摘要：本文結(jié)合筆者的教學(xué)實踐論述了培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力的一些體會。

　　關(guān)鍵詞：科學(xué)教學(xué)；實驗設(shè)計能力；培養(yǎng)

　　科學(xué)探究按七個要素來劃分：“提出問題”、“猜想與假設(shè)”、“制定計劃與設(shè)計實驗”、“進行實驗與收集證據(jù)”、“分析與論證”、“評估”、“交流與合作”。它是為了方便學(xué)生了解和學(xué)習(xí)，但實際的科學(xué)探究，特別是初中科學(xué)教學(xué)中的探究更多的則是涉及這七個要素的某個或某幾個，以下是筆者平時培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力教學(xué)的一點體會：

　　一、取材生活化來培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力

　　實驗教學(xué)活動要求開發(fā)靈活多樣、多種形式的實驗資源來支持學(xué)生隨堂的實驗探究和課外的動手實驗。將身邊隨手可得的日常生活用品，包括玩具、學(xué)習(xí)用品等來代替儀器，創(chuàng)設(shè)寬松有趣的實驗環(huán)境，消除學(xué)生的畏難情緒及對科學(xué)的神秘感，拉近科學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實性，感受到科學(xué)和社會、科學(xué)和日常生活的關(guān)系。提高學(xué)習(xí)的興趣和效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力。

　　比如給每一位學(xué)生一個礦泉水瓶，讓他們設(shè)計一些科學(xué)探究實驗(越多越好)。學(xué)生四人一組邊做邊討論。收集到的一些設(shè)計如下：

　　1.用手壓瓶，瓶變形，說明力能改變物體的形狀。

　　2.把它放在水平地面上，用力使它滾動，它會逐漸慢下來，直到停止，說明力能改變物體的運動狀態(tài)(用空瓶做，然后用裝滿水的瓶做，你還能得出慣性和質(zhì)量有關(guān))。

　　3.裝部分的水，放在水平桌面上，突然推它，水會向后方傾斜，這是由于水的慣性引起。

　　4.裝滿水，放在陽光下，做光的折射實驗。

　　5.把瓶蓋旋下來，放在燒杯的水面上，這是由于浮力引起的，說明浮力。

　　6.把瓶子中的水用力潑出去，水在空中能“飛行”說明水有慣性。

　　7.在瓶子中裝適量的水，用瓶蓋敲擊燒杯；燒杯被敲響，同時水中有波浪；聲音是由振動產(chǎn)生的。

　　8.在瓶子壁上從上到下順次扎三個眼，在瓶中注滿水；三個孔都有水柱涌出，最下面的最長，越往上越短；壓強的'大小與水的深度有關(guān)。

　　學(xué)生的設(shè)計還有很多很多。這樣一來學(xué)生感覺到科學(xué)實驗的設(shè)計并不是高不可攀的，生活中處處有科學(xué)。

　　二、創(chuàng)設(shè)足夠的科學(xué)情景培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力

　　在學(xué)生充分感受和體驗的基礎(chǔ)上，或者是在引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識的基礎(chǔ)上，提出問題讓學(xué)生進行猜想或設(shè)計實驗。只有“讓學(xué)生只需跳一跳就能摘下蘋果”的教學(xué)過程，才能提高學(xué)生的興趣，否則，學(xué)生就會產(chǎn)生畏難情緒。

　　在進行《平面鏡成像特點》教學(xué)時，可以這樣設(shè)計和實施教學(xué)過程的：觀察平面鏡的像——→利用反射規(guī)律作圖做出平面鏡的像(平面鏡成像原理)——→提出問題(像與物有什么關(guān)系)——→學(xué)生猜想——→設(shè)計實驗(利用平面鏡)——→評估(利用平面鏡不能完成實驗)——→再設(shè)計實驗(要利用平板玻璃)——→進行實驗——→分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

