提升科学实验效度的几点策略

仲超

(江苏省连云港市墟沟中心小学，222042)

小学科学是以实验为基础的学科，精心设计实验，让学生通过亲身参与实验获得知识，是开展小学科学实验教学的关键。笔者结合实践，谈谈自己的教学策略。

一、规范行为，培养习惯：改变学生的“认知缺失”

科学实验课上，总有因科任教师是小学科教师而引起的学生自律性下降、对实验重要性认知度不足的现象，也常有因课堂鼓励自主探究而带来的学生个性过度张扬、缺乏理性对待实验的认知态度的现象。学生对科学实验的认知缺失，不仅会造成科学实验课的无序和低效，更会导致学生因缺乏规范而自由散漫，终无所获。

新课改理念指引下的教法和学法变革，势必要求教师构建新的课堂教学常规，并逐步引导学生养成科学的学习习惯。每接触一批新的学生，我都会将科学课堂的教学常规，如实验操作规范、器材取用要领等告知学生，并课课强调。同时，我还要求学生在课堂上尊重他人的实验思路，且敢于质疑、分析其实验思路是否科学、严谨；乐于与同伴合作，共同为完成实验而努力，并在合作过程中善于创新，等等。学生对科学实验的认知完善了，其学习行为自然会发生改变。

当然，无论是实验常规的确立还是科学实验习惯的养成，都是一个长期的过程，需要教师不断指导、引领。

二、悉心编排，合理分组：避免学生的“合作缺失”

（一）合理编排实验设计，为学生创设合作条件

科学实验的参与性、科学性、严谨性，决定了其对学生合作的要求。实验进行过程中，教师应针对具体内容，有效为学生创设合作条件。《义务教育小学科学课程标准(2011年版)》（以下简称“科学课程标准”）中指出：“活动建议’仅仅作为理解具体内容标准，设计教材和教案时的参考，并不是硬性规定。教材编写者和教师可以根据实际情况进行取舍，或重新设计。”据此，我将教材的实验设计进行了有效编排，对特定实验环节进行合理分解、组合、变通，为学生的实验合作创设了较好的条件。

如《摆》一课教学，由于学生认知有限，我在对教材内容进行分析后，认为适宜用合作演示的方式开展实验。实验过程中，我让学生小组合作，根据各自的喜好和特长分配计时员、计数员，有意设置“摆线长短在实验中随意地变动”或创设“摆角和摆锤重量同时变化”这样的对比条件，让学生来纠错。在这种教学设计中，亲自参与合作实践的学生，最后将测试结果与自己事先预测的“摆角越大摆动就越强，摆锤越重摆动就越缓”的认知进行对比，得出“只有摆线长短会影响摆动”的结果。通过对比思考，学生对摆的规律、特性也有了更为明确、深刻的认识。可见，合理编排实验设计，让学生合作参与，能有预见性地掌握课堂变化，能有方向性地引导学生，从而避免学生对变量控制认识的不到位。

又如《我们来养蚕》一课教学，由于本地气候环境难以满足蚕的饲养条件，于是，我在让学生了解教材中要求掌握的内容后，建议他们以方便交流为前提，自主分配小组，将课堂观察变通为家庭长期饲养，将蚕变通为蜗牛、蚂蚁等便于获取的生物，较好地弥补了教材编排的缺失，收效甚好。

针对实验的具体内容，有时将室内实验拓展至户外、社会，将演示实验转化为分组实验，将零散实验整合为系列实验，往往能更好地改变因教学进度、地理环境等客观因素导致的课堂合作缺失。

（二）建立互惠式的立体分组

关于如何分组，美国心理学家科尔伯格认为：“组员之间只能差一个等级，如果差异在两个等级以上，就会导致‘鸡同鸭讲，。”此理论的正确性也在现实中得以验证，组员间的差异梯度如果达到两个等级以上，其本质就不再是合作学习，而转变为好带差的学习状态，无法实现“互惠”。分组前针对课堂内容，悉心考虑组员间的差异，在此基础上合理分组，是成功展开小组合作学习，让每位小组成员都能从不同方面得到提升的前提。

