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有效的科学实验教学设计应该以实验、实践为载体，以文本、生活为依托，在教师的正确引导下，让学生完成对文本的理解、科学过程的探究，从而最终实现对文本的融合，逐步学会科学地看问题、想问题，并保持和发展对周围世界的好奇和求知欲，形成大胆想象、尊重事实、敢于创新的科学态度。那么如何结合实际，在科学教学中有效地设计实验教学呢？下面是我们结合教学实践，设计科学实验有效性教学的一些做法及思考。
一、精心准备——明确目标，分层实施
1.明确目的，计划周密
实验目的明确与否关乎实验效果的好坏。在备课环节，一方面，要明确引导学生观察什么；另一方面，要拟定周密的实验方案，要求尽可能地预见被观察现象的各个方面，做到有目的、有步骤地观察。如，蛋白质燃烧的实验，在实验之前笔者告诉学生：闻——在燃烧过程中闻到了什么气味；看——什么颜色的烟。还要求学生把全部的窗户和门关上，让烧焦的羽毛味充斥着教室的每个角落。在实践之后的描述环节，学生都没有错过稍纵即逝的重要环节。
2.分层设疑，层层落实
学生是教学的主体，实验教学的设计目标首先要基于对学生的分析。因此，备课要立足每一位学生现有的知识与技能，结合课程标准，分层次，分步到位，让学生有一个逐级攀越的过程和攀越成功后的喜悦。如，在实验设疑时要考虑到学生层次：A层（学生能基本掌握《科学课程标准》所规定的内容，课后及时复习，遇到疑难问题及时询问）；B层（学生能掌握《科学课程标准》所规定的内容，能正确掌握所学内容，能力方面有所提高，勤于思考，成绩较好）；C层（学生能熟练地掌握知识并能归纳总结，运用所学知识联系实际解决具体问题，能力上进步明显）。
二、走进课堂——实验演示，媒体演示
1.增强体验教学
（1）重视演示实验。课堂演示实验可以启发创设情境，激发兴趣，它是教师组织课堂教学必不可少的手段。因此，设计演示实验要充分利用视觉、听觉吸引学生的注意，通过它获得丰富而具体的感性认识，从而启发思维。如，《大气压强》教学，笔者就分组进行学生实验，让学生自主选择实验器材，动手设计、操作，进行实验探究。各组选择不同的器材：玻璃管、吸管、塑料杯、针筒、玻璃板、牛奶、吸盘挂钩等。然后各组代表上台实验展示：①吸盘挂钩能吸附在玻璃板上。②针筒能吸进水，并且吸进水后水不会流出来。③用吸管吸牛奶，吸完后牛奶包装盒变瘪。④塑料杯装水，盖上纸板，倒过来，纸板不会掉下来。⑤两个吸盘挂钩相互挤压后再拉开很费力。⑥用嘴贴着塑料杯吸气，塑料杯吸附着不掉下来……
（2）增加实验的趣味性。科学实验是激发和保持学生学习兴趣的重要手段。在教学过程中，若能精心设计演示实验，改变传统实验过于“严肃”的面貌，创设生动活泼的学习环境，就能激发学生强烈的兴趣，收到喜出望外的效果。
（3）激发学生创新意识。新《科学课程标准》中指出：科学实验要体现学生的自主性和探究性。因此，在教学过程中教师要精心设计各种探究性实验，促使学生主动学习，逐步学会探究。
如，“水与酒精混合”实验，通过“水与酒精混合后体积变小了”这个事实，说明分子之间是有一定空隙的。那么，如何将实验设计成一个探究性实验活动，以充分调动学生学习的主动性呢？笔者的考虑：①引导学生进行预测，使学生根据已有的生活经验和知识，对可能出现的情况，大胆地进行猜想与假设。②引导学生“设计实验”，大胆地进行猜想并按照“实验条件的控制方法”进行设计，如让50mL水分别与50mL水、酒精混合；让50mL酒精分别与50mL水和50mL酒精混合。③对所设计的实验加以实施，“进行实验”“收集证据”，在这里应该是对混合前后物质体积进行测量、记录。④对所收集的事实和证据进行整理和加工。⑤引导学生对探究的问题进行“解释”并“得出结论”。
