通过学习“如何培养小学生的科学实验设计能力”课程，请你结合具体教学案例，谈谈如何指导学生进行实验设计答案参考

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培养小学生实验设计能力的意义

1.通过实验设计能力的培养，能够激发学生的探索兴趣　　

我们发现，在实践过程中，学生独立地或在教师指导下设计出实验方案，成功地解决了问题时，会产生成功后的喜悦，会激发产生对科学知识追求的一种深层次动力，并上升到探究实验的兴趣。这种对实验的兴趣扩散到整个学习中，从而将有效提高自然常识学科的学习效益。　

2.通过实验设计能力的培养，能够提升学生的创新精神和实践能力　　

实验设计是一个综合运用所学知识和技能构思解决问题方案的过程。在这个过程中，学生从不同角度、不同层面，采用不同方法进行设计，其中蕴含着对学生创新精神的培养和训练。另外，实验设计不是凭空想像、主观臆造。在进行实验设计时，要考虑设计方案的可行性和可操作性，从这点上来看，无疑是对学生实践能力的培养。　　

3.通过实验设计能力的培养，能够强化学生的科学素质　　

学生运用科学知识和技能进行实验设计的过程中，必须对设计问题的每一个环节、每一种手段细致地分析研究和综合地比较，这有助于学生形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学态度。同时在进行实验设计时，学生还需要掌握各种科学方法，如观察、记录、资料整理、数据分析、归纳总结、形成结论等，这对于培养学生运用科学方法解决实际问题有很好的促进作用。

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培养学生实验设计能力的意义

       我们都知道，做事情要有计划，所谓计划就是未来行动的方案，是为了实现某项目标和完成某项任务而事先做的安排和打算。有了计划，工作就有了明确的目标和具体的步骤，就可以协调大家的行动，增强工作的主动性，减少盲目性，使工作有条不紊地进行。同时，计划本身又是对工作进度和质量的考核标准，对大家有较强的约束和督促的作用。所以计划对工作既有指导作用，又有推动作用。
       常识告诉我们，工作的内容越是复杂，参与实施计划的行为主体和涉及的环节就越多，越需要计划。我国古代就有“凡事预则立，不预则废”的思想，西方经济学家也阐明了这个道理：“虽然我们无法预见未来，但如果我们没有根据当时所得到的信息而制定的未来计划，我们就无法合理地行事”。这一讲主要是讲实验设计的，实验设计本身就是计划，是实验的计划。因此，指导学生做好实验设计，并经过我们的扎实的培养，使之养成一定的实验设计能力，其重要性就不言而喻了。
实验设计能力不但重要，而且也是我国科学课程标准的要求。在《科学 3-6 年级课程标准》中，对设计实验的要求是这样描述的：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问题作出书面计划。在新课标征求意见稿中，对实验设计也有如下总要求：需要经过尝试和预测设计研究方案。具体要求有三条： 1 、能根据已有的经验和知识对已确定的研究问题提出预测； 2 、能设计合理的观察研究方案； 3 、能设计较规范的单变量实验方案。
      综上所述，无论从实验设计本身来讲，还是课标要求，以及对学生未来科学素质的养成，培养学生实验设计能力都是非常重要的。