教学《我在成长》时，我将男女同学分成两组，让他们对同学入学以来的身高体重进行分析并绘制出统计图。小组成员在实践过程中分工明确，统计认真，计算精确，并分别从男女生各自的角度为实验提供尽可能多的材料，最终用小组的数据比较证实：进入青春期的女孩比男孩发育稍早。这样的分组，男生、女生都尽量发挥了自己的优势，互帮互学，并通过实验合作提升了认知，开拓了眼界，提高了动手能力，收到了较好的教学效果。

《滑轮》一课的实验内容活动操作性较强，课上，我根据组员的不同性格特点及爱好进行分组，安排他们分别负责组装滑轮、拉动重物、读数据、记录数据等不同的任务。教学《消失了的恐龙》《生物的遗传现象》等课，需要学生事先搜集资料，课上，我根据学生学习特点进行分组，让各小组分别承担不同方面的搜集任务，再在课内加以汇总，都取得了良好的教学效果。组员们能充分发挥各自的优势，不但提高了实验效率，也使学生的认知得到了不同层次的深化。

（三）拓展合作探究的时间和空间

科学探究需要时间、空间，课堂中的不合作现象往往由于学生急于在短暂、有限的探究时间、空间内力求更多“玩”的机会。我们常看到，小组学生在实验探究过程中往往没有足够的时间去思考，没有足够的空间验证新想法，没有理想的空间拓展个人实验新思路，甚至没有足够的时间去“犯错”……有些合作在“走过场”，学生并没有从中发现乐趣，获得成效。有时即使合作了，也因为时间和空间的有限而导致合作的低效或无效。

科学课程标准指出：“教师不应把上下课铃声当作教学的起点和终点。”学生合作学习的途径不再局限于课堂。坚持课内外教学相结合，将大自然变为学生合作学习的广阔空间，让小组在实践中学习，在学习中实践，才能让实验教学的有效性得到进一步提高。

《把固体放入水中》一课，旨在引导学生研究固体的沉与浮。此类实验在课堂上做，时间、空间都很有限，但教会了方法后，我先让学生在家中用鱼缸、水池等容器来检验身边常见固体材料的沉浮，然后再分小组进行多固体物品的测试，并将小组实验探究过程中的照片和视频上传至公共邮箱，在课堂上用多媒体分享各小组预测实践的探究过程，认识到物体沉浮的特性，并分享其他同学丰富的材料延伸。这样的合作，突破了课堂探究时间、空间的局限，还激发了学生对老师在课堂上提出的“半边苹果和半根蜡烛”的问题进行探究的兴趣。

三、遵循规律，扶放结合：弥补学生的“思维缺失”

实验探究对培养学生的思维能力有着其他教学手段所无法替代的作用。进行科学实验教学时，教师须着重为学生搭好实验活动的“脚手架”，选择合适的方式方法，有效开发学生思维。

（一）根据学生认知规律设计实验

朱智贤先生说过：“小学生思维发展的基本特点是以具体形象思维为主要形式逐步过渡到以抽象逻辑思维为主要形式。但是这种抽象逻辑思维在很大程度上仍然是直接与感性经验相联系的，仍然具有很大成分的具体形象性。”刚接触科学课的学生往往会凭一时的兴趣学习，容易注意力不集中。这会导致学生观察实验现象时抓不住事物的主要特征，无法进行思维拓展。因此，教师设计实验时应尽可能调动他们的多种感官，使其有意识地观察事物。高年级学生在能自己动手做一些实验的基础上已初步具备了观察事物的能力。教师设计实验时应主要借助他们对神秘自然界的好奇心和对探索自然奥秘的自信心，让学生多动手、多动脑，鼓励他们从实验中获得结论，并通过实验验证结论，从而培养其思维能力。

《神奇的水》一课面向的是刚进入科学课堂的三年级学生，这个阶段学生的认知特点是：有意注意的时间短。于是，我设计了这样一些“神奇”的案例去吸引学生的眼球：用纸巾展示“会爬的水”；用一元钱的水容量来验证“会团结的水”；将雪碧瓶戳几个洞让他们观察“会喷射的水”；将纸船放进烧杯，让他们感知“会托举的水”。如此，让学生的有意注意充分地发挥到最佳状态。在此过程中，学生通过观察前的现象预测与观察后的结论描述，更好地锻炼了思维。