　　在進行《電動機》教學(xué)過程中，教學(xué)過程可以這樣進行：提出問題(給學(xué)生發(fā)放小電動機，讓其觀察，提出問題)——→磁場對通電導(dǎo)線的作用(要學(xué)生利用桌上的實驗器材讓導(dǎo)線動起來)——→探究通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向與什么因素有關(guān)——→通電線圈在磁場中的轉(zhuǎn)動——→小結(jié)。教師與學(xué)生在探究完通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向與磁場方向和電流方向的關(guān)系后，就說，通電導(dǎo)線在磁場中受力會運動，若用導(dǎo)線繞成線圈，置于磁場中，給它通電會怎樣呢？然后演示通電線圈在磁場中的轉(zhuǎn)動。從直導(dǎo)線到線圈是學(xué)生認識過程的一個飛躍，教師在教學(xué)過程中要循循漸進地進行引導(dǎo)(處于磁場中的直導(dǎo)線—→只能一個方向運動—→磁鐵不能做得很大—→在有限的磁場區(qū)域內(nèi)—→導(dǎo)線運動過去又運動回來——→線圈)。

　　在進行《組裝電路》教學(xué)時，先復(fù)習(xí)上一節(jié)課學(xué)習(xí)最簡單電路的基礎(chǔ)上，再提出本節(jié)課要探究的問題。一、二組設(shè)計一個電路，要求是一個開關(guān)控制兩個燈泡，把其中一個燈泡取下后，另一個燈泡熄滅；三、四組設(shè)計一個電路，要求是一個開關(guān)控制兩個燈泡，把其中一個燈泡取下后，另一個燈泡不熄滅。

　　三、延遲評價培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力

　　教學(xué)評價是教學(xué)的重要組成部分，對實驗設(shè)計的及時、有效的評價可以是學(xué)生自評、學(xué)生互評、教師評定，特別是有計劃地評價不同的組，發(fā)現(xiàn)并表揚能起示范作用的小組或個人，不僅有教育意義，而且對以后的探究活動的進行有良好的影響。

　　但是有時卻要采用延遲評價。例如在學(xué)生進行各種實驗設(shè)想的過程中，暫時不對設(shè)想進行評價，以便使參加討論的人能在緩和自由的氣氛中暢所欲言，相互啟發(fā)。在有限的時間內(nèi)提出數(shù)量眾多的創(chuàng)造性設(shè)想。因為學(xué)生在設(shè)計實驗時，特別是新穎獨特的設(shè)計的過程是思維的過程。就像機器啟動一樣，從“靜”到“動”是有一個過程，新穎獨特的設(shè)計在這個思維中過程的后半段。在學(xué)生思維啟動的過程中，教師過早評價，往往會成為思維展開的抑制因素。因此，教師在課堂上要有耐心，不要過早的表達，即延遲評價。在這種情況下，學(xué)生會有一種“安全感”、“自由感”，針對問題展開積極的思維活動和言語活動，既能啟發(fā)他人，也受別人啟發(fā)，營造一種智力激勵環(huán)境。   例如：在講了“摩擦力”后，要求學(xué)生談?wù)劇叭绾螠p少摩擦力？”一開始有的學(xué)生說：“把接觸面磨光滑些?！庇械恼f“在接觸面加潤滑油”……一位同學(xué)說：“在實際中還可以在物體上加上輪子”后，全班同學(xué)似乎陷入了沉默。幾分鐘后一位學(xué)生突然冒出一句“可以讓上面的東西浮起來。”接下來的時間，學(xué)生還想到了磁懸浮列車的模型。最后，筆者對學(xué)生的這些想法給予了充分的肯定和積極的評價。但是，如果在學(xué)生講了前面的想法后就過早地做出評價，后面這些具有創(chuàng)新意義的想法便很難出現(xiàn)。

　　四、展示和創(chuàng)新實驗設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力

　　如在做“壓縮氣體，氣體內(nèi)能增加”的實驗中，筒內(nèi)易燃物產(chǎn)生明亮的火花給了學(xué)生鮮明深刻的印象。然而，實驗研究的對象是什么？為什么筒內(nèi)放易燃物？為什么要迅速壓下活塞？這一系列的問題，在火花閃過之后學(xué)生腦子里仍不清楚，不明確，若教學(xué)中改變教材中一舉成功的做法而是在實驗時，筒內(nèi)先不放易燃物壓縮筒內(nèi)空氣，要求學(xué)生仔細觀察空氣的內(nèi)能是否增加，這時學(xué)生就會感到困惑，空氣內(nèi)能增加與否看得見嗎？此時自然引出實驗設(shè)計的問題情景：怎樣變“不可見”為“可見”？順著這樣的思路展開實驗教學(xué)過程。由于實驗是學(xué)生主動參與設(shè)計的，設(shè)計目的明確，學(xué)生無論是對實驗所揭示的結(jié)論還是實驗設(shè)計思想均能產(chǎn)生深刻的認識和理解。

