小學科學實驗課的設計東華小學 王有文眾所周知，教學是實現教育目的、提高學生素質的最基本的途徑，課堂教學是教學活動的主要方式，有效的課堂教學設計則是課堂教學成功的必要條件。盡管課堂教學設計問題是教學實踐中一個老生常談的問題，但由于社會在不同的歷史發展階段對教育教學有不同的要求，作為教學主陣地的課堂教學，無論是在內容、形式，還是在手段上，也必將隨之而改變，自然，我們的課堂教學設計，也應與之相適應。實踐證明，沒有好的課堂教學設計就不會有好的課堂教學實踐，沒有教師對課堂教學的認真設計，課堂教學活動就將難以順利進行。 小學科學是以實驗為基礎的學科,學生對周圍的世界有著強烈的好奇心和探究欲望，他們樂于動手操作具體形象的事物。因此，學生時期是培養科學興趣、體驗科學過程、發展科學精神的重要時期。 隨著課程改革的進一步深入，我們越來越認識到：課程改革以培養學生的科學素養為宗旨，積極倡導他們親身經歷探究為主的學習活動，培養他們的好奇心和探究欲，發展他們對科學本質的理解，使他們學會探究解決問題的策略，為他們的終身學習和生活打好基礎。精心設計實驗，讓學生通過親自參加實驗獲得知識是小學科學教學的關鍵。教學實踐證明，實驗設計的好壞直接關系到教學的成功與失敗。那么，在小學科學實驗課改繼續深入發展的今天，我們應以怎樣的教學設計來保證課堂教學質量，實現新的要求呢？我們還是從教學設計的基本要求談起。一、小學科學實驗課課堂教學設計的基本要求(一) 什么是科學課的課堂教學設計教學設計是20世紀60年代末、70年代初形成于教育技術領域的現代教學技術。它主要以控制論、信息論、系統論以及傳播學、教學論、學習理論等為依據，泛指對課程及課程門類、單元及課時教學四種水平層級的設計。但無論哪個層次的教學設計，都應回答三個主要問題，即：（1）確定怎樣的教學目標；（2）如何展開教學活動；（3）如何進行教學評價。由此，所謂科學課的課堂教學設計，就是依據現代教學理論，根據科學課課程標準的教學目標要求，按照科學課的教學理念、科學課的特點，針對學生的實際情況，充分利用、開發教學資源，創造教學條件，去選擇組織教學內容、科學探究活動的策略和活動方法，選擇教學手段，即對科學課的教學活動進行系統規劃、預設的過程。科學實驗課設計的內容主要包括：1、教學目標。即通過教學活動，期望學生在完成學習任務后應達到的程度。2、教學內容。即以什么作為教學目標的載體。包括內容的選擇、教材的處理等。3、如何進行教學。包括策略、教學模式、教學方法、教學手段的選擇等。4、探究材料。怎樣選擇有結構的、符合學生實際的實驗探究材料。5、如何進行科學探究活動的過程評價和效果評價。（二）科學課課堂教學設計的一般原則（1）系統性原則按照系統論的觀點，課堂教學設計是課程教學設計的子系統。科學課的教學設計必須符合科學課程教學設計的總體要求和階段教學目標的具體要求。例如：“我眼里的生命世界”中關于認識動植物的相同和不同，在三年級，對于探究對象，主要是認識事物的現象（是什么），而較少去探究事物的性質和結構功能。若我們在教學設計時，讓學生花大量時間和精力去探究動植物的種類特點，如哺乳動物的共同特征、草本植物的特征、木本植物的特征等，則偏離了科學課的階段目標。而事實上也不符合學生的實際，不可能實現教師的設計意圖。（2）整體性原則科學課課堂教學設計各因素之間是相互關聯、協調統一的整體。各方面的設計必須符合課堂教學的整體要求。各方面的設計要協調統一，相互促進，不能相互脫節，相互矛盾和相互干擾。 “生命之源水”的第3課“家鄉的水資源”，一位教師設計了“保護水資源，樹立關愛生命的情感”，并設計了如下的探究活動：把小魚放在“污水”和清水中做比較，觀察小魚的表現。做完實驗后把小魚救出來。分別在污水、肥皂水、洗滌劑水、洗發液水、洗衣粉水觀察小魚的表現。