2.“小插曲”提升教学功能
实验教学注重的是客观事实的呈现，实验的实施过程会有一些小插曲，有时还会出现失败的实验。此时，教师应从诸多因素引导和启发学生，寻找原因，收到意外的科学成果。
如，八年级《科学》下册第二章第五节的《二氧化碳》。笔者让学生分组探索二氧化碳的性质。实验都比较顺利，完成后，相互交流。请每个小组派代表来报告实验结果，报告了二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊这一性质。笔者表扬了一下，然后继续问：“你们还有其他发现吗？”
这时，一位学生举起了手，笔者点头示意他发言。他站起来说：“老师，我往澄清石灰水中通入二氧化碳时，现象和他说的不一样。”
“哦？”笔者有点意外，笑了一下：“是吗？你说说看。”
“我把二氧化碳通入澄清石灰水，澄清石灰水是变浑浊了，可过一会儿石灰水又变澄清了。”
经过课堂研讨，一位学生举手站起来说：“我想是这样的，二氧化碳一开始和澄清石灰水反应，生成了不溶于水的白色物质。这时，如果不停止实验，继续通二氧化碳，继续通入的二氧化碳就和生成的白色物质反应了，把它反应掉了，生成的物质应该是溶于水的。”
学生纷纷点头表示赞同，鼓掌。
3.运用多媒体增强实验教学效果
有些实验，如种子发芽到开花结果，由于跨越的时间较长，一节课很难完成。如果运用录像快放，并将不同的生长特征点播放给学生看，这样联播的分镜头，就使学生有整体性的了解，有一个完整的认识。
很多学生很想深入物质内部剖析问题，但由于实验设备和操作技术的限制，学生难以观察到微观世界的现象。而利用多媒体的Flash虚拟演示，就能让同学看到细微的结构，如酸碱盐的电离现象、花粉的构造等，了解微观世界的秘密。
有些实验实际操作不仅危险，且难度较大。例如，一氧化碳还原氧化铜。实验中，一氧化碳有毒，而且不纯会引起爆炸，利用多媒体手段演示，它与真实实验几乎一样，既安全也不会污染环境。这种虚拟实验还可以重复操作，节约资源，避免真实实验带来的危险。
三、引领实践活动——带好兴趣小组
1.兴趣小组活动设计
课后兴趣小组活动是对课堂知识的有益补充，为学生提供了思考、动手实践的广阔天地，能激发学生的灵感，点燃猜想的火花。实验教师应起到指导辅导作用，避免学生无所适从。当然，教师不可包办代替，应让学生经历适当的挫折，从而总结教训，激发学生的主体创造性，体验成功的喜悦。兴趣小组活动要密切联系实际，解决一些实际问题。
2.小制作活动设计
利用第二课堂，开展了小制作活动。学生自制量筒、密度计、弹簧秤、潜望镜等。让学生自选实验器材，设计实验方案，如用多种方法测定液体的密度，学生利用实验器材设计出了五种方法，且动手完成了实验和实验报告。这些小制作、小实验的实施过程就是对知识的再学习过程，并由此达到升华知识、提高能力的目的。
四、进行科学实验有效性教学的反思和体会
1.新的教材必须有与之配套的实验设备
实验材料要为有效教学提供支撑。教师要提供让学生有效操作的材料，明确究竟选什么材料最合适。
2.实验操作要保证学生的有效思考
