小学科学实验设计
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小学科学实验设计范文第1篇
中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）11-083-001
小学科学实验的设计与实施实际上是小学科学正常进行的重要保障和后备力量。只有在科学实验的成功开展下，儿童才会对科学产生兴趣，从而主动的进行科学探究活动。
一、小学科学实验设计综述
1.小学科学实验设计目标
1.1传授学生科学研究方法。小学科学实验设计要求之一就是传授科学研究方法。在实际的科学实验教学过程中，教师须着重培养学生独立思维及其实验技能，使其从一开始就养成良好的实验习惯，并督促其保持下去。与此同时，在具体的实验过程中，教师须向学生详细讲解实验设备及仪器的准确操作、实验设计的方法及实验过程中的注意事项等相关知识。在实验完成之后，科学地总结并分析实验结果。如此一来，才能够保证在真正意义上启发和引导学生从直观生动的实验现象中，上升为抽象的思维理解，进而促进学生创造和创新能力的挖掘和开发。
1.2培养学生主动发现问题能力。常言道，兴趣是人生最好的导师。只有充分发掘学生对实验的兴趣，培养学生主动发现问题的能力，才能够让学生在实验过程中收获到更为印象深刻的知识。培养主动发现问题的能力，这不但能够帮助学生发挥自身的潜能，同时能够让学生在更深层次上感受到学习实质上是出自内心深处的一种自我需求，从而产生源源不断的内在学习动力。
1.3扩散学生探索创新思维。为了扩散学生探索创新思维，教师在教学活动中要通过指导学生分组实验、激发学习兴趣、启发设计实验、组织观察讨论、归纳概括总结、强化记忆、扩散思维等方式来完成学生创新思维的培养。比如为了进一步掌握一类物质的共同特征，教师可以运用投影与实物相结合的教学手段，让学生从多种物体中辨别出单一物质，既做到了新授知识与生活实践相结合，同时，也扩散了学生的思维，使学生的知识水平和认识能力得到了提高。
2.小学科学实验的具体设计
小学科学实验的具体设计基本实验、基础实验、生活实验和探究实验四种。
2.1基本实验。该类别的实验是科学实验的起步阶段，主要内容是展示小学生能够接触到的科学领域内的基本设备和仪器，通过一定的实验，要求学生能够较好地掌握基本材料、物品类别及基本仪器的操作方法。在实验结束之后，学生必须能对之前的实验目的、方法、步骤及其结论作出准确和完整的表述，记住实验过程中涉及的规范操作，最后能够对实验现象作出正确、合理的解释。
2.2基础实验。基础实验在基本实验的基础上进行，该类别实验的主要内容是引导学生对小学科学中的经典理论进行印证实验。
2.3生活实验。生活实验必须基于学生已经具备良好的基本实验和基础实验的技能掌握的基础上，具体来说，就是学生已经对实验对象的观察和研究、实验仪器的操作和使用以及实验结论的总结和概述都有了较好的提升，才能够实践生活实验。
2.4探究实验。探究实验可谓是科学实验的最高境界，同时也是科学实验的最终归宿。探究实验的主要任务便是培养学生主动发现问题的能力，观察实际生活中的环境，对生活中不明了的问题提出勇敢的猜想和假设，运用自身掌握的知识和技能，大胆地创设情境，自主设计实验方案，解释现实现象并形成具有创新性的实验结果，真正做到实践与理论的完美结合。
二、小学科学实验设计的案例分析
本文所用的是义务教育课程标准实验教科书六年级下册科学第一单元第2课――《杠杆的研究》一课时的案例，实验是加深学生杠杆知识点的理解。
1.案例
1.1实验目的。对于简单机械我们若能认识到它的规律，就能通过利用它来简化生活中的问题。通过实验，我们能够利用观察和动手操作，帮助学生更好地掌握这一课的教学重难点。
1.2教学片断
