【摘" 要】在小學(xué)階段，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作為科學(xué)學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容之一，對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新能力及問題解決能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。本文旨在從實(shí)踐出發(fā)，探討如何通過科學(xué)教學(xué)活動(dòng)來培養(yǎng)小學(xué)科學(xué)課學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，以期提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐操作技能，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；小學(xué)科學(xué)教育；教學(xué)策略

小學(xué)科學(xué)教育作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要階段，其中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)尤為關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅是科學(xué)探究的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和解決問題能力的重要手段。然而，目前小學(xué)科學(xué)課程在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)方面存在諸多挑戰(zhàn)，制約了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的發(fā)展，也影響了學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和參與度，亟待深入探討并解決。

一、小學(xué)科學(xué)課學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)存在的問題

（一）教學(xué)資源限制

在一些小學(xué)，尤其是農(nóng)村和城市邊緣地區(qū)學(xué)校，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料不足，缺乏必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料使得教師難以為學(xué)生提供豐富多樣的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。教師只能依靠理論講解解釋實(shí)驗(yàn)原理，而無法進(jìn)行實(shí)際操作。這樣一來，學(xué)生失去了親身參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，無法親自動(dòng)手設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是一個(gè)明顯問題，因?yàn)槔碚撝R(shí)和實(shí)際操作相結(jié)合才能真正促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)技能的發(fā)展。教學(xué)資源限制也會(huì)影響學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解和興趣，由于無法進(jìn)行實(shí)際操作，學(xué)生很難將抽象的理論知識(shí)與實(shí)際現(xiàn)象聯(lián)系起來。這可能導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣減弱，學(xué)生無法切身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的樂趣和神奇之處。缺乏實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)可能會(huì)使學(xué)生對(duì)科學(xué)變得抽象和枯燥，從而降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)科學(xué)興趣。

（二）教學(xué)方法單一

在部分小學(xué)科學(xué)課堂中，教學(xué)方法通常側(cè)重于傳統(tǒng)地講解和書本學(xué)習(xí)，而忽視了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性。這種單一的教學(xué)方法限制了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的發(fā)展，未能充分挖掘自己的潛力。傳統(tǒng)的講解和書本學(xué)習(xí)往往不能很好地激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)興趣，學(xué)生在被動(dòng)聽教師的講解和閱讀教材時(shí)，難以積極地參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程。這種學(xué)習(xí)方式相對(duì)枯燥和抽象，學(xué)生可能會(huì)缺乏動(dòng)力和興趣。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要學(xué)生積極參與、提出問題、制定假設(shè)和實(shí)際操作，這與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相距甚遠(yuǎn)。

（三）實(shí)踐機(jī)會(huì)不足

學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)的不足可能導(dǎo)致其無法充分發(fā)展其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技能，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅涉及理論知識(shí)的掌握，還需要學(xué)生具備實(shí)際操作的技能。只有通過實(shí)際操作，學(xué)生才能真正理解實(shí)驗(yàn)的流程、步驟和方法。然而在一些小學(xué)中，學(xué)生往往無法親身參與實(shí)驗(yàn)，這可能限制其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的發(fā)展。學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)的不足也可能影響學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和參與度，學(xué)生通常更喜歡通過親身實(shí)踐來探索和學(xué)習(xí)新知識(shí)，而不只是聽取教師的講解。缺乏實(shí)際操作的機(jī)會(huì)可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科學(xué)變得抽象和乏味，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)科學(xué)興趣。