教师要给予一定的引导，适时设疑，让学生在整个过程带着疑问去探究。避免现实的课堂教学中出现学生动手很兴奋，很热闹，有时似乎也很投入，可是讨论实验现象的时候，却冷冷清清，前后形成鲜明对比的现象。
3.实验分析要实现学生的有效交流
对实验现象的交流分析是学生展示探究成果，实现成果共享，相互取长补短，继续发现问题，解决问题，获取科学知识的关键。
一、精心准备——明确目标，分层实施
1.明确目的，计划周密
实验目的明确与否关乎实验效果的好坏。在备课环节，一方面，要明确引导学生观察什么；另一方面，要拟定周密的实验方案，要求尽可能地预见被观察现象的各个方面，做到有目的、有步骤地观察。如，蛋白质燃烧的实验，在实验之前笔者告诉学生：闻——在燃烧过程中闻到了什么气味；看——什么颜色的烟。还要求学生把全部的窗户和门关上，让烧焦的羽毛味充斥着教室的每个角落。在实践之后的描述环节，学生都没有错过稍纵即逝的重要环节。
2.分层设疑，层层落实
学生是教学的主体，实验教学的设计目标首先要基于对学生的分析。因此，备课要立足每一位学生现有的知识与技能，结合课程标准，分层次，分步到位，让学生有一个逐级攀越的过程和攀越成功后的喜悦。如，在实验设疑时要考虑到学生层次：A层（学生能基本掌握《科学课程标准》所规定的内容，课后及时复习，遇到疑难问题及时询问）；B层（学生能掌握《科学课程标准》所规定的内容，能正确掌握所学内容，能力方面有所提高，勤于思考，成绩较好）；C层（学生能熟练地掌握知识并能归纳总结，运用所学知识联系实际解决具体问题，能力上进步明显）。
二、走进课堂——实验演示，媒体演示
1.增强体验教学
（1）重视演示实验。课堂演示实验可以启发创设情境，激发兴趣，它是教师组织课堂教学必不可少的手段。因此，设计演示实验要充分利用视觉、听觉吸引学生的注意，通过它获得丰富而具体的感性认识，从而启发思维。如，《大气压强》教学，笔者就分组进行学生实验，让学生自主选择实验器材，动手设计、操作，进行实验探究。各组选择不同的器材：玻璃管、吸管、塑料杯、针筒、玻璃板、牛奶、吸盘挂钩等。然后各组代表上台实验展示：①吸盘挂钩能吸附在玻璃板上。②针筒能吸进水，并且吸进水后水不会流出来。③用吸管吸牛奶，吸完后牛奶包装盒变瘪。④塑料杯装水，盖上纸板，倒过来，纸板不会掉下来。⑤两个吸盘挂钩相互挤压后再拉开很费力。⑥用嘴贴着塑料杯吸气，塑料杯吸附着不掉下来……
（2）增加实验的趣味性。科学实验是激发和保持学生学习兴趣的重要手段。在教学过程中，若能精心设计演示实验，改变传统实验过于“严肃”的面貌，创设生动活泼的学习环境，就能激发学生强烈的兴趣，收到喜出望外的效果。
（3）激发学生创新意识。新《科学课程标准》中指出：科学实验要体现学生的自主性和探究性。因此，在教学过程中教师要精心设计各种探究性实验，促使学生主动学习，逐步学会探究。
如，“水与酒精混合”实验，通过“水与酒精混合后体积变小了”这个事实，说明分子之间是有一定空隙的。那么，如何将实验设计成一个探究性实验活动，以充分调动学生学习的主动性呢？笔者的考虑：①引导学生进行预测，使学生根据已有的生活经验和知识，对可能出现的情况，大胆地进行猜想与假设。②引导学生“设计实验”，大胆地进行猜想并按照“实验条件的控制方法”进行设计，如让50mL水分别与50mL水、酒精混合；让50mL酒精分别与50mL水和50mL酒精混合。③对所设计的实验加以实施，“进行实验”“收集证据”，在这里应该是对混合前后物质体积进行测量、记录。④对所收集的事实和证据进行整理和加工。⑤引导学生对探究的问题进行“解释”并“得出结论”。