設計中，由于教師既要學生關愛生命，又讓學生把活生生的小魚置于“污水”之中，這使得目標與活動有相矛盾和相互干擾，于是教學中出現了學生拒絕進行實驗探究的情況。（3）目的性原則科學課的教學設計要在教學目標的要求下統一起來，要體現“課標”要求，保證目標的實現，而不能偏離教學目標。例如： “觀察小動物”分別有畫蝸牛、畫螞蟻、畫魚的活動，按照課程標準的要求，科學課中的畫小動物的活動目的在于讓學生體驗用“畫”的方式記錄觀察活體動物的結果，其準則就是實事求是，看到什么就畫什么。如果把活動設計成了看誰畫得“最漂亮、最美”，而不是畫得“最象”，則就偏離了教學的目標。（4）有效性原則課堂教學設計的目的是有效地完成教學任務，收到較好的教學效果，從而實現教學目標。因此，教學設計不能單純追求教學形式，而要追求實際的教學效果。例如： “固體和液體”中“使沉在水里的物體浮起來”，教材中設計有“用橡皮泥做只小船，討論什么樣的船裝得多”的活動，目的在于讓學生探究等重情況下，船空間的大小與載重多少的關系。一位教師為了展現科學課中要運用多媒體教學，挖空心思地制作了課件，在學生活動后，讓學生觀看，以明白道理。在實際的教學中，學生通過自己的探究活動（做和討論），對橡皮泥船做得越深、越大，就載重越多的道理，已有了深切的感受，再看課件就毫無必要。這樣設計和操作，既浪費了課程資源，又造成課堂教學效益低下。（5）可行性原則課堂教學設計要符合當時的教學條件、符合學生的實際，做到明確具體、切實可行。例如： “植物的一生”中“種油菜”，若按教科書的編排順序來設計和組織探究活動，很可能學生最后是“顆粒無收”，達不到課標的要求。因為，按照教科書的編排順序，當開始本課的探究活動時，大約是四月中旬，已基本是該地區油菜的收獲季節。因此，該項探究活動可進行兩種方案的設計，其一是，學期一開始便進行該項探究活動；其二是用種其它植物來代替“種油菜”。二、教學設計的方法（一）教學目標設計教學目標是教師期望教學達到的學習成果或最終行為應達到的程度或標準。它是組織、設計、實施和評價教學的基本出發點，是具體的有層次的、可操作的，是教師實施教學的方向與指針。1、課堂教學目標制定的基本要求課堂教學目標的制定應正確處理課程標準，單元目標和課時目標之間關系，根據各探究主題的實際，制定具體、有層次、可操作的課時目標。編制教學目標時應注意的問題：其一、要認真研究教材。分析教材是如何體現課程標準要求的；要認真分析學生的學情，（主要是認知水平和技能水平，以及年齡特點）。只有找準了教學內容與學生學情銜接的切入點，所制定的教學目標才能面向全體學生。有利于學生的自主參與和主動探究，教學才是高效的。其二、科學課的目標是“三維一體”的目標（即：過程與方法、知識與技能、情感態度與價值觀），不能顧此廢彼。特別是情感、態度與價值觀方面的目標，容易被我們所忽略。在過去的教學中，老師們往往也制定了情意方面的目標，如“通過本課的學習，培養學生的科學自然觀”、“培養學生的探索精神”、“培養學生的科學態度”等等，這些籠而統之的目的，在課堂教學中根本無法落實。在我們前面“觀察魚”的案例中，關于情感態度與價值觀的目標，如“體驗在觀察、探究魚的特征方面的樂趣”、“更加喜愛魚這種動物”等等，就非常具體，具有可操作性和可檢測性。其三、“三維目標”并不意味著三者彼此分離，而是“三維一體”，包含在每一項活動之中的。應注意三者之間的有機整合。其四、編制教學目標時，使注意目標的陳述方式。過去我們的教學設計是“備教案”，其設計的原發點是為教師自己的教學行為而設計，是教師在講臺上“表演”劇本。因此，我們在陳述教學目標時，往往是“培養學生”、“使學生”“通過的講述，使學生認識”。這種設計及陳述方式所折射出的教學觀，是把教師作為教學的主體，而把學生作為教學的客體。