（1）创设情境，提出问题。教师无意间把笔丢到了讲台下就试着搬动讲台来找，并邀请学生来进行帮忙。在学生用尽力气还没办法的情况下提出问题：能不能利用工具来完成？用吊机吊、把桌子、用滑轮吊……（请学生出谋划策）
（2）实验步骤。①教师给学生介绍一种非常简单却能轻松完成工作的工具――杠杆。解释杠杆的含义：在一根棍子下面放一个支撑物就可以用它撬起重物，人们称这样的棍子为撬棍，科学名称即杠杆；②示范用杠杆来撬起讲台，拿起掉下去的那支笔；③出示提前制作好的图片：一个杠杆，并标出支点、用力点阻力点。并附三个部分的定义；④再出示生活中利用杠杆的工具图：压水井、跷跷板，请大家在上面画一画，标出三个点的位置。再展示给学生一些并不是利用杠杆的工具图，让学生来分辨哪些是杠杆，哪些不是杠杆？并说出自己的看法。让学生体验杠杆的组成和变化，并说出自己的看法。
（3）归纳总结。
师：大家的观察都很细心，下面我们就要进行讨论：什么是杠杆，为什么要利用杠杆？
生（回答）：依靠支撑物能够撬起重物的木棒就是杠杆，用杠杆能够省力。
师：这位同学杠杆的定义是没错的，但是同学们，用杠杆都能省力吗？
生：讨论发言。
2.分析
很显然，每个步骤环环相扣，步步深入，使得学生的认知由浅入深，由表象认识到内在掌握。在教学活动过程中，教学目标和实验设计要求是相互渗透，同时完成的，而非按照先后顺序依次完成。
实验过程都是当堂完成，整个教学活动过程中，学生手脑合作，对于素质教育的全面开展起到了很好的促进作用。
三、结语
简而言之，小学科学实验教学是科学教学的重要组成部分。作为一名科学老师，必须保持“终身学习”精神，努力提高自身的科学素养和教学水平，致力于小学科学实验教学有效性的不断提高，在真正意义上实现科学教学质量的提高，实现素质教育的贯彻和实施。
参考文献：
小学科学实验设计范文第2篇
小学教学课程中所存在的科学课程，是为了帮助学生走近科学、了解科学，培养出学生对于科学知识热爱的程度，积极地调动起学生的学习兴趣。所以在小学科学的课程教学之中，科学实验具有不可替代的作用，并且可以有效激发出学生的学习兴趣。教师应当在新课程理念之下，科学的设计实验方案，加强集体备课，促使学生通过实践体会获得直接的经验，教师要为学生提供身体体验实验过程的平台和机会。
一、实验设计要将生活中的课程资源紧密地联系起来
科学实验应当让学生感悟到科学知识不仅来源于生活，还为生活服务，并且科学教学，必须要紧密地结合起生活实际，这就是新课程标准所做出的规定。科学知识存在于学生们的身边，需要他们去留意，但是学生对身边的科学知识不闻不顾，他们对生活中的科学知识没有足够的认识。在这样的情况之下，就要求教师积极引导学生去认真地留意和观察生活，积极地利用起生活中的科学课程资源，进行实验方案的设计，加强对生活科学知识的整理和搜集，顺利地完成实验任务，从而提升学生的实验水平。例如，当教师进行实验教学的时候，针对的是“衣服颜色”的问题，教师就要在其中发挥自身的主导作用，促使学生说出自身所喜爱的颜色，以及在什么样的季节或者是什么样的场合，人们喜欢穿什么颜色的衣服。之后让学生将不同颜色的塑料袋利用起来，从而进行光照实验，在相同光照的环境中，学生要把不同颜色的塑料袋套在手上，并且要放置于其中，从而感知不同颜色的塑料袋所具有的吸热的能力。经过学生们自身所进行的实验，发现黑色相较于白色而言，有更强的吸热能力。所以通过科学实验的教学方式，学生就可以运用所学习到的知识解决生活中存在的问题，可以掌握“控制变量法”在科学研究中的运用方法，做到理论联系实际。所以利用生活中的资源，在小学的科学实验课程中辅助教学，能够接收到理想的教学效果，以及有效地提升学生的实验研究水平。
二、实验设计要按照学生认知规律进行