2.“小插曲”提升教学功能
实验教学注重的是客观事实的呈现，实验的实施过程会有一些小插曲，有时还会出现失败的实验。此时，教师应从诸多因素引导和启发学生，寻找原因，收到意外的科学成果。
如，八年级《科学》下册第二章第五节的《二氧化碳》。笔者让学生分组探索二氧化碳的性质。实验都比较顺利，完成后，相互交流。请每个小组派代表来报告实验结果，报告了二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊这一性质。笔者表扬了一下，然后继续问：“你们还有其他发现吗？”
这时，一位学生举起了手，笔者点头示意他发言。他站起来说：“老师，我往澄清石灰水中通入二氧化碳时，现象和他说的不一样。”
“哦？”笔者有点意外，笑了一下：“是吗？你说说看。”
“我把二氧化碳通入澄清石灰水，澄清石灰水是变浑浊了，可过一会儿石灰水又变澄清了。”
经过课堂研讨，一位学生举手站起来说：“我想是这样的，二氧化碳一开始和澄清石灰水反应，生成了不溶于水的白色物质。这时，如果不停止实验，继续通二氧化碳，继续通入的二氧化碳就和生成的白色物质反应了，把它反应掉了，生成的物质应该是溶于水的。”
学生纷纷点头表示赞同，鼓掌。
3.运用多媒体增强实验教学效果
有些实验，如种子发芽到开花结果，由于跨越的时间较长，一节课很难完成。如果运用录像快放，并将不同的生长特征点播放给学生看，这样联播的分镜头，就使学生有整体性的了解，有一个完整的认识。
很多学生很想深入物质内部剖析问题，但由于实验设备和操作技术的限制，学生难以观察到微观世界的现象。而利用多媒体的Flash虚拟演示，就能让同学看到细微的结构，如酸碱盐的电离现象、花粉的构造等，了解微观世界的秘密。
有些实验实际操作不仅危险，且难度较大。例如，一氧化碳还原氧化铜。实验中，一氧化碳有毒，而且不纯会引起爆炸，利用多媒体手段演示，它与真实实验几乎一样，既安全也不会污染环境。这种虚拟实验还可以重复操作，节约资源，避免真实实验带来的危险。
三、引领实践活动——带好兴趣小组
1.兴趣小组活动设计
课后兴趣小组活动是对课堂知识的有益补充，为学生提供了思考、动手实践的广阔天地，能激发学生的灵感，点燃猜想的火花。实验教师应起到指导辅导作用，避免学生无所适从。当然，教师不可包办代替，应让学生经历适当的挫折，从而总结教训，激发学生的主体创造性，体验成功的喜悦。兴趣小组活动要密切联系实际，解决一些实际问题。
2.小制作活动设计
利用第二课堂，开展了小制作活动。学生自制量筒、密度计、弹簧秤、潜望镜等。让学生自选实验器材，设计实验方案，如用多种方法测定液体的密度，学生利用实验器材设计出了五种方法，且动手完成了实验和实验报告。这些小制作、小实验的实施过程就是对知识的再学习过程，并由此达到升华知识、提高能力的目的。
四、进行科学实验有效性教学的反思和体会
1.新的教材必须有与之配套的实验设备
实验材料要为有效教学提供支撑。教师要提供让学生有效操作的材料，明确究竟选什么材料最合适。
2.实验操作要保证学生的有效思考
教师要给予一定的引导，适时设疑，让学生在整个过程带着疑问去探究。避免现实的课堂教学中出现学生动手很兴奋，很热闹，有时似乎也很投入，可是讨论实验现象的时候，却冷冷清清，前后形成鲜明对比的现象。
3.实验分析要实现学生的有效交流
对实验现象的交流分析是学生展示探究成果，实现成果共享，相互取长补短，继续发现问题，解决问题，获取科学知识的关键。