科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究低效原因分析及有效策略研究

　　“科學(xué)探究的有效性”是指通過(guò)探究活動(dòng)，讓學(xué)生獲得具體的進(jìn)步或發(fā)展。這是每位科學(xué)教師組織每次科學(xué)探究活動(dòng)所希望達(dá)到的目標(biāo)?？稍趯?shí)際的教學(xué)中，教師雖認(rèn)真?zhèn)淞苏n、精心準(zhǔn)備了實(shí)驗(yàn)器材，在實(shí)際探究時(shí)卻常常達(dá)不到預(yù)期的效果。為什么精心備了課、全力準(zhǔn)備了材料，換來(lái)的卻是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的低效？筆者認(rèn)為主要有這些原因。
　　低效原因之一——重材料準(zhǔn)備輕材料呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)性
　　《一杯水的觀察》一課的教學(xué)中，一教師給每個(gè)小組分發(fā)了“5個(gè)圓形透明塑料杯、1個(gè)方形透明塑料水槽、5支筷子、一瓶渾水和一瓶清水”。課始，學(xué)生看著桌上的材料馬上動(dòng)手研究水的性質(zhì)。他們把5支筷子扔在水里，然后好奇地看它像船一樣地漂。雖然教師一個(gè)勁地提醒學(xué)生仔細(xì)“看看桌上準(zhǔn)備的材料”，可學(xué)生還是一意孤行地玩水。
　　課后問(wèn)上課教師：這5支筷子有什么用？答是研究用筷子反映光在水中的折射現(xiàn)象。
　　反思：只重材料準(zhǔn)備，忽略材料準(zhǔn)備的結(jié)構(gòu)性會(huì)造成探究活動(dòng)的混亂和無(wú)序?！拔衣?tīng)說(shuō)了，就忘了；看見(jiàn)了，就領(lǐng)會(huì)了；我做過(guò)了，就理解了?！边@句話突出了做的重要性，深刻地提示了“探求的意義在于經(jīng)歷”。然而教師在為學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中所需的材料時(shí)，一定要考慮到材料的結(jié)構(gòu)性和材料呈現(xiàn)的有序性。面對(duì)有結(jié)構(gòu)的材料，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生自主活動(dòng)的沖動(dòng)，產(chǎn)生科學(xué)問(wèn)題，不需要教師的更多引導(dǎo)；而面對(duì)結(jié)構(gòu)松散的材料時(shí)，學(xué)生則往往會(huì)陷入迷茫之中，或者產(chǎn)生與課題無(wú)關(guān)的興趣活動(dòng)。案例中的“筷子”就是因?yàn)槌尸F(xiàn)的混亂或模糊而干擾了學(xué)生的探究方向，分散了學(xué)生的注意力。
　　低效原因之二——重探究自主輕探究有序
　　探究“怎樣加快溶解”有三組實(shí)驗(yàn)，第一組是將肥皂放在熱水中；第二組是用筷子攪拌切成小塊的肥皂；第三組是將小塊肥皂碾碎，放在水中。因?yàn)橛腥M實(shí)驗(yàn)且是對(duì)比實(shí)驗(yàn)，所需材料很多。一教師在上課前，把這些材料全部展示給了學(xué)生，讓學(xué)生開(kāi)始探究，結(jié)果造成了學(xué)生探究無(wú)從入手。
　　反思：只重探究自主，輕視探究的有序性會(huì)降低科學(xué)探究活動(dòng)的效率。這一實(shí)驗(yàn)，教師認(rèn)為三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)非常簡(jiǎn)單，只要給了學(xué)生相應(yīng)的探究材料，讓學(xué)生圍繞著“怎樣讓物體在水中溶解得快”這一主題就可放手讓學(xué)生進(jìn)行自主探究活動(dòng)了，認(rèn)為學(xué)生親歷了溶解的探究過(guò)程，就能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自我建構(gòu)和自我理解，就是培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立解決科學(xué)問(wèn)題的能力。雖然教師的理想和出發(fā)點(diǎn)是美好的，但就因忽視了探究的有序性，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)松散，探究無(wú)序，從而不能達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果。
　　低效原因之三——重形式輕實(shí)質(zhì)
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　　師：剛才這個(gè)罐子發(fā)出了聲音，咱們干脆就叫它發(fā)聲罐吧。（學(xué)生點(diǎn)頭認(rèn)可）
　　師：哪個(gè)小組有辦法讓這個(gè)發(fā)生罐發(fā)出的聲音變大？
　　各小組討論。
　　組1：再加一個(gè)玻璃球，聲音就大了。
　　組2：再多加一些零星的小東西。
　　組3：我覺(jué)得東西加得越多，聲音就越大。
　　組4：搖得再猛烈一些。
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　　師：大家說(shuō)說(shuō)，這些方法中，哪種方法最好？（小組意見(jiàn)子虛烏有，學(xué)生各執(zhí)一詞，開(kāi)始個(gè)體爭(zhēng)論）
　　反思：只重合作形式，不求合作方式，探究活動(dòng)的效率反而會(huì)在熱熱鬧鬧中走過(guò)場(chǎng)。合作是新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的主要學(xué)習(xí)方式之一，因此科學(xué)教師應(yīng)重視學(xué)生的合作學(xué)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)前，小組成員應(yīng)合理分工，在實(shí)驗(yàn)中協(xié)調(diào)合作，共同發(fā)揮才智制定方案，共同研究。在交流匯報(bào)時(shí)，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，使小組成果能充分得到展示。以上案例中的合作明顯只是一種形式，教師提出小組討論，而實(shí)際一會(huì)兒時(shí)間學(xué)生就爭(zhēng)著回答，在回答中的答案其實(shí)是個(gè)人行為，沒(méi)有集體合作成果。教師只是關(guān)注了以小組為單位的合作探究形式，而沒(méi)有真正發(fā)揮好群體的智慧，沒(méi)有起到合作探究的效果，表面看起來(lái)很熱鬧，實(shí)際沒(méi)有真正合作，更沒(méi)有實(shí)驗(yàn)探究的深度。
