前言：中文期刊网精心挑选了科学实验设计范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
科学实验设计范文1
中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）11-083-001
小学科学实验的设计与实施实际上是小学科学正常进行的重要保障和后备力量。只有在科学实验的成功开展下，儿童才会对科学产生兴趣，从而主动的进行科学探究活动。
一、小学科学实验设计综述
1.小学科学实验设计目标
1.1传授学生科学研究方法。小学科学实验设计要求之一就是传授科学研究方法。在实际的科学实验教学过程中，教师须着重培养学生独立思维及其实验技能，使其从一开始就养成良好的实验习惯，并督促其保持下去。与此同时，在具体的实验过程中，教师须向学生详细讲解实验设备及仪器的准确操作、实验设计的方法及实验过程中的注意事项等相关知识。在实验完成之后，科学地总结并分析实验结果。如此一来，才能够保证在真正意义上启发和引导学生从直观生动的实验现象中，上升为抽象的思维理解，进而促进学生创造和创新能力的挖掘和开发。
1.2培养学生主动发现问题能力。常言道，兴趣是人生最好的导师。只有充分发掘学生对实验的兴趣，培养学生主动发现问题的能力，才能够让学生在实验过程中收获到更为印象深刻的知识。培养主动发现问题的能力，这不但能够帮助学生发挥自身的潜能，同时能够让学生在更深层次上感受到学习实质上是出自内心深处的一种自我需求，从而产生源源不断的内在学习动力。
1.3扩散学生探索创新思维。为了扩散学生探索创新思维，教师在教学活动中要通过指导学生分组实验、激发学习兴趣、启发设计实验、组织观察讨论、归纳概括总结、强化记忆、扩散思维等方式来完成学生创新思维的培养。比如为了进一步掌握一类物质的共同特征，教师可以运用投影与实物相结合的教学手段，让学生从多种物体中辨别出单一物质，既做到了新授知识与生活实践相结合，同时，也扩散了学生的思维，使学生的知识水平和认识能力得到了提高。
2.小学科学实验的具体设计
小学科学实验的具体设计基本实验、基础实验、生活实验和探究实验四种。
2.1基本实验。该类别的实验是科学实验的起步阶段，主要内容是展示小学生能够接触到的科学领域内的基本设备和仪器，通过一定的实验，要求学生能够较好地掌握基本材料、物品类别及基本仪器的操作方法。在实验结束之后，学生必须能对之前的实验目的、方法、步骤及其结论作出准确和完整的表述，记住实验过程中涉及的规范操作，最后能够对实验现象作出正确、合理的解释。
2.2基础实验。基础实验在基本实验的基础上进行，该类别实验的主要内容是引导学生对小学科学中的经典理论进行印证实验。
2.3生活实验。生活实验必须基于学生已经具备良好的基本实验和基础实验的技能掌握的基础上，具体来说，就是学生已经对实验对象的观察和研究、实验仪器的操作和使用以及实验结论的总结和概述都有了较好的提升，才能够实践生活实验。
2.4探究实验。探究实验可谓是科学实验的最高境界，同时也是科学实验的最终归宿。探究实验的主要任务便是培养学生主动发现问题的能力，观察实际生活中的环境，对生活中不明了的问题提出勇敢的猜想和假设，运用自身掌握的知识和技能，大胆地创设情境，自主设计实验方案，解释现实现象并形成具有创新性的实验结果，真正做到实践与理论的完美结合。
二、小学科学实验设计的案例分析
本文所用的是义务教育课程标准实验教科书六年级下册科学第一单元第2课――《杠杆的研究》一课时的案例，实验是加深学生杠杆知识点的理解。
1.案例
1.1实验目的。对于简单机械我们若能认识到它的规律，就能通过利用它来简化生活中的问题。通过实验，我们能够利用观察和动手操作，帮助学生更好地掌握这一课的教学重难点。
1.2教学片断
（1）创设情境，提出问题。教师无意间把笔丢到了讲台下就试着搬动讲台来找，并邀请学生来进行帮忙。在学生用尽力气还没办法的情况下提出问题：能不能利用工具来完成？用吊机吊、把桌子、用滑轮吊……（请学生出谋划策）
（2）实验步骤。①教师给学生介绍一种非常简单却能轻松完成工作的工具――杠杆。解释杠杆的含义：在一根棍子下面放一个支撑物就可以用它撬起重物，人们称这样的棍子为撬棍，科学名称即杠杆；②示范用杠杆来撬起讲台，拿起掉下去的那支笔；③出示提前制作好的图片：一个杠杆，并标出支点、用力点阻力点。并附三个部分的定义；④再出示生活中利用杠杆的工具图：压水井、跷跷板，请大家在上面画一画，标出三个点的位置。再展示给学生一些并不是利用杠杆的工具图，让学生来分辨哪些是杠杆，哪些不是杠杆？并说出自己的看法。让学生体验杠杆的组成和变化，并说出自己的看法。
（3）归纳总结。
师：大家的观察都很细心，下面我们就要进行讨论：什么是杠杆，为什么要利用杠杆？
生（回答）：依靠支撑物能够撬起重物的木棒就是杠杆，用杠杆能够省力。
师：这位同学杠杆的定义是没错的，但是同学们，用杠杆都能省力吗？
生：讨论发言。
2.分析
很显然，每个步骤环环相扣，步步深入，使得学生的认知由浅入深，由表象认识到内在掌握。在教学活动过程中，教学目标和实验设计要求是相互渗透，同时完成的，而非按照先后顺序依次完成。