現在我們應轉變這種教學設計觀，做到“為學生的科學學習而設計”。對教學目標的表述應盡可可能遵循具體、明確、可觀察和可測量的性質，有利于評價的原則，采用表示外顯動作的術語。例如：“掌握（知道、了解）什么知識”、“訓練什么技能”、“體驗什么過程”、“完成什么實驗”、“做好什么記錄”等等。這樣既可以避免用表示內部心理過程的術語表述目標的籠統性和含糊性，也防止了教學目標的機械性和局限性。（二）課堂教學策略設計1、在科學課教學過程中，如何從當前的教學設計出發，選擇有效的教學策略呢？科學課教學策略是指為了實現科學課教學目標進行的思考，策劃和謀略，包括選擇教學內容（處理教材），設計科學探究活動的程序，選擇教學的模式和方法，組織有結構的探究材料等等，從這個意義上來講，科學課的教學策略是設計者關于科學教學方法的研究，是教者為實現教學目標而制定的計劃方案。新的教學理念下，科學探究的程序安排更加注重課堂中學生心理的整體性動力特例，更加注重學生主體的積極參與和自主活動，（如何讓學生“親歷科學探究過程”、“動手做”是設計的核心要素），更加注重把有序進行同“生成性課程資源”的變動結合起來。科學課的教學方法也正在不斷變革，向著平等對話和交流，合作探究和研討，隨機指導的方向發展。科學課的組織形式也從一統的“插秧式”班級授課，向著小組合作研討，呈現一種和諧的、有著濃郁科學探究氣氛的、在時間和空間上開放的、在探究內容上有層次的方向發展。（三）探究材料的設計科學課中學生的探究要借助于“有結構的材料”。所謂有結構的材料是指：這些材料既要能把揭示與探究內容有關的一系列現象、有層次、反映規律、具有教學性；又要符合學生的年齡特征和認知水平，使他們有能力通過對材料的擺弄來發現問題，認識問題，具有可接受性；同時，這些材料還具有趣味性和普遍性，對學生有吸引力，以利于開展探究活動。科學課課堂學習的時間是有限的，要讓學生在短短的教學時間內，通過對材料的探究，獲取一定的知識和技能，感悟探究的過程與方法，教師只有精心設計和選擇有典型的材料，才能便于學生探究，并從中體驗教學探究的樂趣，從而增強自信。（四）科學課教學手段設計科學課常用的教學手段有：實物演示、實物投影、模型、錄像、多媒體課件等。手段的設計應為每一位學生在每一次科學探究活動中都有所體驗、有所樂趣、有所感悟服務。應注意以下幾個問題：其一，實踐證明，不存在“萬能媒體”，每一種教學媒體都有其自身的技術特性、教學特性和功能。在教學設計中，應根據目標以及教師、學生的實際綜合運用。其二，設計應遵循效益性原則。教學手段、媒體的設計是為實現教學目標，是為學生科學探究服務的，不是為表現使用某種媒體而設計，要注意教學“投入”和“產出”的比例關系。其三，要正確選用教學媒體，即教學媒體要符合科學性、教育性、直觀性、藝術性和技術可行性。要與科學探究進程相輔相成，介入時機恰當，有針對性。例如“觀察魚”一課，如果我們把活體魚換成了魚的標本讓學生觀察，或在課件中看魚，就不可能達成課程目標。（五）有效探究活動的設計小學科學實驗課程標準中明確提出“科學課程要以探究為核心”。探究既是小學生科學學習的主要方式，也是科學學習的目標。因此，探究活動設計的質量直接影響著教學課的價值體現與教學質量。但我們在課堂上往往看到的情況是，學生熱熱鬧鬧地實驗、“探究”，效益卻十分低下，一個重要的原因在于教師在活動設計中匆視了如下一些因素：其一、指導性探究、引導性探究、自由探究，是小學科學實驗課的三種方式，不同的年段、不同的內容有不同的要求；其二、探究是有目的的，要帶著問題探究，學生頭腦中缺乏目的和問題，探究就會流于形式；其三、探究材料的準備應當是有結構的，否則，探究就會停留在淺表層次上；其四、小組合作是學生探究活動的重要形式，但它離不開教師的引導；其五、探究過程中，學生之間的討論、評價、碰撞、激烈的矛盾沖突，是衡量探究質量的重要指標，但它必須建立在教師的精心設計和即時調控上。