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在小学科学教学中如何有效指导学生进行实验设计的

一、实验的内容和形式的设计要符合科学课的特点
一切自然科学都来自实践，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。因此在教学中,，要让学生充分感受到大自然的丰富多彩，培养学生探求自然知识的兴趣、爱好，增强学生学科学、用科学的能力。
    一切认识自然始于观察自然，让学生用观察的方法认识自然。如在《月相》一课进行教学时，要让学生们在早些时候有目的地对一个月或是几个月的月相进行观察。学生对月相的观察可能是不完全的，但也有的可能超出老师所规定的范围，提出一些新的它们认为是很新奇的看法或是观点。如：月亮的形态；有时在白天也很好的看到月亮，为什么月亮上有一些黑乎乎的东西等。但大多数学生能较好的画出一个月中的大部分月相。他们也能通过研究发现上半月和下半月的月相的不同和相同的地方。能够据农历时间大致推出月相或是根据月相推也农历的大致时间。学生通过实验的方法认识自然现象，总结自然规律，使感性认识上升到理性认识。为培养学生科学世界观创造条件，增加学生探索宇宙奥秘的兴趣爱好。
    二、实验设计的内容和形式要符合学生的认知规律
    教学活动是教师教、学生学的双边活动，学生是学习的主体。教师在实验设计时要充分考虑学生的主体地位，让学生在学习过程中能够通过自己的观察、思考、实验得出结论，达到认识周围自然现象的目的。低年级学生年龄小，注意力不易集中，感知世界往往从兴趣出发，抓不住事物主要特征等特点。设计实验时要采取多种方式，调动他们的各种感官有意识地直接观察事物。而中高年级学生已初步具备了观察事物的能力，且能自己动手做一些实验。他们对神秘的自然界充满了好奇，对探索自然奥秘充满了自信。这时教师设计实验，主要是以一种引路的方式让学生多动手，多动脑，自己动手实验获得结论，并自己设计实验验证结论。如对《化石和地层》的教学实验设计，可以让学生先看一看化石，调动他们的求知欲望。然后提出问题：这些化石是怎么形成的呢？你能不能也制造也一枚“化石”？学生在这种好奇心的驱使下，很可能会想出自己的方法，把这些想法再加于整理，就可以上升为一种新的实验设计。这种设计可满足学生强烈的求知欲，达到事半功倍的效果。
    三、实验设计的内容和形式要联系当地的自然条件
   “学习的最好刺激乃是对所学材料的兴趣”。小学生对周围的一切事物都充满了好奇，他们渴望认识自然，了解自然。实验设计要联系当地的自然条件。教师要全面了解当地的自然资源，做到心中有数，进行实验设计方可如鱼得水，运用自如。如在《溶洞和钟乳石》的教学中，可以事先把拍摄好的当地学生们都知道的溶洞的照片拿出来让学生观看、分析，不仅可以丰富教学内容，还能使学生对美好的家乡产生一种特殊的感情。
教学的实践过程也是教学方法的探索研究过程，好的实验设计思想有利于学生有效地掌握基础知识、基本方法，培养学生的技能和能力，培养学生的创新意识
  

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答题内容：  
如何指导学生进行实验设计

（一）基于你任教的教材。据我了解，我们大多数科学教师，无论从专业理论还是必备的一些经验，都还没有达到自行开发课程资源的水平，而且自行开发需要许多的时间和精力。如果将教师的时间和精力都放在理解课标和教材上，从教材中挖掘探究的问题，并以此指导学生设计实验，相信会使师生都受益，且事半功倍。

（二）在小学，无论低年级、中年级还是高年级，都需要培养学生的实验设计能力，而且学生的实验设计能力的培养都离不开教师的有效指导。

（三）低年级在指导上应以简单为主，以此为基础并逐步复杂。

我举一个例子，这个例子是 “做中学” 模块中的，课题是能被磁铁吸引的固体。

实验设计方案

背景介绍
《能被磁铁吸引的固体》选自“做中学”模块中的固体和液体模块，该模块目的是通过一系列活动，认识固体和液体的一些属性，进而建构固体和液体的概念。该模块是 1 年级的实验内容。

研究的问 题 *
这些物体 （ 挂钩、黄色乒乓球、铜钥匙、铁钥匙、粉色“宝石”、铅笔、白色海绵球、粉色橡皮球、蓝色玻璃球、白色塑料勺、粉笔、竹夹 ） 哪个能被磁铁吸引？

猜想与假设 *
通过贴图的活动进行：将相应图片贴在相应的位置。

主要目的：了解学生的经验，告诉学生一个道理，做事前先想一想。初步建立实验前先设计的观念。

实验目的 *
（略）

实验要求
要想知道能不能备磁铁吸引，我们要试一试。

实验材料与用具 *
磁铁、 12 种固体、记录单等。

实验过程
逐一试验并记录，实验完成后对比。在教师指导下观察。

实验记录单（预测与实验记录单相同）

这个固体能被磁铁吸引吗？

能
  

实验结果
   
从低年级开始，我们就要告诉学生，做事（实验）前，先想一想如何做、怎样做更合理（科学）。想的过程就是实验设计的过程。

（四）教师的指导应从示范、半独立、独立这样的次序进行。所谓示范就是作出某种可供大家学习的典范。教师示范实验设计，重在如何去想，要避免教师准备好实验物品，让学生做的现象。例如空气占据空间实验的设计， 这个实验的目的是证明空气是不是占据空间。研究这个问题的关键点是“占据”的含义，不能只理解到在一个地方占着，而应理解到不但占着，而且如果不离开，其它物体就不能进来。对于固体、液体学生好理解占据空间，但是对于空气，学生理解起来，或者要证明空气占据空间就困难了。根据许多教师的经验，有相当部分的学生对此模糊。期望学生自己设计实验证明就更困难了。要引导学生这样去设计：要证明空气是否占据空间，必须创造一个封闭的空间，还必须能够让大家理解确实占据空间了。最后逐步出示杯子底部塞纸的实验设计。