实验过程都是当堂完成，整个教学活动过程中，学生手脑合作，对于素质教育的全面开展起到了很好的促进作用。
三、结语
简而言之，小学科学实验教学是科学教学的重要组成部分。作为一名科学老师，必须保持“终身学习”精神，努力提高自身的科学素养和教学水平，致力于小学科学实验教学有效性的不断提高，在真正意义上实现科学教学质量的提高，实现素质教育的贯彻和实施。
参考文献：
科学实验设计范文2
【关键词】科学科；探索研究；实验为基础
科学课程是以实验为基础的一门学科。让学生通过亲自参加实验获得知识是科学课教学的关键。教学实践证明，精心设计实验，实验设计的好坏直接影响到教学的成功与失败。搞好科学教学的实验设计应注意以下几方面：
1、实验设计要符合科学学科特点
一切科学科学都来自实践，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。教师在教学时，要让学生充分感受到大科学的丰富多彩，培养学生探求科学知识的兴趣、爱好，增强学生学科学、用科学的能力。
认识科学始于观察科学，让学生用观察的方法认识科学。如“四季星空”的教学，由于教学内容分散、抽象，学生很难形成对四季星空的整体认识。教师在实验设计时，要科学地安排学生观察四季星空，保证观察的持续、完整。指导学生用正确的方法观察，写出观察日记，积累有关四季星空的感性认识和材料。并引导学生归纳总结出：不同季节星座交替出现，北极星始终停留在原位置不动，周围的星座绕着它逆时针转圈，且一年转一圈等有关四季星空的变化规律。“水的循环”的教学设计则可以采取另一种方法。教师充分利用学生已有的对水的感性认识。如：天上有下不完的雨、雪；淋湿的衣服会干，冬天关在屋子里洗澡窗玻璃上会有水珠等。引导学生通过实验归纳总结出：水或冰受热变成水蒸气，水蒸气遇冷变成水或冰的循环规律。让学生通过实验的方法认识科学现象，总结科学规律，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。
2、实验设计要符合学生的认知规律
教学活动是教师教与学生学的双边活动，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，达到认识周围科学现象的目的。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。如：“植物的根”的实验设计，教师可通过提供大量的可供学生观察的有代表性的实验材料――植物的根，让学生在观察、比较的基础上，归纳总结出：植物的根有直根和须根之分。常见的萝卜、胡萝卜等直根，土豆、红薯等须根，它们可以储藏养分即贮藏根。学生可以通过观察直接获得知识，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。他们对神秘的科学界充满了好奇，对探索科学奥秘充满了自信。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。这种设计可满足学生强烈的求知欲，达到事半功倍的效果。
3、实验设计要联系科学条件
教学大纲规定：“科学课要密切联系科学条件。”我县地处鄂西山区，有丰富的动植物资源和矿产资源。这些抬头可见，垂手可得的实验材料，为丰富科学教学实验提供了方便。教师在设计实验时，充分利用这一科学优势，通过多种形式，使原本生动的科学课教学更加丰富多彩。
科学实验设计范文3
生物科学实验设计创意的活动目标:①知识与技能:复习和巩固生物科学中的生命现象和生命活动规律;梳理和巩固生物教材中的实验知识，帮助学生构建系统的实验设计框架。②过程与方法:培养发现问题、提出问题和解决问题的能力;培养发散思维、知识迁移能力;体验观察、对照实验、模拟实验和比较等方法的综合设计与运用;培养图表表达能力。③情感态度与价值观:培养严谨求实的科学态度;培养学生的创 新意识和创新精神。通过简单易行的设计活动，在从材料选择、内容和形式上进行创意实验设计活动，可以实现预期的多项目标。
2创意设计活动的类型与组织形式
生物科学实验设计创意活动组织形式为笔试(闭卷和开卷的书面表达)，这样操作方便简便，不受实验设备、材料等条件的限制。关键是注重看是否设计出新意来，设计出效果来。
2．1闭卷比赛部分
通过设计的比赛试卷，让学生在有限的时间内完成设计。通过批改以后，数量多、质量高者胜出。如在60min内，若能正确设计出20个以上的实验，还可以获“实验设计能手”的称号。该类型重点考查和培养学生实验设计和发散思维能力。
2．2开卷比赛部分
通过布置实验设计活动，利用课余时间进行设计。要求根据教材实验、借助书刊和网络等工具，对教材或某一实验的材料、方法过程进行创新改进;甚至是发现问题、提出问题和解决问题的实验设计，该类型重点是培养学生的创新设计能力、发现和解决问题的能力。要求学生在实验设计时尽可能具有创新性和可操作性。
3设计创意活动的实施
3．1活动方案设计和要求
为节省时间，要求学生用图表(简图或简笔画)的形式科学合理地表达，有针对性地训练图表、文字表达能力。当然最好能先给予一个范例，让学生先模仿，这样更具可操作性。