（二）遵循学科特点设计实验

科学实验课“符合逻辑思考的逻辑性”“讲求证据、尊重实事的实证性”“鼓励学生提出独特观点的质疑性”，都显示出其与人思维的密切联系。教师引导学生时须注重从以上特点的相互联系、相互影响人手来培养学生的理性思维。

在实验教学中，教师只有遵循“发现问题一提出假设一制订计划一实验验证一交流总结”的科学探究过程，有效实施实验教学，才能更好地训练学生的逻辑思维，培养学生的实证意识和质疑精神。在此过程中，教师无需为学生制订详细的实验分工，而应让他们在实验过程中自主思考怎样才能更好地操作，帮助其树立独立思维的意识。

《果实和种子》一课的实验教学，是三年级学生进行对比实验的开始。我用四个同型号的矿泉水瓶营造出了四种不同的种子萌发环境，旨在让学生对比种子的萌发条件。课堂上，教师在引导学生认真推敲了四个瓶子中分别有哪些条件的基础上，让他们针对每个瓶子中的种子有没有可能萌发自由质疑。这种在尊重水分、温度、空气等客观因素存在事实的前提下进行质疑的过程即是很好的逻辑思维过程。

（三）引导学生进行实验思考

科学课程标准在科学探究的具体内容标准中指出：能提出进行探究活动的大致思路，能对自己或小组提出的探究内容作出书面计划。制订计划，就是“动手前的先动脑”。有了问题才便于思考下一步的具体工作，如进一步明确问题、准备材料、明确方法步骤等。为使探究活动更具目的性、计划性，我要求学生把“先动脑”的内容记录下来，想好了再做。当他们提出要研究的问题后，我又鼓励学生猜想和假设，并力图让他们感受并经历像科学家发现真理时那样的思维过程。

如教学《不同的声音》一课，学生领取实验材料后，我让他们先思考对于自己经常听到的声音一般会通过哪些方式来记录测试，是通过不断的拨动来获取无律的音响，还是通过拨动不同长度与粗细的皮筋来比较渐进的过程以此记录有规律的声音等。学生根据实验前的思维交流与碰撞进行过比较后，选择了有序探究，从而形成了对影响音调高低因素的认知。

实验过程中，教师的作用其实是引导学生将思维从零乱转为有序的过程，指向性很明确，促使学生更加关注实验过程。每次实验都让学生经历“动手前先动脑”的步骤，实验的开展才有章可循，效率才会提高，学生的思维也才会向着有效的目标迈进。

（四）注重现象和数据分析

教师往往注重实验后学生交流汇报的实验结果，却忽视了培养学生对实验现象和数据的分析和解释。“匆匆走过场”，便失去了实验教学的本真，失去了培养学生科学、缜密思维的好机会。

教学《降落伞》一课，学生用自制的降落伞，就伞面大小、材质、绳长等因素进行了对比验证，他们都从这三个层面去阐述实验的结论和谁有关、和谁无关。学生分组将各自的降落伞进行实验后，一起交流、分析数据，得出了多种可能，却无法说明三个层面究竟谁的因素大：有的伞面大，但是材质重；有的伞绳长，却在下落的过程中拧到了一起。这些现象无法得出相对科学的论断，当然不应该草草收场。其实，实验中上抛力度与秒表记录等的误差因素也很重要。于是，我让学生将各自的作品带至五楼同一高度，用四块秒表同时计时。对比了多组作品后，我们又通过数据分析，得出了伞面面积影响降落伞下降速度的论断。在此过程中，学生充分认识到，科学现象不是偶然的，必须经得起反复验证。类似的尝试不但能端正学生从事科学探究的正确态度，还能培养学生缜密的思维。

教师应当注重引导学生关注实验现象，透过现象看本质；引导学生整理数据和分析数据，培养其数据意识；提炼讨论和交流的内涵，让学生的思维在碰撞中建构出科学概念，获得科学知识，提升科学素养。

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参考文献：

[1]张绪培，俞伯军．小学科学教学案例专题研究[M]．杭州：浙江大学出版社，2005

[2]施良方，崔允都．教学理论和课堂教学的原理、策略与研究[M]．上海：华东师范大学出版社，1999