实验设计方案

实验目的
用实证的方法证明空气占据空间。

研究的问题 *
空气占据空间吗？

猜想与假设 *
占据、不占据、说不好。

  

实验材料与用具 *
水槽、水、玻璃杯、纸。

实验结果的预测 *
在杯内底塞一团纸，竖直扣入装入水（水的深度应不低于水杯的高度）的水槽内，如果纸湿了，说明空气不占据空间，如果纸没湿，说明空气占据空间。（预测是思维过程，应加强对实验结果预测的指导）

实验过程
实验步骤：

1.在杯内底塞一团纸。

2.将塞纸团的杯子竖直扣入装水的水槽内。

3.一段时间后，直立取出杯子，观察纸团。

二、实验记录

实验结果

（五）教师的指导应有针对性，重点指导学生需要指导的部分。比如《斜面》教学中既可用测力计测量，也可以设计滚动的小滚筒，成败的关键有时取决于一些细节，实验设计也不例外。

（六）指导学生实验设计方案应先口头设计再到文字图表设计；先模仿设计再到独立设计；先简单设计再到比较复杂的设计；先局部设计再到整体设计。

总之，能力的形成是经过长期反复实践逐步形成的，实验设计能力的形成同样如此。因此教师在教学中一定要重视学生的训练和实践。对于实验设计能力的培养，概括的讲，应本着明确意义、掌握标准、重在实践、循序渐进的方针，只要这样做了，学生的设计能力一定会有较大的提高。

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答题内容：  
一、小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。科学探究的过程与方法：提出问题、猜想与假设、制定计划、观察实验制作、搜集整理信息、思考与结论、表达与交流。
二、教学内容与教学方法梳理：
教学内容：花的构造，根据花的构造将花分类。
教学方法：
本课通过开展系列探究活动：到大自然中去观察各种各样的花，研究究各种花的构造，根据花的构造给花分类，用自己喜欢的方式来赞美花，制作花的标本等，提高学生的审美情趣，激发学生对花的喜爱之情，培养学生认真细致的科学态度和热爱大自然的情感。可让学生课前搜集各种植物的花，课堂上解剖观察，总结出各种植物花的构造。教师制作多媒体课件辅助教学。
三、学情分析：
学生学习积极性较高，并愿意动手做实验，课上首先提出活动的要求：“花是一株植物最美丽的部分，它是植物发育成熟的标志。让我们到大自然中去观察各种各样的花吧。”使学生的科学探究活动具有明确的目的性，这种呈现方式体现了科学课前准备的开放性，意在将教学从课内延伸到课外，做到课内外相结合。同时教科书以背景图的形式，展示了盛开的桃花，可以激起学生对花的喜爱和探究兴趣。资料卡可以帮助学生梳理“花的构造”的有关知识。
四、教学目标：
1、能用简单的工具（放大镜）对植物的花进行细致的观察，并能用图和文字表达观察结果；能根据植物花的特点给花分类；能制作简易的科学模型。
2、愿意合作与交流；能从欣赏花的过程中获得美的体验，并用一定的方式赞美自然美。
3、知道常见植物花的构造；了解植物的花可以分为完全花和不完全花两类。
五、教学重点难点：
认识花的构造，并根据花的构造给花进行分类是重点。解剖观察各种植物的花并写出观察报告是难点。
六、教学准备：
本课的活动准备内容包括两个方面：一是观察、采集活动。学生课前到花园中去观察各种各样的花，感受花的种类的纷繁多样。同时，搜集凋谢的各种花朵带到课堂研究。二是准备课堂探究器材。引导学生根据实际情况，准备观察工具：镊子、放大镜、刀片等。为了课堂上学生探究活动能顺利进行，以及激发学生的探究兴趣，教师也应根据教学设计作相应的准备，如准备一些有关花的图文、视频资料；准备多媒体课件；准备桃花的构造模型等。
七、教学过程设计：
㈠谈话导入新课
花是一株植物最美丽的部分，它是植物发育成熟的标志。自然界中有各种各样的花，把我们的生活装扮得五彩缤份，绚丽多姿。既然花这么漂亮，同学们想不想研究这些花呢？好，那我们这节课就来研究植物的花。（板书课题：植物的花）
那么关于花，你想知道什么问题？（师板书：花的构造、花的分类）。我们先来研究花的构造。
㈡活动一、花的构造一样吗？
同学们，收集到了许多植物的花。下面，我们以小组为单位，共同探究花的构造，好吗？
怎样利用手中的材料进行实验呢？（小组讨论）
小组交流汇报实验设计。
师生交流：
生：用镊子把花的各个部分取下来，相同的结构并排放在一起。
生：要有顺序，可以从下往上取。
生：也可以从外往内取。
生：还要分工合作，有动手的，有填表的。
师：大家设计得很好。不过，在大家动手前，老师还要补充几点（展示课件）
实验指导：
1、要注意安全，不要被镊子夹着手。
2、小组成员间要分工合作，同桌为一小组，四人为一大组，一大组内各小组之间解剖的花不要一样。
3、取下的花各部分最好在桌上摆放整齐。想一想，各部分叫什么名字；数一数，各部分有多少。然后填好老师发给你们的表格。
小组动手解剖。（师巡逻，并参与到学生的解剖活动中，适时进行指导。）
小组交流。
用展台展示各组实验报告。
师生总结：花的构造。（师点击课件：图片和录像）
白菜花的构造：萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊
              