学生是教学的主体，这也是在新课程中所提出来的，因此在新课程环境之下的小学科学实验教学设计，教师就应当从学生对知识的认知规律出发，通过实验激发起学生的好奇心，启迪学生的科学思维，采用合理科学的实验方法进行教学的设计，在探究性学习和合作学习中，培养学生的感悟能力和理解能力，促使他们掌握科学知识的奥秘，综合提升学生的科学实验的素养。例如，在对“根茎”进行教学的时候，较多居住在城市的同学是没有见到过真实的“根和茎”的情况的，所以教师在进行根茎教学之前，就应当为之后的实验做好准备，事先将一些根茎采集到，之后在实验中分发给学生。借助于对比以及实物观察的方法，学生很快地就会将“须根系”“直根系”等基本的概念掌握。也正是因为实物观察，学生才可以对那些专业的术语进行深入的了解，以及启迪学生的积极思维，还可以了解到玉米、水稻等都是须根系，而香菜、萝卜以及芹菜等都是直根系等一系列的知识。这样的教学方式，有效地提升了学生的科学实验素养，遵循了学生的认知规律。
三、实验设计要按照科学课的特点进行设计
在教学中，应当遵循一定的规律特征，在小学的科学教学中，也应当特别的留意。应该让学生通过观察的方法认识周围的事物，而科学知识的学习，就是开始于观察。所以，小学的科学教师在新课程的环境之下，进行实验教学的时候，就应当是尽可能地利用学生可以摸得着以及看得见的材料进行实验设计，促使学生从中感受到学习科学知识的兴趣，以及促使学生体验知识的形成过程，提升探究知识学习的技能，有效地培养学生学习科学的习惯，促使学生在学习科学的同时，可以积极的应用科学，喜欢上科学，从而提升科学教学的效率。例如，在进行“水的三态变化”的时候，教师可以通过用水写字的方式，调动起学生的好奇心，因为一会儿教师用水写的字就不见了，从而和学生一起进行烧水实验。当水烧了几分钟之后，学生发现锅上面有很多的“白气”冒出，通过学生的观察和发现，证明学生可以自主的学习。在教师的引导之下，学生就掌握了固态、气态以及液态，明白水在什么时候会结冰，什么时候会变成水蒸气，最后学生要进行自我总结。而大部分的学生都可以说出，水蒸气遇冷就会成水或者是冰，冰或者是水受热又会变成水蒸气，从而说明实验的结果是简单明了的，将教学的效果大大提升。
小学科学实验设计范文第3篇
一、化先天不足为后天完善
一切科学都来自于实践，都是从科学实验和生产实践中总结发展起来的，小学科学也不例外。现如今配套的学生实验材料包却存在着一些先天不足，学生实验时缺乏可操作性，那结果就是浪费教师学生的精力和宝贵的时间，更可怕的是挫伤学生的科学探究积极性。
科学五年级下册《热》单元第6课《热是怎样传递的》有二个活动：热在金属条中的传递；热在金属片中的传递。通过实验让学生感知热是怎样传递的，明白热总是从较热的一端传向较冷的一端。
课文中的实验要求在一段铁丝上每隔一定距离用蜡粘上一根火柴，将铁丝固定在铁架台上，火柴都向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一段加热，观察哪端的火柴先掉下来？课文的要求是用蜡粘，课前我让学生进行尝试，可一上课学生向我抱怨的却很多都说粘不牢，上来展示时颤颤抖抖的又掉落了几根。那么简单的实验为什么会不成功呢？问题究竟出在什么地方？
找问题：通过了解又自己亲身实验终于明白了是怎么回事。虽然日常生活中我们都知道蜡烛燃烧时流下的蜡会在桌上凝固。由于蜡先要熔化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴。但蜡的凝固时间快（指冬天，夏天正好相反），且熔化后粘性不大，所以很难粘上去，因此成功的不多。
改进：改蜡为修自行车用的轴承油―“黄油”。明白了其中的道理后，想了一想，什么东西粘性大呢？平时自行车经常修，只见修车师傅往轴承里抹“黄油”，有时自己也尝试过，这“黄油”能把钢珠粘住，对，这东西可能行！就赶忙跑到校门口修自行车的摊上要了一些交给学生去尝试，经过一番忙碌，教室里响起了阵阵欢呼声。