3．2活动方案具体设计
分三个层次，根据不同学校的学生学习能力层次设计，可通过初、复赛逐步推进。
3．2．1自由式实验设计
仅出现表达形式，自由设计，合理、科学即可，但不能相似。或半命题设计，如探究生物(自选)对环境(自选)的影响，探究环境(自选)对生物(自选)的影响。
3．2．2某主题实验设计
指定某一主题或某一实验材料，如基于蚯蚓的科学实验设计;或基于“某一实验方法”的科学实验设计，如模拟实验法，要设计出20个模拟实验，难度也是较大的。
3．2．3创新实验的设计
闭卷自由选题设计，学生有较开放的设计空间，但因时间限制，往往较难出高质量的设计。或者根据某一问题或某一材料，进行综合实验设计，要求实验过程或方法有具体的创新。通常采用开卷形式，给予一定的时间完成。
3．3活动实施的年级
一般借助每年一届的校园科技节，通过比赛推动，这样就较有执行力。学生要选择初二年级以上的，才有一定生物科学实验设计基础和能力积累;且一般以小组为单位，2人一组，体现合作学习，这样可较易实现预期目标。
3．4活动实施的组织
根据预期需要，可以组织全级或每班推荐若干代表，集中于一个阶梯课室进行限时纸笔测试，组织简单易行，有效且高效。
3．5活动评价和表彰
活动实施最难的环节是评价。如何评定实验设计的质量等级，需要提前准备一个评价量规，主要从科学性、严谨性、表达力、创新性来评定。创新性视要求而定，如初赛时为帮助学生梳理实验，对原创性无要求;复赛时已规定回避教材实验，要求对材料、方法或过程创新，进行严格把关。此外，注意类似实验的把关，如原理相似，第一个实验科学合理给5分;第二个至第N个均只给1分，其他类似得分类推。
3．6创意活动的拓展
科学实验设计范文4
关键词 初中科学 科学实验 设计 实验反思
中图分类号：G424 文献标识码：A
On the Optimization and Practice of Scientific
Experiments Instructional Design
WANG Hong
（Zhejiang Hangzhou Jingfang Middle School， Hangzhou， Zhejiang 310016）
Abstract Curriculum standards stated： Science is a discipline based on experiments， students focus on science experiments to explore the ability create conditions so that all students have the opportunity to participate in exploration activities to stimulate students' interest in science， to guide students to observe experiments and exchange experiments improve students' scientific inquiry skills. based on the phenomenon of scientific experiments completed surveys from enhanced team collaboration， clarity experimental purposes， highlighting experimental inquiry， and strengthen the normative and concerns experimental experiments starting at different levels， such as green， take a series of scientific experiments to optimize the design of teaching strategies， and through the SPSS statistical analysis and other mathematical methods of teaching effectiveness were superficial analysis.
Key words junior science； science experiment； design； experimental reflection
科学是一门以实验为基础的学科，注重培养学生的科学实验探究能力，创设条件使所有的学生有机会参与探究活动，激发学生学习科学的兴趣，引导学生观察实验和交流实验，提高学生的科学探究能力。
1 初中科学教学设计过程中存在的现象
为了完成科学课本上的活动和探究，出现了有的老师在教学设计的过程中只重视实验结论，不重视实验过程；有的老师在教学设计的过程中参与度明显不强，喜欢从网上下载视频，使学生缺少亲身体会的过程；有的老师在教学设计过程中很少进行反思，以至于课后没有任何印象，对来年的教学设计没有起到促进作用。对于这种现状，科学实验教学已经成为科学教学的“瓶颈”。寻找有效教学策略，进行科学实验教学设计的优化和实践，成为目前科学教学亟待解决的问题。
