〔摘 要〕 在小學(xué)教育階段，小學(xué)科學(xué)是重要的學(xué)科之一，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力有著極其重要的意義。為了有效提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，教師應(yīng)積極探索小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)加以創(chuàng)新，切實(shí)提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)感受快樂。本文以“光是怎樣傳播的”實(shí)驗(yàn)為例，探究小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效策略。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；創(chuàng)新；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；“光是怎樣傳播的”

〔中圖分類號(hào)〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A 〔文章編號(hào)〕 1674-6317 （2024） 19 052-054

創(chuàng)新小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)旨在激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和好奇心，強(qiáng)化其實(shí)驗(yàn)思維和創(chuàng)造性解決問題的能力。創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，更注重學(xué)生的主動(dòng)參與和創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。光的傳播是一個(gè)既古老又現(xiàn)代的話題，不僅貫穿了歷史上的許多偉大發(fā)現(xiàn)，而且至今仍然是科學(xué)研究的前沿問題。“光是怎樣傳播的”這一主題為小學(xué)生提供了極佳的科學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景，旨在激發(fā)學(xué)生科學(xué)探索的興趣，并培養(yǎng)其創(chuàng)新性思維和實(shí)驗(yàn)技能。

一、小學(xué)科學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性

小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)過程中具有重要的意義。首先，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠幫助學(xué)生在實(shí)踐中深入理解抽象的科學(xué)概念，將書本知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來，激發(fā)其對(duì)科學(xué)的濃厚興趣。親身實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，能使學(xué)生更容易理解和記憶科學(xué)原理，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的態(tài)度。其次，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維和科學(xué)方法。學(xué)生可以參與提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、觀察數(shù)據(jù)、分析結(jié)果等過程，這樣，可以鍛煉其邏輯思維能力和實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)解決問題的能力。這一過程能超越純粹的知識(shí)傳遞，更注重學(xué)生在解決實(shí)際問題中的探究和創(chuàng)造。此外，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與和合作，能使學(xué)生在小組中分享想法、討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并共同解決實(shí)際問題，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通能力，為學(xué)生將來在科學(xué)領(lǐng)域或其他領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。最后，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，其鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中加入自己的創(chuàng)意元素，提出新的問題，設(shè)計(jì)獨(dú)特的觀察方法，進(jìn)而使學(xué)生不僅能在科學(xué)領(lǐng)域培養(yǎng)創(chuàng)新精神，也能在日常生活中培養(yǎng)解決問題的創(chuàng)造性思維。

二、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

要想對(duì)小學(xué)科學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，就必須認(rèn)識(shí)到當(dāng)下小學(xué)科學(xué)教學(xué)中存在的問題并加以解決。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，存在理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象。小學(xué)科學(xué)教學(xué)過于注重理論知識(shí)，學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)和觀察的機(jī)會(huì)，一些教學(xué)方法可能過于注重記憶，而忽略了理解和應(yīng)用，也有些科學(xué)教學(xué)過程過于死板，缺乏趣味性和互動(dòng)性。在一些學(xué)校中，可能缺乏專業(yè)的科學(xué)教師，科學(xué)教學(xué)質(zhì)量參差不齊。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)領(lǐng)域成果日新月異，但有些小學(xué)的科學(xué)課程卻后于最新的科學(xué)進(jìn)展。

有部分教師在科學(xué)課堂教學(xué)中忽略了學(xué)生的主體地位。教師只是一味地講授課本上的知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生失去了互動(dòng)和合作的機(jī)會(huì)。在考核階段，考試評(píng)估成為唯一的評(píng)價(jià)手段，對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目和表現(xiàn)的多元化評(píng)估較為缺乏。

小學(xué)科學(xué)以實(shí)驗(yàn)為主，作為科學(xué)課程教學(xué)基礎(chǔ)和支撐，教師應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生在加深對(duì)理論知識(shí)的理解的同時(shí)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。然而，在現(xiàn)有的小學(xué)課堂上，實(shí)驗(yàn)通常是以教師演示為主，這不利于學(xué)生的成長，進(jìn)而使學(xué)生失去對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，降低學(xué)習(xí)積極性。

三、小學(xué)科學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略

（一）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯

為實(shí)現(xiàn)小學(xué)科學(xué)的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，教師在實(shí)驗(yàn)材料的選擇上要更為仔細(xì)，確保其具有較高的對(duì)比性和觀察性。教師應(yīng)使用顏色鮮明、易于識(shí)別的物質(zhì)，或者結(jié)構(gòu)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)材料，這有助于學(xué)生更清晰地觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如果實(shí)驗(yàn)涉及顏色變化，應(yīng)選擇明亮且易區(qū)分的顏色，這樣會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為顯著。另外，教師可以引入一些新穎的實(shí)驗(yàn)材料，如熒光顏料、反光材料等，以增加實(shí)驗(yàn)的趣味性和吸引力。這樣的材料不僅能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心，還能使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更易于觀察。教師也可以引入實(shí)驗(yàn)輔助工具，例如顯微鏡、放大鏡等，以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的觀察能力。這些工具有助于讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)得更為細(xì)致和明顯，促使學(xué)生更深入地理解科學(xué)原理。