二、化复杂为简单
如教科版小学科学三年级上册《水和空气》单元第6课《空气占据空间吗》一课中，要求把一团纸巾放在一个杯子的杯底，然后将杯子竖直倒扣入水中。预测一下，纸巾会被浸湿吗？这是一个经典的实验，但是在实验时总存在着一些不完美的地方。
找问题：该实验存在着较大的缺陷：一是纸巾容易浸湿，影响实验效果。二是后续实验即水进来把空气赶跑的现象不够直观，三年级学生理解起来有困难。三是一堂课下来桌上堆满了纸巾，浪费严重。
改进：用大号漏斗和小块塑料泡沫（涂上红色）代替杯子和纸团做实验。实验时，先用手按住漏斗上的小孔，再用漏斗把泡沫垂直扣入水中，泡沫球就停留在水底，表明空气占据了漏斗的空间，水就进不去了。然后放开按住漏斗的小孔，空气从小孔中逃出，泡沫球就浮上来，表明水就进来占据了原先空气占据的空间。改进后的实验材料即可以重复使用，又克服了原先实验的缺陷，还使空气占据空间与空间水被替换的现象更加明显。
三、化抽象为形象直观
教育家第斯多惠有句名言：“一个坏的教师是奉送真理，一个好的教师是教人发现真理”。教师可以放手让学生自己去发现规律、总结法则，但在这过程中必须提供丰富具体的物质载体，作为学生分析、综合、比较、抽象、概括的例证。小学儿童的思维正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡中，但仍以具体形象思维为主。因此，在教学中，我们应采取形象生动的教学，提供足够的有结构材料，来培养学生的创新思维。
教科版小学科学四年级上册《溶解》单元第1课《食盐在水里溶解了》一课中，有一个实验是观察高锰酸钾和砂糖的溶解，课本要求在两个玻璃杯里各装半杯水，分别投入几小粒高锰酸钾、砂糖、食盐、沙、面粉。观察、描述水、高锰酸钾、砂糖、食盐、沙、面粉的变化。观察报告见下表：
该实验的目的是从高锰酸钾溶解于水的实验中，得到“均匀分散”的结论。学生解释这一现象时会说：水变红了，高锰酸钾不见了。却得不出均匀分散这这一结论。
找问题：造成该问题的原因是实验缺少参照物。乌申斯基说过：“比较是一切理解和一切思维的基础”。
小学科学实验设计范文第4篇
1 在课前实验准备中及时调整实验材料存在的缺陷
课前准备好合适的、有结构的实验材料是进行有效探究学习的基础和关键,直接影响实验的效果。一般来说,课前教师都要对课上要做的实验进行事先演示,从中发现实验材料的缺陷,便于做好选择和调整。如教学教科版小学科学五年级下册“摆的研究”一课时,根据书上插图准备材料是不理想的,铁架台上的横杆太短,摆锤摆动时很快就会碰上铁架台的竖杆。摆线如何固定才能既让它自如地晃动又便于调节长短也是问题。通过加长横杆,借助夹子,可以解决这些难题,增强教学效果。
再比如教科版小学科学三年级上册“水和空气”单元“空气占据空间吗”一课中,要求把一团纸巾放在一个杯子的杯底,然后将杯子竖直倒扣入水中(图1),预测纸巾是否会被浸湿?这是一个经典的实验。但在实验时总存在一些不完美的地方。简单分析,该实验存在较大的缺陷:一是纸巾容易浸湿,影响实验效果;二是后续实验即水进来把空气赶跑的现象不够直观,学生理解起来有困难。
笔者对此操作进行改进,用大号漏斗和小块塑料泡沫(涂上红色)代替纸团和杯子做实验(图2)。实验时,先用手按住漏斗上的小孔,再用漏斗把泡沫垂直扣入水中,泡沫球就停留在水底,表明空气占据了漏斗的空间,水就进不去了。然后放开按住漏斗的小孔,空气从小孔中逃出,泡沫球就浮上来,表明水进来占据了原先空气占据的空间。改进后的实验材料既可以重复使用,又克服了原先的缺陷,还使空气占据空间与空间被水替换的现象更加明显。
2 及时改进学生实验材料包中存在的不足