2 优化科学实验教学设计的对策
根据现状，从增强小组合作性、明确实验目的性、突出实验探究性、强化实验规范性和关注实验绿色化等不同层面入手，对优化科学实验教学设计采取一系列的对策：
2.1 教学设计中增强小组合作性，培养学生交流合作能力
由于每个学生在实验过程中的动手能力参差不齐，我对任教班级的学生按照自己的意愿自由组合成6个小组，推选一名组长，帮助组里能力稍微弱的同学一起完成实验。每个组长负责协助老师开展探究活动，带领本组成员根据实验目的、要求改进与组合、对实验过程进行优化，实验完毕后及时进行交流自己的意见， 对实验效果进行评价 ，完成科学探究的任务。在进行测定土壤酸碱性的实验的过程中，同一个小组的每个成员分别在操场上不同的地方进行实地取样，配制待测液，运用PH试纸来测定土壤的酸碱性，然后取平均值。通过小组合作使学生充分明白多次实验可以避免实验的偶然性，培养了学生的团队意识。因为有的学生的基础较差，不能掌握实验的技巧，甚至有的同学直接把土壤放在PH试纸上进行测定， 这时组里的“小老师”们就出马了，通过他们的交流使学生能够正确地掌握实验操作的规范性。 这个实验和日常生活结合比较密切，还需要课内和课外相结合、实验探究和资料的查询整理相结合，充分发挥组内每个成员的能力，通过学习来了解土壤的酸碱性对农作物生长的影响。在我们的宗旨是激发学生的探究欲望、发现问题解决问题的能力，从而提高学生的学习兴趣和热情，激发学生热爱科学的热忱。
2.2 教学设计中明确实验目的性，提高学生的科学素养
设计任何一个科学实验教学，都要有它的目的性，究竟是让学生掌握科学知识，要学生掌握实验操作技能，要学生学会记录数据、分析数据，还是让学生学会评价实验结果等等。
在复习《二氧化碳制取》时，也可以通过将二氧化碳实验室制法的方程式呈现来让学生思考给他们一个提问的策略：为什么用碳酸钙？为什么用稀盐酸？怎样探究生成物是氯化钙（学生会通过已有的知识把它化整为零来验证氯离子和钙离子的存在）、二氧化碳、水？随着这种问题意识的产生，以后学生碰到类似的问题就会很踊跃地提出问题。
对于为什么用碳酸钙，如果从正面来分析，学生很难回答为什么不用碳酸钠和碳酸钾？学生就会迎刃而解了，会从价格的角度、取材方便的角度、反应的速度和反应的量来分析解决。为什么用粉末状的大理石？（因为很多时候老师都是取块状的大理石把它敲碎），学生如果从大理石的状态来思考就比较容易了（此处可以培养学生学会对实验过程的观察）。在实验的过程中不小心错用了硫酸和大理石制取二氧化碳会出现什么现象，许多学生都能熟练的回答出并且把现象描述得非常清楚，也能想到随着反应的进行，二氧化碳的产生量却慢慢减少，可是装置中碳酸钙和硫酸却还有很多，老师如果在此时提出不打开装置，能不能加一种物质把硫酸钙除去，或者能不能想办法把硫酸除去，学生会从不同的角度来回答问题，有的学生甚至会提出了把装置稍微振荡一下，这样可以培养学生的问题意识以及培养学生考虑问题的思路，虽然解决问题的方法有很多种，但是主要是采用简单、方便的方法来解决问题，还可以把所学的酸碱盐的物理和化学性质融会贯通，深层次的思维含量增加。
2.3 在教学设计过程中突出实验探究性，培养学生创新意识
科学实验具有科学的探究性，对于激发学生的求知欲望、提高学生的学习兴趣和促进学习的积极性都是有效的措施。我们科学教师在进行实验教学设计时，要有意识地多设计一些探究性实验，培养学生的探究能力。
在初二的课本中涉及到电解水的知识，实验提出能使带火星的木条复燃的是氧气，能被点燃并且产生蓝色火焰的是氢气，后来通过初三的学习后学生发现一氧化碳和甲烷燃烧也产生蓝色的火焰，这时学生非常积极地设计一个探究实验来说明产生的气体是氢气，此时学生表现出非常有成就感，能够用学过的知识来审视课本实验的不足之处。
还有一个实验关于验证光合作用需要二氧化碳，课本上用澄清石灰水和水让学生去分析哪里设计得不合理 ，其实当时学生的知识背景还不够，不能马上解决这个问题，而通过初三的学习，为什么不用澄清的石灰水而用氢氧化钠溶液，水是对照组。如果继续拓展为二氧化碳的浓度是否会对实验产生影响，怎样来改变二氧化碳的浓度呢？方法有很多种，增加三个实验组，一个增加二氧化碳浓度的，一个减小二氧化碳浓度的，一个常态下二氧化碳浓度，这样实验比原来更加丰富了。当然实验的探究是无止境的，上面我们是从定性的角度进行粗略的探究实验，如果我们从定量的角度精确地来探究，就更能优化科学探究，使学生有一种可以挑战权威的感觉。
2.4 在教学设计过程中强化实验规范性，培养学生良好的实验习惯
每个探究实验都要有规范性，精心设计好对照组，渗透控制变量的思想。在关于绿豆种子萌发的实验，曾经有学生设计了气温、水、空气三个因素，可是在种子的数量安排却是水上、水面、水里各一颗种子，为什么会产生这样的现象呢？因为学生在潜意识中认为种子的萌发实验只需一颗绿豆就可以，忽视了实验的偶然性，而实际上应该要有足够多的种子来进行实验，当然种子的数量越多，成本越高，实验越准确，这是和平时我们所说的低成本的实验相矛盾的，因此在取材方面学生要寻找一个矛盾的结合点 ，学会怎么取材。分组方面，学生潜意识中都会分组，特别是在考试卷中表现得非常棒 ，但是在操作过程中却乱七八糟、丢三落四，无法区分实验组和对照组，主要原因是学生对分组的知识掌握得比较好，对分组的能力和实践缺乏。