在“光是怎樣傳播的”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為實(shí)現(xiàn)小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，教師可以選擇具有高對(duì)比度的實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)過程中，可以使用明亮且清晰的光源和反射面，以確保光線的傳播路徑清晰可見。例如，教師可以選擇使用高亮度的手電筒作為光源，以及具有高反射率的平滑表面作為反射材料，從而使光線傳播的路徑更為明顯。教師可以引入一些特殊的光學(xué)材料，如折射材料或發(fā)光材料，以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，如使用玻璃棱鏡來展示光的折射現(xiàn)象，或者使用熒光材料來觀察光的發(fā)光特性，都能夠使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加生動(dòng)。使用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)裝置和輔助工具同樣有助于實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，如凸透鏡、反射板等，可以幫助學(xué)生更好地觀察和分析光的傳播現(xiàn)象。如教師可以利用凸透鏡放大光線，或者使用反射板改變光的傳播方向，都能夠使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更為明顯且易于理解。

（二）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)操作更高效

在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以簡化實(shí)驗(yàn)步驟并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程，確保實(shí)驗(yàn)步驟清晰明了。有效精簡操作步驟，減少不必要的復(fù)雜性，可以使學(xué)生更快速地理解和完成實(shí)驗(yàn)。例如，教師可以將實(shí)驗(yàn)步驟分解為簡單易行的子任務(wù)，并提供清晰的操作指導(dǎo)，以便學(xué)生能夠順利完成實(shí)驗(yàn)。教師要采用直觀明了的實(shí)驗(yàn)展示方式，如圖示、示意圖或?qū)嵨锬Ｐ停瑤椭鷮W(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)操作流程。視覺化的展示方式可以使學(xué)生更快速地掌握實(shí)驗(yàn)操作技巧，并減少因理解不透而導(dǎo)致的操作錯(cuò)誤。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，提倡小組合作和同伴交流，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作的高效進(jìn)行。在小組合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以相互協(xié)助、共同探討，并共同解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，從而提高實(shí)驗(yàn)操作的質(zhì)量和效率。

例如，在“光是怎樣傳播的”實(shí)驗(yàn)中，教師可以減少調(diào)整光源或檢測(cè)器的步驟，使實(shí)驗(yàn)操作更為直接，學(xué)生能夠更迅速地理解和執(zhí)行實(shí)驗(yàn)。教師可以在小學(xué)課堂上引入并采用視覺化的教學(xué)工具，如動(dòng)畫、圖示或模擬軟件，以展示光的傳播原理。這些工具，能夠幫助學(xué)生在虛擬環(huán)境中觀察光的傳播過程，從而更加理解實(shí)驗(yàn)的目的和操作步驟。教師還要鼓勵(lì)學(xué)生親身參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程，要給予學(xué)生自主探究的空間，讓學(xué)生可以根據(jù)自己的理解調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件，以激發(fā)其主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，并提高實(shí)驗(yàn)操作的效率。

（三）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)探究更科學(xué)

在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)注重問題導(dǎo)向，設(shè)計(jì)能夠引發(fā)學(xué)生思考和提出問題的實(shí)驗(yàn)。教師要鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的問題，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來解決這些問題，以此激發(fā)學(xué)生的好奇心和主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，使實(shí)驗(yàn)更具科學(xué)性。教師可以向?qū)W生強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的變量控制和實(shí)驗(yàn)條件的合理設(shè)置，以確保實(shí)驗(yàn)條件的穩(wěn)定性，從而更準(zhǔn)確地觀察和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考如何改變不同的變量，以深入了解科學(xué)原理。教師要鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，并在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)他們的批判性思維。教師要指導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)、收集數(shù)據(jù)、進(jìn)行分析和得出結(jié)論，使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更貼近科學(xué)研究的方法論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＭ瑫r(shí)，按照新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，教師還應(yīng)進(jìn)行跨學(xué)科的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將不同科學(xué)知識(shí)融合在實(shí)驗(yàn)中。例如，將物理、化學(xué)、生物等多個(gè)學(xué)科元素整合到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，幫助學(xué)生更全面地理解問題，促使他們?cè)趯?shí)驗(yàn)探究中形成綜合性的科學(xué)思維。