近几年,小学科学教材都有了配套的学生实验材料包,但存在一些不足,学生实验时缺乏可操作性,结果就是浪费教师、学生的精力和宝贵的时间,也挫伤学生的科学探究积极性。
再如教科版小学科学五年级下册“热”单元第6课“热是怎样传递的”一课的探究活动:热在金属条中的传递;热在金属片中的传递。通过实验让学生感知热是怎样传递的,明白热总是从较热的一端传向较冷的一端。教材中的实验方法要求在一段铁丝上每隔一定距离用蜡粘上一根火柴,将铁丝固定在铁架台上,火柴都向下悬挂,用酒精灯给铁丝的一段加热,观察哪端的火柴先掉下来?教材中要求是用蜡粘,课前笔者让学生进行尝试。他们花了不少的时间,一上课就抱怨粘不牢,实验成功的寥寥无几。那么简单的实验为什么会不成功呢?问题究竟出在什么地方?通过了解又自己亲身实验,笔者终于明白了是怎么回事。由于是要蜡先熔化成液体,然后滴在铁丝上,再往上粘火柴,而蜡的凝固时间快,且熔化后粘性不大,所以很难粘上去,当然成功的不多。明白了其中的原理后,笔者建议学生改蜡为黄油,经过一番忙碌,教室里响起阵阵欢呼声。
3 实验操作既要尊重教材设计又要高于教材设计,做到化繁为简
科学课的课堂教学40分钟很宝贵,而科学探究活动往往会占用多半的时间,因此,教师在课前要研究每个实验操作的可行性,并力求化繁为简,达到事半功倍的实验效果。
教科版小学科学五年级下册“沉和浮”单元“下沉的物体会受到水的浮力吗”一课中,第一个实验让学生设计下沉的物体受到水的浮力的大小。实验时,学生习惯挂上一只钩码按记录表要求分3次实验,可问题纷至沓来,有的小组汇报说“钩码怎样算小部分浸入,大部分浸入”,有的小组问“测力计的指针只上升了一点点怎样读数据”等问题。究竟问题出在什么地方呢?笔者经过细想发现,提供给学生的重物是钩码,一个钩码的质量是50克,重量约是0.5牛顿,它在水中受到的浮力约是0.1牛顿,而圆筒测力计的最小刻度是0.1牛顿。由于钩码高度小,要使一个钩码在水中分几个层次浸入,学生不易把握,且数据在测力计上也很难反映出来,原因在于这个变化在最小刻度0.1牛顿以下。
因此,做这个实验时,可化繁为简、因地制宜变更实验材料,就地取材,每组准备1个剪去顶部的矿泉水瓶,1号干电池3个。把3个干电池用透明胶带绑成条状,让学生把它们看做一个整体,使其浸入水中1个为“小部分浸入水中”,浸入水中2个为“大部分浸入水中”,浸入水中3个为“全部浸入水中”(图3)。这样,学生容易把握好浸入水中的干电池数,且每浸入水中1个干电池就有0.45牛顿的浮力变化,数据大,效果明显。3次实验以后,学生通过对数据的观察与分析,很轻松地找出水中物体浮力大小的变化规律。
小学科学实验设计范文第5篇
关键词: 小学科学课 信息技术 实验情境
小学科学课是一门以探究实验为基础的课程,根据小学生的认知特点,探究实验本身就对学生有较强的吸引力,这主要来自学生的好奇心和对实验成功的体验。实验使学生在兴奋的状态下,自觉主动地进行探究、掌握知识,它既是帮助学生获得直观感性认识的手段,又是培养学生创新思维的措施[1]。但很多实验由于条件所限而无法达到理想的效果,或者只有在特定的环境中才能够展现;还有一些实验由于操作不当容易发生意外事故;也有一些实验现象不明显,不易观察。在这种情况下,利用各种信息技术,设计与主题相关的、尽可能接近真实的实验条件和实验环境的虚拟的实验情境尤为重要,它比现实更安全,并且能提供现实中不能及时获得的经验。