在探究实验的过程中，需要控制变量，在设计实验时怎样控制变量呢？在控制变量的过程中不仅因素要相同，而且要符合，例如2013年杭州中考题第10题在探究硝酸钾的导电性实验，许多学生都选择了D，忽略了C。学生在实验的过程中，对于观察现象的记录往往停留在定性、粗略、片面的观察，于是我特别强学生尽可能做到定量、精确、全面观察。当然，好的实验习惯养成不是一蹴而就的，而是一个漫长的过程，需要老师在平时的教学设计过程中慢慢地渗透和培养形成。
2.5 在教学设计过程中关注实验绿色化，培养学生的环保意识
随着雾霾逐步侵扰我们的生活，在进行教学设计的过程中要引导学生关注和环境污染有关的问题，使学生逐步形成可持续发展的理念，使学生逐渐养成环保意识。
关于白磷自燃的实验，课本中的实验（如图1所示）存在的问题：对教室中的空气污染比较严重，很多学生出现咳嗽的症状。主要原因是磷燃烧的产物不但对于呼吸系统有很强的刺激性，而且还会与空气中的水蒸汽反应生成有毒物质，污染环境。于是在教学设计中改进试验。
图1 图2
如图2：将分别放有质量相等的白磷（滤纸吸去表面上的水）和红磷的两个金属瓶盖放于培养皿中，倒扣在一个大烧杯中，往培养皿内倒入60℃热水，金属瓶盖漂浮。差不多30秒后，白磷自燃，同时产生浓厚的白烟，红磷没有燃烧。60秒后白烟消失，生成的五氧化二磷与水反应生成磷酸，实验完毕后向培养皿中加入弱碱性溶液来中和磷酸。在整个实验过程中产生的有毒物质没有散发到教室中避免了污染，实验环境得到极大的改善，学生的实验兴趣也得到提高，使学生意识到环保问题已经深入到我们的学习和生活中。
2.6 在教学设计过程中注重选材的多样性，激发学生探究的兴趣
科学课本的实验只是单纯依靠老师来进行演示，学生的印象不是很深刻。如果在教学设计的过程中进行实验的改进，寻找各种材料，可达到事半功倍的效果。例如“日晷”，学生非常难以理解，可以用酸奶盒、白纸、刻度尺等材料，在光线充足的室内根据太阳光的直射点不同，来画出不同时间太阳光行走的痕迹；做氢气爆炸实验，可先在娃哈哈AD钙奶的空饮料瓶的瓶底戳一个小洞，然后用缠着棉花的火柴梗塞住，倒扣在实验台上，收集半瓶氢气，点燃。诸如此类的材料垂手可得，有的实验学生甚至可自己在家里完成（例如鸡蛋在醋酸中跳舞），使学生学会用生活中的材料来进行科学探究的习惯，引导学生关注生活中的实验现象，激发学生进行实验探究的兴趣。
3 科学实验教学设计优化的成效
本次研究采用问卷调查的方法，将今年收集的相关数据与去年进行对比，其结果看到依赖在教师引导下能完成探究实验的学生比率明显减少，经过Z统计表明 Z=3.263>2.85差异极显著 ，学生能自己动手独立完成的探究实验的学生比率有所上升，经过Z统计表明Z=2.355>1.96 差异显著，愿意自己动手并用课外时间完成与课本内容有关且与生活实际相结合的家庭小实验的学生比率虽然有所上升，但经过Z统计表明Z=1.666
下面通过卡方检验判别学生实验能力是否得到显著改善，样本数据的自由度为V=（31）＃）=2，我们选择显著水平 =0.05，查表可以确定卡方分布的临界值为5.99。进行卡方统计检验，通过卡方分析=10.768>=5.99，2013年学生实验完成情况得到显著改善。经过一年的时间，对我校部分学生进行随机问卷调查，学生通过小组合作、认真观察、细心分析，逐渐实现科学实验优化，对科学实验充满兴趣，通过实验成功体验的愉悦感，进一步激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性，使学生想学、爱学、乐学。
当然，学生实验的优化这个永恒的话题，应该渗透到教学模式、智力情感、意志品质等各个领域，学生实验优化有很大的发展空间，并不是上述的举措都是万能的，都能达到预期的效果，每个举措都要有细化的要求，例如小组合作的效果没办法来监控，实验探究的目的性效果在本文中也没有涉及。愿意自己动手并用课外时间完成与课本内容有关且与生活实际相结合的家庭小实验的学生比率虽然有所增长，但是效果并不明显，因为做家庭小实验对学生来说还是有一定的困难的，例如时间的安排、家里的实验器材、试剂，虽然有的家庭小实验不需要正规的器材和试剂，但毕竟和我们实际有些差异，学生操作起来比较困难。众所周知，优化实验的探究需要花费大量的时间和精力，不是一朝一夕可以完成的，这与我们平时的教学任务比较紧张是相冲突的。中考虽然强化突出探究，但是学生并没有完全领会探究的精神实质，更多地根据应试要求来进行探究，把探究题作为题目来完成，不能使探究能力得到充分的发展，没有养成探究的思维习惯，体现探究的真谛。
参考文献
[1] 韩程明.不可忽视的“化学实验教学设计”[J].科学教育，2010.9：69.
[2] 丁德宵.探讨新课程下化学实验设计的作用[J].数理化研究，2012.6：42-43.