　　如“冰和酒精混合演示分子間有間隙”的實驗，按課本上用普通量筒來做實驗，體積變化不明顯，據(jù)此得出的結(jié)論是否可信呢？如此微小的體積變化，有沒有可能是因液體從一個容器倒入另一個容器時，沒有完全倒出(容器壁上吸附殘留)所致？這些疑惑不解決，學(xué)生就不能確信實驗的結(jié)論。理解的知識也是似是而非的。這時，教師要因勢利導(dǎo)，讓學(xué)生設(shè)計改進該實驗，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，也是一個極好的時機。

　　兩種液體混合后液面下降越多，實驗的可見度就越高，要提示實驗的可觀度由△h=△V/S得出，適當減小玻璃管的直徑或增加混合的兩種液體的量都能達到這個目的。當相應(yīng)混合的兩種液體的量一定時，減少玻璃管的直徑就可以達到目的，但管徑太細，則需增加管子長度，給實驗帶來不便。若保持玻璃管長度不變而減少玻璃管的直徑，勢必造成混合液體的量的減少，達不到增加可見度的目的。能否把兩者統(tǒng)一起來？通過以上這些設(shè)計思想的展示和分析，有的同學(xué)設(shè)計了相應(yīng)的實驗裝置，這種實驗裝置既不增加長度，又可容納較多的液體，管子下部的體積越大，則混合后液面下降越多，效果越明顯，此時學(xué)生的創(chuàng)新性得到了充分的發(fā)揮，這種鍛煉和培養(yǎng)，能讓學(xué)生受益終生。

　　五、設(shè)計多樣化培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力

　　例如，在“做功和內(nèi)能的改變”和“熱傳遞和內(nèi)能的改變，熱量”兩節(jié)的教學(xué)時，向?qū)W生發(fā)問：“我們可以用哪些方法使鐵絲溫度升高？想得越多越好?！睂W(xué)生經(jīng)過開動腦筋提出了許多方法：放在火上烤，用太陽曬，放在開水里，用石頭磨，用砂紙擦，用鐵錘反復(fù)敲打，用鉗子反復(fù)扭折等。在發(fā)散思維的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了改變內(nèi)能的兩種方法：做功和熱傳遞。這種訓(xùn)練方法是：首先由教師提出要解決的問題和要求，然后讓學(xué)生各自發(fā)揮聰明才智，探索各種合理的方法，設(shè)計各種可行的方案，最后殊途同歸。

　　例如，在學(xué)習(xí)了伏安法測電阻的實驗設(shè)計以后，要測量導(dǎo)體的電阻，若給你一組電池，一只電鍵，若干根導(dǎo)線，還需要哪些儀器？

　　解法1：電流表和電壓表各一只。

　　解法2：2只電壓表，一只定值電阻。

　　解法3：2只電流表，一只定值電阻。

　　解法4：一只電流表，一只電阻箱。

　　還有其他解法，僅從以上4種解法可以看到，這種處理方法對擴展學(xué)生視野、活躍學(xué)生思維、獲得成功體驗是很有益的。

　　以上這些方法的教學(xué)符合學(xué)生認識事物的規(guī)律，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利學(xué)生的長遠發(fā)展。因為教學(xué)注重了學(xué)生的經(jīng)歷和體驗，充分調(diào)動了學(xué)生的思維活動，學(xué)生主動參與猜想與發(fā)散性實驗設(shè)計過程，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實踐能力。

　　參考文獻：

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　　[2]張薇.培養(yǎng)初中學(xué)生的實驗設(shè)計能力[J].寧夏教育，1992(9).

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