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在科学课教学中,我们要引导学生根据假设,制定简单的科学探究计划.本文以《杯子变热了》一课为例,谈谈如何引导学生步步推进、层层深入地自行设计实验方案.
一、方案构想：以落实学生猜想为要点
方案构想是设计实验的基础,它决定着要设计怎样的实验,也决定着所设计的实验能否准确地解决所提出的问题.小学科学教学中,方案设计的目的大多是用来验证猜想的,因此引导学生进行方案构想时,要以猜想为中心,进行大胆想象与设计.
《杯子变热了》一课的教学目的是让学生了解热传导的有关现象.在教学伊始,学生先通过亲自感知杯子变热了的现象,提出“ 杯子为什么变热了”的问题.然后教师根据事实,引导学生分析杯子变热前后的种种现象,引发学生提出“热可能是由物体的高温部分向低温部分传递”的猜想.
怎样结合这个猜想合理地进行实验方案构想呢？ 这个猜想有两个关键点：一是必须同时制造出两个不一样的环境,也就是要在同一物体上制造高温和低温的两个环境.选择什么样的物体？ 怎么制造？ 用什么制造？ 这需要认真考虑；二是热传递是无形的,是看不见的,怎样才能让无形的热传递变为眼睛可以看得见、动态形象的热传递？ 这需要学生结合自己的生活经验寻找合适的替代品.替代品有哪些？ 用哪些现象最明显？这也需要仔细琢磨.
二、材料选择：以联系学生生活为要点
在小学科学实验中,提倡用日常生活中的“瓶瓶罐罐”做实验,实验不一定采用实验室提供的、现成而且精致的材料,材料只要符合实验要求,能够满足探究的需要即可.实验材料的生活化,可以增强科学与生活的联系,消除学生对科学的神秘感,明白科学就在我们身边,对学生勇于动脑、勤于动手的科学精神培养能够起到很好的激励作用.在选择实验材料时,要注意开放性,紧紧围绕方案的构想,尽可能选择实用、方便的材料,强化科学与生活的紧密联系.
在“同一物体上要制造出高温和低温两个环境”这一构想中,制造“ 高温和低温环境”学生比较容易操作,选择合适的加热方式即可,选择用酒精灯或炉灶加热,还是选择用其他方式加热,要视当时实验环境是否方便而定.在“加热什么样物体”的选择上,可以引导学生从生活入手,寻找生活中熟知的易于加热的物体,如铜棒、铁棒、铝棒、铜片、铁片、铝片、铜条、铁条、铝条等,这些材料相对实验室提供的规整的材料更方便、更实用.对于“寻找出能够让我们眼睛可以看得见、动态形象的热传递现象的替代品”这一构想的落实,学生可能有点困难,需要教师结合学生生活经验进行引导.生活中水遇热可以蒸发,蜡末、凡士林遇热可以熔化,这些现象非常明显、容易操作,蜡末、凡士林等完全可以用来当作替代品.
三、实验步骤：以实现研究目标为要点
实验步骤是实验的具体程序,每个步骤之间应当具有严密的逻辑关系和层次性,其优劣直接影响着实验现象的准确与否,甚至直接关系着实验的成功与失败.在引导学生进行实验步骤设计时,要紧紧扣住研究目标,对实验过程中的每个细节都要考虑仔细：实验时仪器如何科学装配？ 先操作什么更合理？后操作什么更优化？
《杯子变热了》一课可以选择铁架台、铜棒、酒精灯、凡士林、火柴棒等仪器来进行实验步骤的设计.
第一步,仪器装配.先在铁架台上固定铜棒,固定时要考虑酒精灯是否方便加热；在铜棒上用凡士林粘火柴棒,要注意火柴棒要有一定间隔,且间隔距离要相等；在涂抹凡士林时,用量等量,只要能粘住即可.
第二步,给铜棒加热.加热时学生的观察重点应放在火柴棒掉落的次序上,要引导学生注意从铜棒加热端的火柴棒开始观察,观察火柴棒是按怎样顺序掉落的,也可以用计时器记录每根火柴棒的掉落时间.还要提醒学生做好实验记录,养成做实验记录的好习惯.
第三步,分析现象得出结论.学生实验时,往往重视结论的获得,容易忽视实验是否验证了猜想,此处要注意引导学生将结论与猜想进行比对,看看猜想是否得到验证.
四、实验表格：以准确收集信息为要点
实验表格设计是学生实验设计的重要内容,也是实验方案的重要组成部分,它可以让实验设计变得更加严谨,为学生获得结论提供可分析的直观依据.在设计实验表格时,要对实验现象进行预判,针对实验中的重点部分,尽可能全面地收集实验信息.表格要实用方便、严谨准确.
《杯子变热了》一课,学生使用的器材不同,实验方案就会不同,观察到的现象也会不同,因此本课实验现象记录单中,至少要设计三个栏目：实验方案、实验现象、实验结论.为了更形象、更准确地记录实验现象,可以鼓励学生采用多种形式进行记录.
如用计时器记录每根火柴棒的掉落时间,可以引导学生进行分析：本表格中要有具体火柴棒的编号,且按一定顺序排列,每个火柴棒下都要有与之对应的空白表格,以便记录掉落时间.
山东省临沂市教育局教科研中心（276000）
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