科学实验设计范文5
关键词：科学教学；实验设计能力；培养
科学探究按七个要素来划分：“提出问题”、“猜想与假设”、“制定计划与设计实验”、“进行实验与收集证据”、“分析与论证”、“评估”、“交流与合作”。它是为了方便学生了解和学习，但实际的科学探究，特别是初中科学教学中的探究更多的则是涉及这七个要素的某个或某几个，以下是笔者平时培养学生实验设计能力教学的一点体会：
一、取材生活化来培养学生实验设计能力
实验教学活动要求开发灵活多样、多种形式的实验资源来支持学生随堂的实验探究和课外的动手实验。将身边随手可得的日常生活用品，包括玩具、学习用品等来代替仪器，创设宽松有趣的实验环境，消除学生的畏难情绪及对科学的神秘感，拉近科学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。提高学习的兴趣和效率，培养学生的创新能力，从而培养学生的实验设计能力。
比如给每一位学生一个矿泉水瓶，让他们设计一些科学探究实验(越多越好)。学生四人一组边做边讨论。收集到的一些设计如下：
1.用手压瓶，瓶变形，说明力能改变物体的形状。
2.把它放在水平地面上，用力使它滚动，它会逐渐慢下来，直到停止，说明力能改变物体的运动状态(用空瓶做，然后用装满水的瓶做，你还能得出惯性和质量有关)。
3.装部分的水，放在水平桌面上，突然推它，水会向后方倾斜，这是由于水的惯性引起。
4.装满水，放在阳光下，做光的折射实验。
5.把瓶盖旋下来，放在烧杯的水面上，这是由于浮力引起的，说明浮力。
6.把瓶子中的水用力泼出去，水在空中能“飞行”说明水有惯性。
7.在瓶子中装适量的水，用瓶盖敲击烧杯；烧杯被敲响，同时水中有波浪；声音是由振动产生的。
8.在瓶子壁上从上到下顺次扎三个眼，在瓶中注满水；三个孔都有水柱涌出，最下面的最长，越往上越短；压强的大小与水的深度有关。
学生的设计还有很多很多。这样一来学生感觉到科学实验的设计并不是高不可攀的，生活中处处有科学。
二、创设足够的科学情景培养学生实验设计能力
在学生充分感受和体验的基础上，或者是在引导学生复习已经学习过的知识的基础上，提出问题让学生进行猜想或设计实验。只有“让学生只需跳一跳就能摘下苹果”的教学过程，才能提高学生的兴趣，否则，学生就会产生畏难情绪。
在进行《平面镜成像特点》教学时，可以这样设计和实施教学过程的：观察平面镜的像——利用反射规律作图做出平面镜的像(平面镜成像原理)——提出问题(像与物有什么关系)——学生猜想——设计实验(利用平面镜)——评估(利用平面镜不能完成实验)——再设计实验(要利用平板玻璃)——进行实验——分析实验数据得出结论。
在进行《电动机》教学过程中，教学过程可以这样进行：提出问题(给学生发放小电动机，让其观察，提出问题)——磁场对通电导线的作用(要学生利用桌上的实验器材让导线动起来)——探究通电导线在磁场中的受力方向与什么因素有关——通电线圈在磁场中的转动——小结。教师与学生在探究完通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向的关系后，就说，通电导线在磁场中受力会运动，若用导线绕成线圈，置于磁场中，给它通电会怎样呢？然后演示通电线圈在磁场中的转动。从直导线到线圈是学生认识过程的一个飞跃，教师在教学过程中要循循渐进地进行引导(处于磁场中的直导线—只能一个方向运动—磁铁不能做得很大—在有限的磁场区域内—导线运动过去又运动回来——线圈)。
在进行《组装电路》教学时，先复习上一节课学习最简单电路的基础上，再提出本节课要探究的问题。一、二组设计一个电路，要求是一个开关控制两个灯泡，把其中一个灯泡取下后，另一个灯泡熄灭；三、四组设计一个电路，要求是一个开关控制两个灯泡，把其中一个灯泡取下后，另一个灯泡不熄灭。
三、延迟评价培养学生实验设计能力
教学评价是教学的重要组成部分，对实验设计的及时、有效的评价可以是学生自评、学生互评、教师评定，特别是有计划地评价不同的组，发现并表扬能起示范作用的小组或个人，不仅有教育意义，而且对以后的探究活动的进行有良好的影响。
但是有时却要采用延迟评价。例如在学生进行各种实验设想的过程中，暂时不对设想进行评价，以便使参加讨论的人能在缓和自由的气氛中畅所欲言，相互启发。在有限的时间内提出数量众多的创造性设想。因为学生在设计实验时，特别是新颖独特的设计的过程是思维的过程。就像机器启动一样，从“静”到“动”是有一个过程，新颖独特的设计在这个思维中过程的后半段。在学生思维启动的过程中，教师过早评价，往往会成为思维展开的抑制因素。因此，教师在课堂上要有耐心，不要过早的表达，即延迟评价。在这种情况下，学生会有一种“安全感”、“自由感”，针对问题展开积极的思维活动和言语活动，既能启发他人，也受别人启发，营造一种智力激励环境。