二、小學(xué)科學(xué)課學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的策略

（一）改進(jìn)教學(xué)方法

在當(dāng)今小學(xué)科學(xué)教育背景下，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力顯得尤為重要。這一能力的提升有助于學(xué)生更好地理解科學(xué)概念，還能激發(fā)學(xué)生的探索興趣和創(chuàng)新思維。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法通過鼓勵(lì)學(xué)生在教師的引導(dǎo)下自主設(shè)計(jì)和執(zhí)行實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在真實(shí)的科學(xué)探究環(huán)境中學(xué)習(xí)和成長。通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法的應(yīng)用，小學(xué)科學(xué)教育可以更有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。這種方法不僅能夠提供一個(gè)實(shí)踐和探究科學(xué)的平臺(tái)，還可以促進(jìn)學(xué)生綜合技能的發(fā)展，如團(tuán)隊(duì)合作、問題解決和創(chuàng)新思維。以“做一個(gè)指南針”這部分內(nèi)容的教學(xué)為例，教師可以先介紹地磁場(chǎng)的基本概念和指南針的工作原理，為學(xué)生接下來的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)打下理論基礎(chǔ)，接著學(xué)生將自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡易指南針。在這個(gè)過程中，學(xué)生需要考慮如何使用磁鐵、針和水等材料構(gòu)建指南針，并探索地磁場(chǎng)對(duì)其指向的影響。通過這種實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠更深入地理解地磁場(chǎng)和指南針的相關(guān)科學(xué)原理，還能夠?qū)W習(xí)到科學(xué)研究的基本步驟和方法，如觀察、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)和結(jié)論。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法還鼓勵(lì)學(xué)生在小組內(nèi)合作，共同討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。在“做一個(gè)指南針”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以分組討論不同的設(shè)計(jì)方案，通過小組合作優(yōu)化自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這不僅可以提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，也可以促進(jìn)創(chuàng)意和創(chuàng)新思維的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)小組將展示其指南針，并分享其在設(shè)計(jì)和制作過程中的發(fā)現(xiàn)和挑戰(zhàn)。學(xué)生可以使用展板、PPT等形式，展示他們的實(shí)驗(yàn)成果，并對(duì)指南針的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行簡要介紹。通過展示，學(xué)生不僅可以展示自己的創(chuàng)意和勞動(dòng)成果，還可以加深對(duì)指南針的理解。

（二）創(chuàng)新教學(xué)資源

利用日常生活中的可回收材料和普通用品，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力。創(chuàng)新教學(xué)資源的新穎性、有趣性和引人入勝的特點(diǎn)可以有效吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往過于單一、枯燥，難以引起學(xué)生的積極參與和投入。而創(chuàng)新教學(xué)資源通過添加多媒體元素、互動(dòng)游戲、模擬實(shí)驗(yàn)等形式，可以讓學(xué)生以更直觀、有趣的方式去接觸和理解知識(shí)。以“用橡皮筋驅(qū)動(dòng)小車”的教學(xué)為例，創(chuàng)新教學(xué)資源能夠有效地結(jié)合物理學(xué)原理和動(dòng)手制作，從而提供一個(gè)寓教于樂的學(xué)習(xí)環(huán)境。首先，教師可以引入基本的物理概念，如力、能量和運(yùn)動(dòng)，為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。接著教師可以通過使用橡皮筋、塑料瓶、木棍等簡易材料構(gòu)建由橡皮筋驅(qū)動(dòng)的小車，學(xué)生可以實(shí)際操作并觀察這些物理概念在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。在這個(gè)過程中，學(xué)生將學(xué)習(xí)到如何利用橡皮筋的彈性來產(chǎn)生動(dòng)力，以及如何通過調(diào)整橡皮筋的長度或張力來控制小車的速度和行駛距離。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)小車的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，比如調(diào)整車輪的大小和小車的重量分布，以提高其效率和性能。這種優(yōu)化過程可以讓學(xué)生更好地理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的興趣和創(chuàng)新思維。學(xué)生可以通過試錯(cuò)和反復(fù)測(cè)試，逐步完善自己的小車設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)的最后階段，教師可以組織一場(chǎng)班級(jí)內(nèi)的小車比賽。在這場(chǎng)比賽中，學(xué)生可以測(cè)試其設(shè)計(jì)的小車哪個(gè)跑得更遠(yuǎn)、更快。這樣的比賽能夠加深學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。通過這種互動(dòng)和競(jìng)賽，學(xué)生不僅能在實(shí)踐中學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，還能培養(yǎng)解決問題的能力和創(chuàng)新精神。最后，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生分享自己的設(shè)計(jì)過程和結(jié)果，促進(jìn)班級(jí)內(nèi)的交流和學(xué)習(xí)。