花萼——由许多萼片组成，花开放前保护花的内部结构。
花冠——花开放以后靠美丽的颜色吸引昆虫传粉，许多片花瓣组成花冠。花萼和花冠合称为花被。
雄蕊——由花药（里面有花粉）和花丝（支持着花药）组成。
雌蕊——由柱头、花柱和子房组成。
                  
㈢活动二：根据花的构造来给花分类。
师展示四种花的图片。
师：这四种花的构造有什么不同？
生：白菜花有萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊，而百合花、南瓜花和桑树花缺少一部分。
师：那么，大家想不想知道花可以分成几类？
小组讨论交流。
              
师生总结：根据花的构造，花分为完全花和不完全花两类。在一朵花中，花萼、花冠、雄蕊、雌蕊四部分齐全的，叫做“完全花”。缺少其中一部分、两部分或三部分的，叫做“不完全花”
在不完全花中，只雄蕊的花叫雄花，只有雌蕊的花叫雌花。
师：再看你们手中的花，哪些是完全花，哪些是不完全花？
生，师适时点拨。
㈣自由活动：用自己喜欢的方式来赞美花吧。
1、我想把最美丽的花画下来。
2、这是我插的花篮。
3、我想朗诵赞美花的诗、唱赞美花的歌。
4、制作花的标本。
㈤拓展活动：让我们一起来制作花的标本。
资料卡：
花的标本制作方法
1、采集：采集一些完整的花，观察花的结构。
2、解剖：用镊子把花的各部分从花的基部取下来，摊平放在吸水纸上。
3、压平：将吸水纸夹在笔记本内压平。
4、阴干：每天将标本在吸水纸上换一个位置，放在阴凉处阴干。
5、粘贴：待标本干后取出，用胶水粘在白纸上。
6、保存：写好标签，放在塑料袋内。
八、教学评价设计：
作业与测验法：
1．构造齐全的花由     、     、     、     组成，这样的花叫“     。缺少其中一部分、两部分或三部分的花，叫做“           。””
2．雄蕊由         和          组成。
3．雌蕊由          、          和          组成。
4．下列属于完全花的是（     ）。
A．桃花   B．黄瓜花   C．南瓜花   D．杨树花
九：设计特色简述：
1、注重让学生动手实践，课前搜集各种各样的花，带到课堂上解剖观察，认识花的构造，并填写好观察实验报告。
2、以学生为主体，既注重学生的科学探究，又善于让学生表达自己的想法、自己的发现。
3、充分利用了多媒体课件辅助教学，课件内容丰富多彩，有各种花的图片、花的构造图、有关花的教学视频，还有本课的教学目标、实验指导、实验结论、课堂练习等。既使课变得生动直观，又使学生对本课知识掌握得更加牢固。
附：板书设计、学生记录单设计
板书设计：
12、植物的花
桃花的构造：萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊。
花的分类：
完全花：花萼、花冠、雄蕊、雌蕊四部分都齐全。
不完全花：缺少其中一部分、两部分或三部分。