例如：在讲了“摩擦力”后，要求学生谈谈“如何减少摩擦力？”一开始有的学生说：“把接触面磨光滑些。”有的说“在接触面加油”……一位同学说：“在实际中还可以在物体上加上轮子”后，全班同学似乎陷入了沉默。几分钟后一位学生突然冒出一句“可以让上面的东西浮起来。”接下来的时间，学生还想到了磁悬浮列车的模型。最后，笔者对学生的这些想法给予了充分的肯定和积极的评价。但是，如果在学生讲了前面的想法后就过早地做出评价，后面这些具有创新意义的想法便很难出现。
四、展示和创新实验设计培养学生的实验设计能力
如在做“压缩气体，气体内能增加”的实验中，筒内易燃物产生明亮的火花给了学生鲜明深刻的印象。然而，实验研究的对象是什么？为什么筒内放易燃物？为什么要迅速压下活塞？这一系列的问题，在火花闪过之后学生脑子里仍不清楚，不明确，若教学中改变教材中一举成功的做法而是在实验时，筒内先不放易燃物压缩筒内空气，要求学生仔细观察空气的内能是否增加，这时学生就会感到困惑，空气内能增加与否看得见吗？此时自然引出实验设计的问题情景：怎样变“不可见”为“可见”？顺着这样的思路展开实验教学过程。由于实验是学生主动参与设计的，设计目的明确，学生无论是对实验所揭示的结论还是实验设计思想均能产生深刻的认识和理解。
如“冰和酒精混合演示分子间有间隙”的实验，按课本上用普通量筒来做实验，体积变化不明显，据此得出的结论是否可信呢？如此微小的体积变化，有没有可能是因液体从一个容器倒入另一个容器时，没有完全倒出(容器壁上吸附残留)所致？这些疑惑不解决，学生就不能确信实验的结论。理解的知识也是似是而非的。这时，教师要因势利导，让学生设计改进该实验，激发学生的创造性，也是一个极好的时机。
两种液体混合后液面下降越多，实验的可见度就越高，要提示实验的可观度由h=V/S 得出，适当减小玻璃管的直径或增加混合的两种液体的量都能达到这个目的。当相应混合的两种液体的量一定时，减少玻璃管的直径就可以达到目的，但管径太细，则需增加管子长度，给实验带来不便。若保持玻璃管长度不变而减少玻璃管的直径，势必造成混合液体的量的减少，达不到增加可见度的目的。能否把两者统一起来？通过以上这些设计思想的展示和分析，有的同学设计了相应的实验装置，这种实验装置既不增加长度，又可容纳较多的液体，管子下部的体积越大，则混合后液面下降越多，效果越明显，此时学生的创新性得到了充分的发挥，这种锻炼和培养，能让学生受益终生。
五、设计多样化培养学生的实验设计能力
例如，在“做功和内能的改变”和“热传递和内能的改变，热量”两节的教学时，向学生发问：“我们可以用哪些方法使铁丝温度升高？想得越多越好。”学生经过开动脑筋提出了许多方法：放在火上烤，用太阳晒，放在开水里，用石头磨，用砂纸擦，用铁锤反复敲打，用钳子反复扭折等。在发散思维的基础上，总结出了改变内能的两种方法：做功和热传递。这种训练方法是：首先由教师提出要解决的问题和要求，然后让学生各自发挥聪明才智，探索各种合理的方法，设计各种可行的方案，最后殊途同归。
例如，在学习了伏安法测电阻的实验设计以后，要测量导体的电阻，若给你一组电池，一只电键，若干根导线，还需要哪些仪器？
解法1：电流表和电压表各一只。
解法2：2只电压表，一只定值电阻。
解法3：2只电流表，一只定值电阻。
解法4：一只电流表，一只电阻箱。
还有其他解法，仅从以上4种解法可以看到，这种处理方法对扩展学生视野、活跃学生思维、获得成功体验是很有益的。
以上这些方法的教学符合学生认识事物的规律，能激发学生的学习兴趣，有利学生的长远发展。因为教学注重了学生的经历和体验，充分调动了学生的思维活动，学生主动参与猜想与发散性实验设计过程，从而培养了学生的创新思维能力和实践能力。
参考文献
科学实验设计范文6
关键词：优化；课堂实验；引领；主动探究
案例
《小苏打和白醋的变化》是一堂非常典型的科学实验课，教学过程由三个环节构成：一、观察小苏打和白醋；二、观察小苏打和白醋反应时出现的现象；三、通过两组实验建构科学概念：1．新气体是一种不支持燃烧的气体，2．新气体是一种比空气重的气体。结合实际教学，教师从三方面优化课堂实验设计，引领学生主动探究。
一、以有效为目标，创设生动的演示实验