在“光是怎樣傳播的”實(shí)驗(yàn)中，教師可以先設(shè)計(jì)一個(gè)引人入勝的實(shí)驗(yàn)問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考光是如何在不同介質(zhì)中傳播的，或者提出關(guān)于光速和顏色的問題，促使學(xué)生主動(dòng)探究。教師需向?qū)W生強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)變量的合理控制，確保學(xué)生能夠清晰地了解并控制實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵變量，如光源強(qiáng)度、傳播介質(zhì)等都應(yīng)被納入考慮范圍內(nèi)，以保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。要引導(dǎo)學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)假設(shè)，教師可以設(shè)計(jì)能夠驗(yàn)證或推翻假設(shè)的實(shí)驗(yàn)步驟，可以將虛擬實(shí)驗(yàn)軟件或科學(xué)模擬器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生提供更真實(shí)、可視化的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。這將有助于學(xué)生在虛擬環(huán)境中探究光的傳播特性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和趣味性。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的展示和交流。與同學(xué)分享實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果和結(jié)論，這能使學(xué)生在合作中更全面地理解光的傳播原理，并從彼此的經(jīng)驗(yàn)中學(xué)到更多。

（四）將演示實(shí)驗(yàn)改為自主探索實(shí)驗(yàn)

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師一般會(huì)為學(xué)生演示具體的實(shí)驗(yàn)。但是在新課程改革的背景下，教師應(yīng)將教材中的教師演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主探索實(shí)驗(yàn)。在課堂的初始階段，教師應(yīng)將實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和原理清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，并激發(fā)學(xué)生的好奇心。教師向?qū)W生作簡短的介紹，引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)主題的興趣，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)的目的和預(yù)期結(jié)果。教師要為學(xué)生提供詳細(xì)而簡明的實(shí)驗(yàn)步驟說明，確保學(xué)生能夠清楚了解每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，并在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確執(zhí)行。教師可以使用圖示或圖表等可視化方式，幫助學(xué)生更容易地理解和遵循實(shí)驗(yàn)步驟。教師要鼓勵(lì)學(xué)生思考和提出問題，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中融入引導(dǎo)性問題，激發(fā)學(xué)生的思考和好奇心，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不僅是執(zhí)行步驟，還能主動(dòng)探索問題的答案。教師要引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行觀察和記錄，可以鼓勵(lì)學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)記錄表、繪畫或文字描述等方式，記錄實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象、變化和發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)其觀察和記錄的能力，或者組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分享和討論?？梢宰寣W(xué)生以小組或全班討論的方式，分享其觀察結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和思考，促進(jìn)互動(dòng)交流，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。

在“光是怎樣傳播的”實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)該明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)并引發(fā)學(xué)生的興趣。教師可以先向?qū)W生介紹自然界中的光傳播現(xiàn)象，可以借助多媒體等工具，以簡潔且引人入勝的介紹，向?qū)W生闡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康模约ぐl(fā)學(xué)生對(duì)光傳播的好奇心。為確保學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的背景和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，教師可以為學(xué)生提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和必要的工具，將實(shí)驗(yàn)步驟簡化并以通俗易懂的語言介紹給學(xué)生。同時(shí)，還要確保學(xué)生能夠輕松獲取實(shí)驗(yàn)所需的工具和材料，這有助于學(xué)生在自主探索中更好地執(zhí)行實(shí)驗(yàn)。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生提出問題和假設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中可能遇到的問題，并鼓勵(lì)學(xué)生提出關(guān)于光傳播的假設(shè)。不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，自主性的提問能夠引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，增加實(shí)驗(yàn)的探索性質(zhì)。教師應(yīng)為學(xué)生提供指導(dǎo)和支持，而非直接的答案。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，教師可以提供一些引導(dǎo)性問題或提示，幫助學(xué)生克服困難，但同時(shí)要避免提供直接的答案，以培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的自主思考和解決問題的能力。

在小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，可以運(yùn)用一系列引人入勝的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在探索中學(xué)習(xí)，收獲豐富的科學(xué)體驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅僅是簡單的課堂活動(dòng)，更是為學(xué)生打開了探尋科學(xué)奧妙的大門，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)感受快樂。學(xué)生可以從自主探索中汲取知識(shí)、從相互合作中培養(yǎng)技能，在這一過程中，學(xué)生可以獲得全面發(fā)展。這不僅是對(duì)科學(xué)教育的一次革新，更是為培養(yǎng)未來科學(xué)家和創(chuàng)新者打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程，不僅讓學(xué)生走進(jìn)了科學(xué)的奇妙世界，也為學(xué)生未來的學(xué)習(xí)和探索之路做好了鋪墊。

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