实验心理学认为,实验效果与实验情境的创设密切相关。当学生被教师设计的实验情境所感染,思维进入教师预设的情境之中时,能有效地激发学生的求知欲望,使师生的情感与思维都得到充分交流,实现以情激趣、以情促知、以情育人的教学目的,实现知与情的和谐统一,让学生成为知识的探索者、发现者,不断提高学生的创造能力,增强学生的主体意识[2]。当现实条件不允许或者难于课堂观察时,借助信息技术模拟实验情境同样能达到很好的效果。比如在“金属的热胀冷缩”的教学中观察固体的热胀冷缩实验时,教师要注意酒精灯的使用安全,不要让学生触摸加热后的铜球,防止烫伤。为了安全起见,教师运用多媒体课件播放视频实验,供学生观察,同样能起到良好的教学效果,甚至可以模拟实验操作的错误步骤,以动画的方式让虚拟的实验者尝到错误的后果,使学生在欣赏动画的过程中,加深对错误现象的认知,以及对错误原因的理解,这样学生的印象才会深刻。教师借助多媒体技术模拟实验可以更清楚地再现某种不易观察的现象,供学生认真观察,探究事物本质。比如在学习“地球的内部运动”时,学生平时接触不到这方面的知识,感觉比较抽象,教师借助网络技术和多媒体技术创设生动、形象的实验情境,会使学生的情绪顿然高涨,探索自然科学奥秘的热情和动力油然而生,并有利于学生理解和接受,掌握相关的科学知识。
借助信息技术手段创设虚拟的实验情境在小学科学课堂中尤为重要,经实践经验总结,其具体的创设方法如下。
一、用视频演示实验,直观安全
一些实验由于实验器材、实验条件的限制,学生不能亲自动手操作,并且有的可能会发生危险。考虑到小学生自我保护意识不是很强,且活泼好动,容易破坏器材或者危害人身安全等,所以用视频演示实验代替真实实验效果更佳,且能保持视频的定格,反复实验进行观察,省时省力。如“我们是怎样听到声音的”,“物体的热胀冷缩”,真实实验不如虚拟实验表现清楚、直观、安全。在“坚硬的岩石会改变模样吗”专题中,我们不能亲眼观察或不易观察这种变化,所以创设视频实验情境便于学生理解和接受,达到较好的教学效果。
二、动画模拟实验,容易接受,便于记忆
有一些自然界中的变化,学生能看到一些现象,但不易观察,不容易明白其中的道理,此时教师用多媒体课件创设动画模拟实验,可让学生在趣味中了解科学知识,解释自然现象,容易接受,便于记忆。例如,在解释地球昼夜交替现象的原理和一年四季的产生时,用语言很难解释清楚,这时用动画模拟地球自转与围绕太阳公转,可让学生对这些原理一目了然,并容易理解。在学习“水的三态变化时”,利用动画模拟雨、雪的形成过程,让学生明白水的三态循环,并能解释为什么海洋中的水总不会溢出,河流中的水一直流不完等现象。
三、应用虚拟现实技术,切身体验
有一些实验需要亲身体验才能达到效果,当现实条件达不到时,虚拟现实提供了方便。虚拟现实用技术手段替代真实环境,让学习者有身临其境的真实感觉,对科学概念和科学定理有较深刻的认识。比如在学习简单电路时,教师可以提供虚拟的电学实验室,学生通过“亲自动手”操作,检测自己的电路图是否正确,并能尽快地检测电路故障。这些虚拟实验室的实际操作,可大大节省时间,也让小学生对枯燥的线路连接产生兴趣,了解电学原理。从某种意义上讲也可节约一定的资源,避免因为错误连接导致的器材消耗。但虚拟实验不能替代操作,只能作为提高课堂效率的辅助手段。
总之,巧用信息技术能使小学科学中的实验教学变得更加多样化和兴趣化,教师不仅可以更好地再现真实场景,不用考虑现实条件的限制和真实操作可能带来的危险性,而且可以更大程度地满足学生的好奇心,激发学生的学习兴趣。教师让学生在模拟真实的情境下进行学习,和自己原有的经验相联系,可以更好地了解自己所要解决的问题,产生学习的需要和责任感,从而驱动学习者之间的互动、交流,以及主动进行知识意义的建构,并且能更好地使学生将所学知识和技能迁移到新的环境中去。小学科学课中的情境丰富多样,教师一定要根据实际情况创设合适的情境进行教学,不要为了情境而情境,对于现实条件和实验设备都能达到的情况下,要学生亲身经历实验过程,在真实中体验、探究、实验,这样学生才能理解深刻,并且能提高学生的动手能力,使其学以致用。
参考文献:
[1]胡佳.浅谈化学教学中情境创设的应用[J].高等函授学报(自然科学版),2004.6:38-40.