教學設計中，我們只有充分注意上述問題，才能保證探究活動的有序、高效。更好地貫徹課標關于學習要以探究為核心的精神，讓學生有自由發現進行創造的充足空間，能充分發揮學生在科學探究活動中的主體作用，并在探究的過程中積累感知，感受成功的喜悅。課標要求學生是科學學習的主體，讓學生學生自由匯報探究成果后，讓學生自己分析可以充分體現學生在科學探究活動中的主體作用。（六）課堂教學評價的設計在一切系統中都存在著信息反饋，沒有信息反饋，系統就無法實現有目的的最佳的運動。課堂教學作為一個動態系統，要有序的達到既定的教學目標，也必須在經常的調控中才能實現。教學評價就是對課堂教學系統實施調節與控制的必要手段和重要依據。教學評價種類繁多，應特別注意形成性評價，它貫穿于課堂教學的始終，是提高探究活動效益的重要手段。同時，在科學實驗課的設計中我們還需要做到以下幾點：一、實驗設計要符合科學學科特點一切科學知識都來自實踐，都是從科學實驗和生產實踐中總結發展起來的，小學科學課也不例外。教師在教學時，要讓學生充分感受到大自然的豐富多彩，培養學生探求自然知識的興趣、愛好，增強學生學科學、用科學的能力。 認識自然始于觀察自然，讓學生用觀察的方法認識自然。如“水的循環”的教學設計。教師充分利用學生已有的對水的感性認識。如：天上有下不完的雨、雪，淋濕的衣服會干，冬天關在屋子里洗澡窗玻璃上會有水珠等。引導學生通過實驗歸納總結出：水或冰受熱變成水蒸氣，水蒸氣遇冷變成水或冰的循環規律。讓學生通過實驗的方法認識自然現象，總結自然規律，使感性認識上升到理性認識。為培養學生科學世界觀創造條件，增加學生探索宇宙奧秘的興趣愛好。二、實驗設計要符合學生的認知規律教學活動是教師教、學生學的雙邊活動，學生是學習的主體。教師在實驗設計時要充分考慮學生的主體地位，讓學生在學習過程中能夠通過自己的觀察、思考、實驗得出結論，達到認識周圍自然現象的目的。低年級學生年齡小，注意力不易集中，感知世界往往從興趣出發，抓不住事物主要特征等特點。設計實驗時要采取多種方式，調動他們的各種感官有意識地直接觀察事物。如：“植物的根”的實驗設計，教師可通過提供大量的可供學生觀察的有代表性的實驗材料植物的根，讓學生在觀察、比較的基礎上，歸納總結出：植物的根有直根和須根之分。常見的蘿卜、胡蘿卜等直根，土豆、紅薯等須根，它們可以儲藏養分即貯藏根。學生可以通過觀察直接獲得知識，而中高年級學生已初步具備了觀察事物的能力，且能自己動手做一些實驗。他們對神秘的自然界充滿了好奇，對探索自然奧秘充滿了自信。這時教師設計實驗，主要是以一種引路的方式讓學生多動手，多動腦，自己動手實驗獲得結論，并自己設計實驗驗證結論。設計“水的浮力”的教學實驗，就可以通過學生自己動手將各種不同類型的實驗材料放入水中觀察現象，并動手將浮在水面的物體用手向下壓，產生水有向上的浮力的直觀感受，從而得出結論。然后讓學生自己設計實驗證明下沉物體也受到水的浮力的作用。并啟發學生思考如何利用水的浮力，使不平衡的杠桿達到平衡。這種設計可滿足學生強烈的求知欲，達到事半功倍的效果。三、實驗設計要聯系當地的自然條件教學大綱規定：“科學課要密切聯系當地自然條件。”教師在設計實驗時，充分利用本地區的自然優勢，通過多種形式，使原本生動的科學課教學更加豐富多彩。“學習的最好刺激乃是對所學材料的興趣”。小學生對周圍的一切事物都充滿了好奇，他們渴望認識自然，了解自然，弄清為什么有的樹到了秋冬季就會落葉，而有的卻抽出了新芽，動物靠什么越過寒冷的冬天等問題。教師要充分利用學生這一興趣特點進行實驗設計。如昆蟲是小學生常見的最易引起他們興趣的一