演示实验是引入环节，它具有演示性、展示性和探究性。在本课教学的第三环节中，教师要引导学生得出“新气体是比空气重的气体”。只有让学生看到新气体的流动路径（沉到空气下部），才能使学生轻松得出结论。但是新气体是一种无色、无味、看不见、摸不着的气体，怎样让学生看到它的流动路径成了难题。通过与同行商讨，教师决定采取类比的方法———用水来类比新气体。实验方法为：准备一个500ML的大烧杯，将高低蜡烛架放置其中，再将染色的水（染色后易于观察，使效果更明显）缓缓倒入放有高低蜡烛的烧杯中。实验现象一目了然：低蜡烛先熄灭，高蜡烛后熄灭。蜡烛熄灭的顺序和学生前期用新气体实验时的结果是一样的。紧接着教师引导学生把水和新气体做一个类比，学生很容易地确认气体的流动路线：先来到烧杯底部，慢慢地往上升。上升达到低蜡烛所在的高度时，低蜡烛熄灭。继续上升，达到高蜡烛所在的高度时，高蜡烛熄灭。最后教师通过合理的引导，便能使学生得出“新气体是比空气重的气体”这个实验结论了
二、发挥主观能动性，优化学生探究实验
在小学科学知识的传授手段中，学生的探究实验显得尤为重要。有效的探究实验要突出探究的问题，凸显探究的目的。1．优选实验材料本课教学的第二环节旨在让学生通过“小苏打和白醋的反应”这一实验观察到以下现象：1．产生气体。2．发出“嗤嗤”声。3．杯壁变凉。常规的实验方法是以集气瓶或烧杯等玻璃仪器作为反应容器，并在其上方盖上毛玻璃片，使小苏打和白醋在内部反应。为了便于学生更好地观察到实验现象，得出实验结论，经过反复尝试，教师最终决定用自封袋代替玻璃仪器。反应时，将小苏打倒入自封袋中，封好封口（密封状态）即可。由于小苏打和白醋的反应过程中将产生气体，自封袋便会由原来瘪的状态慢慢膨胀起来。这样一来学生便很容易的联想到里面产生了某种气体，而这种现象是在集气瓶等玻璃仪器内反应所观察不到的。同时，为了方便学生操作，教师设计将小苏打装入纱布包中，反应时直接将纱布包扔入自封袋内，有效节约了学生倒小苏打和封口的时间，防止因产生的气体跑出来而影响学生的观察和下一步实验的操作。本实验的改进既方便了学生的操作，又能使实验现象更加明显。能更好的刺激学生的直观感受，激发学生进一步探究的欲望。2．优化实验设计本课教学的第三个教学环节分为两个探究活动:1、探究新气体是一种不支持燃烧的气体。2、探究新气体是一种比空气重的气体。第一个活动在第二教学环节之后就顺利地完成了———直接将自封袋中的气体倒向蜡烛，蜡烛火焰熄灭说明新气体不支持燃烧。第二个探究活动，需要观察烧杯内的高低蜡烛的熄灭顺序。如果仍然按照第一个活动的方法操作，就会出现很多问题，如气体不够集中，不够多，导致蜡烛不能熄灭，操作不慎连同自封袋内的液体一并倒出，自封袋口烫伤等等。实验效果自然会大受影响，实验结论必然也是参差不齐。基于该问题的出现，教师及时对第三环节第二个实验进行改进。具体的方案是：用一根弯头短吸管将自封袋内部气体与外部环境相联通，用手轻轻的挤压自封袋，内部的气体便很容易“倒出”，研究烧杯中的高、低蜡烛的熄灭顺序也就顺理成章了。
三、以实际教学为基本，侧重实验指导
在学生的探究实验过程中，教师及时、高效的指导有着不可替代的导航作用，为学生的具体操作提供明确的方向。1．探究前的行为引导学生在开始探究前，教师要就实验中的操作要领、仪器的使用方法等进行提示或说明，要充分估计学生在探究中可能出现的错误、危险操作及带来的后果。本课教学的第一环节中，要让学生掌握观察小苏打和白醋的方法。教师先让他们回忆生活中用过的观察方法，学生提出看、闻、听、摸等，教师紧接着提问：如果是观察不知名的物体，还可以用这些方法吗？学生马上能根据生活经验说出不能用摸和尝的方式，因为可能会有毒。这也能有效地提醒他们的安全实验意识。2．探究过程中的有效指导学生的动手实践并不是一帆风顺的，他们经常会受到阻碍，因而教师应该发挥引领者的作用，在学生的探究工程中，适时、有效的指导，确保探究过程井然有序地开展。本课第三环节的第二部分中，教师已经通过演示实验让学生认识到新气体在烧杯中的流动路径，使实验结论呼之欲出。后续的教学中，教师及时运用生活中的实例对学生进行点拨：为什么手一松，氢气球会飞走？学生很容易能说出氢气球比空气轻，所以会往上跑，故而得出新气体比空气重，所以会往下跑。“新气体比空气重”这个结论也顺理成章的得出。学生的探究活动需要教师的指导，但教师并不是做学生探究的指令官。教师要敏锐捕捉有讨论价值的问题，针对学生的知识水平、能力大小和具体教学内容进行适当引导，充分放手，让学生在具体的操作活动中进行独立思考、发表自己的意见、与同伴进行交流等。教师只有创设出更易于学生观察和思考的演示实验，优化出更便于学生理解和操作的探究实验，侧重实验现象展示的生动性和形象性，才能激发学生深层次的求知意识和学习兴趣，引领学生积极主动地进行探究活动。
参考文献：
[1]马世红．新课程实验与有效教学[J]物理实验，2004.11
[2]布鲁巴克.西方教学方法的历史发展[c]人民教育出版社，1988.421