（三）加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)有助于學(xué)生理解科學(xué)概念、激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣、幫助學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析能力。實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力方面起著核心作用，在教授“測(cè)量降水量”的課程時(shí)，教師可以向?qū)W生介紹基本的氣象學(xué)概念和降水的原理，隨后教師可以指導(dǎo)學(xué)生自制簡易雨量計(jì)。這可以通過使用透明刻度杯和標(biāo)尺來完成。學(xué)生將雨量計(jì)放置在室外，并在一段時(shí)間內(nèi)，比如一周，定期記錄降水量。這種操作讓學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)到如何測(cè)量降水量，還能實(shí)際體驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和記錄的過程。接著教師可以將理論與實(shí)踐相結(jié)合增強(qiáng)教學(xué)效果，在學(xué)生完成一段時(shí)間的降水量觀測(cè)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)。例如，教師可以讓學(xué)生比較不同天氣條件下的降水量，或者讓學(xué)生研究降水量與季節(jié)變化之間的關(guān)系。通過這種分析，學(xué)生不僅能夠應(yīng)用自己的數(shù)學(xué)技能，還能夠更深入地理解降水量的科學(xué)背景。教師可以通過案例研究進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。例如，教師可以展示不同地區(qū)或不同年份的降水?dāng)?shù)據(jù)，讓學(xué)生探究降水量變化的可能原因。學(xué)生可以基于這些數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)假設(shè)，比較氣候變化對(duì)降水模式的影響。通過這種方式，學(xué)生不僅能學(xué)習(xí)如何進(jìn)行科學(xué)研究，還能理解自己所觀察到的現(xiàn)象背后的更廣泛的環(huán)境和氣候因素。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組合作和討論也是提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的重要途徑。在小組活動(dòng)中，學(xué)生可以分享自己的觀測(cè)結(jié)果和分析，討論不同觀點(diǎn)，并共同解決問題。這樣不僅能夠提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，還能增強(qiáng)批判性思維和創(chuàng)造性思維能力。

（四）鼓勵(lì)創(chuàng)新思維

在科學(xué)教育中，創(chuàng)新思維不僅是理解科學(xué)概念的關(guān)鍵，而且是學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)的基礎(chǔ)技能。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，并引導(dǎo)學(xué)生通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋求答案。這種方法不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，還能提升學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和熱情。例如，在“制作潛望鏡”這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師首先可以通過展示潛望鏡的工作原理和應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的好奇心。其次，教師引導(dǎo)學(xué)生提出有關(guān)潛望鏡工作原理的問題，比如“潛望鏡是如何讓人們看到遠(yuǎn)處物體的？”學(xué)生可以分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)小組討論并設(shè)計(jì)自己的潛望鏡制作方案。教師在這個(gè)過程中為學(xué)生提供必要的指導(dǎo)，確保實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和安全性。學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計(jì)制作潛望鏡，通過實(shí)際操作加深自己對(duì)光學(xué)知識(shí)的理解。最后，每個(gè)小組展示并解釋其潛望鏡的工作原理，通過這種分享和討論，學(xué)生能夠更好地理解并吸收所學(xué)的知識(shí)。在這一過程中，教師的角色不僅是知識(shí)的傳授者，更是學(xué)生學(xué)習(xí)過程的促進(jìn)者和支持者。通過這樣的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生不僅能夠掌握科學(xué)知識(shí)，還能夠發(fā)展問題解決能力和創(chuàng)新思維，這些技能對(duì)學(xué)生未來的學(xué)習(xí)和生活都是至關(guān)重要的。

（五）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和反饋

有效地實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅需要學(xué)生理解科學(xué)概念，還要求學(xué)生能夠運(yùn)用這些概念探索和解決實(shí)際問題。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的基本目的是什么，比如探索某個(gè)自然現(xiàn)象、驗(yàn)證某個(gè)科學(xué)理論，或解決一個(gè)實(shí)際問題。在這一過程中，教師可以通過提問、討論等方式，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)主題的興趣，幫助學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師需要指導(dǎo)學(xué)生如何從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)，合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)過程。這包括選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料、確定實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程等。在這一過程中，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性，同時(shí)提供必要的技術(shù)和安全指導(dǎo)，確保實(shí)驗(yàn)的有效性和安全性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析是提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的重要環(huán)節(jié)。教師應(yīng)教授學(xué)生如何收集和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及如何分析這些數(shù)據(jù)以得出科學(xué)結(jié)論。在這一階段，教師的反饋至關(guān)重要。教師應(yīng)指出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的不足之處，并提出改進(jìn)建議，幫助學(xué)生理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范和要求。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)和反思。

三、結(jié)束語

小學(xué)科學(xué)課中學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是一個(gè)復(fù)雜但至關(guān)重要的過程，通過增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、鼓勵(lì)創(chuàng)新思維等策略，可以有效提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。這不僅對(duì)學(xué)生個(gè)人科學(xué)素養(yǎng)的提升具有重要意義，也為培養(yǎng)未來的科學(xué)創(chuàng)新人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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（廈門市教育科學(xué)研究院規(guī)劃立項(xiàng)課題，立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)：HZSD082022022）