发兴趣，巩固知识。
（二）改进实验，一切为了效果
实验设计时，参照课本、参考书、网上所设计的实验方法，从各角度思考，找出它们的优缺点，结合自己的设计确定最优方案。比如“光的直线传播”实验中，教材中提到森林中的光线直线传播，但缺点是远离生活只能想象；观察教室窗户中的一缕光线，实施起来也有困难。为此，我设计了利用激光笔大角度倾斜打在黑板上的方法，很方便地证明了光的直线传播，效果很好。
（三）方案周密，预知可能的败笔之处
实验设计时，对可能影响实验效果的不利因素要提前预知并加以避免。如五年级上册《风的形成》一课中“风的形成”实验，学生需要制作自己的实验箱，在实验设计阶段要引导学生注意以下事项：实验箱密封效果一定要好，任何地方不能漏气，否则蚊香的烟会溜走；实验箱要有一定的高度，否则点燃的蜡烛会引起燃烧，不安全。
四、让学生积极参与实验设计
实验设计过程是个锻炼思维的过程，通过学生参与实验设计，养成积极动脑的习惯；让他们掌握实验设计用到的基本方法，比如对比实验和对照实验等；让他们培养合作精神，体验到合作的乐趣。总之，教师在实验设计上下大力气是值得的，能让学生体会到实验科学的魅力。
实验设计要联系当地的自然条件。教师要全面了解当地的自然资源，做到心中有数，进行实验设计方可如鱼得水，运用自如。设计“植物的生长与环境”这类教学实验时，要安排学生对当地的气候资源、水土资源进行较长时间的观察分析，记好观察日记，归纳总结出：植物适应在什么样的气候条件下生长发育，什么样的植物适应什么样的土壤等有关植物生长与环境的知识，并指导当地的农作物种植，服务地方经济建设。培养学生学科学、用科学的能力，使他们在获得科学知识的同时，掌握一定的劳动技能。
教学的实践过程也是教学方法的探索研究过程，好的实验设计思想有利于学生有效地掌握基础知识、基本方法，培养学生的技能和能力，有利于义务教材内容的完成，也有待教师更进一步地探索研究。
（作者单位：浙江省永嘉县云岭乡中心小学）
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