　　以上這些案例在平時(shí)科學(xué)探究活動(dòng)中常有發(fā)生。這樣低效率的探究活動(dòng)究其原因也是多方面的，那么如何提高實(shí)驗(yàn)探究的有效性呢？筆者認(rèn)為可以從以下幾方面著手。
　　1.培養(yǎng)情感態(tài)度——達(dá)成探究的有效性
　　情感態(tài)度是《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的總目標(biāo)之一，滲透在每一單元的各篇教材中。情感態(tài)度是一個(gè)人科學(xué)素養(yǎng)的核心，只有具有濃厚、真實(shí)的情感態(tài)度，才能激情引趣，產(chǎn)生求知欲，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究產(chǎn)生濃厚的興趣。
　　上面案例二中有關(guān)“怎樣加快溶解”的知識(shí)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是生活中經(jīng)常碰到的事情，但學(xué)生并不曾有意地以學(xué)習(xí)的形式去研究它。把這些問(wèn)題擺在課堂上，讓學(xué)生親自去探究，學(xué)生感到既熟悉又新鮮，學(xué)習(xí)熱情很高漲。然而教學(xué)的目的并不是單純讓學(xué)生復(fù)制已有的生活經(jīng)驗(yàn)，不是只知道攪拌、用熱水、碾碎的方法加快溶解，而是以這些知識(shí)的認(rèn)知過(guò)程為載體，培養(yǎng)學(xué)生控制對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的變量與不變量。教師先大張旗鼓表?yè)P(yáng)學(xué)生原有的豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，然后有意識(shí)地將本次實(shí)驗(yàn)探究的目的告之學(xué)生，并鼓勵(lì)學(xué)生大膽地進(jìn)行更周密的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，挑戰(zhàn)和超越原有的經(jīng)驗(yàn)，從而使學(xué)生明確科學(xué)實(shí)驗(yàn)是有趣嚴(yán)謹(jǐn)又具有挑戰(zhàn)性的活動(dòng)。這樣學(xué)生從情感上就認(rèn)同了教師組織活動(dòng)的目的意義，從而體會(huì)到科學(xué)探究的價(jià)值。學(xué)生心中有了這桿秤，探究活動(dòng)就會(huì)變得可近可親，探究的有效性也就有了情感保障。
　　2.激發(fā)探究動(dòng)機(jī)——達(dá)成參與的有效性
　　小學(xué)生的心理尚未成熟、自我意識(shí)和自控學(xué)習(xí)能力有待發(fā)展，他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)更需要教師去激發(fā)和調(diào)動(dòng)。如果科學(xué)課上學(xué)生有了恒定的、持久的探究動(dòng)機(jī)，那么他們的探究活動(dòng)就不再是強(qiáng)制性的，也不需要外在條件的誘惑，而是自覺(jué)的、積極主動(dòng)的，探究活動(dòng)的有效性就能得到保證。
　　我們知道，每個(gè)學(xué)生都有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。當(dāng)學(xué)生有了好奇心，凡事都會(huì)問(wèn)個(gè)“為什么”、“怎么樣”的時(shí)候，教師應(yīng)精心培育，像發(fā)現(xiàn)課堂中的“閃光點(diǎn)”一樣，這會(huì)使學(xué)生加深對(duì)科學(xué)這門課的興趣。實(shí)驗(yàn)探究指導(dǎo)時(shí)，首先讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)他們已認(rèn)識(shí)的材料和新準(zhǔn)備的材料，并試著追問(wèn)：知道這些材料能幫助我們探究什么？如案例一中，當(dāng)探究活動(dòng)開(kāi)始之前，教師先讓學(xué)生猜猜準(zhǔn)備的材料可以用來(lái)探究什么，這樣，學(xué)生的注意力會(huì)很快地集中起來(lái)，他們會(huì)對(duì)這些材料與教材探究問(wèn)題產(chǎn)生好奇心，激發(fā)出探究的動(dòng)機(jī)和熱情，有利于提高課堂教學(xué)效率。其次，教師在激發(fā)學(xué)生的這種好奇心的同時(shí)，也在無(wú)形之中形成了學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的強(qiáng)烈求知欲。在動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生會(huì)主動(dòng)參與到探究中去，此時(shí)的教師應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者，幫助學(xué)生進(jìn)行有意義的探究。第三，學(xué)習(xí)的內(nèi)容不是給予的，必須讓學(xué)生親自探索、發(fā)現(xiàn)，并內(nèi)化到自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。教師在教學(xué)中“盡可能保留一些使人興奮的觀念”，同時(shí)“引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)它”，使自己成為一個(gè)發(fā)現(xiàn)者。有效的科學(xué)探究來(lái)源于學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的全程參與。
　　3.提供結(jié)構(gòu)材料——達(dá)成建構(gòu)的有效性
　　科學(xué)教學(xué)就是要讓學(xué)生去經(jīng)歷探究活動(dòng)。而科學(xué)實(shí)驗(yàn)就必須要有材料。如果沒(méi)有材料，實(shí)驗(yàn)就無(wú)法開(kāi)展，探究就只能是紙上談兵。好材料是有效探究的保證，特別是有結(jié)構(gòu)的材料可以大大提高探究的實(shí)效性。所謂有結(jié)構(gòu)的材料，它是教師經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的典型教學(xué)材料的組合。這些材料的組合既具有趣味性，又能揭示與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的一系列現(xiàn)象。它符合學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律，貼近學(xué)生的日常生活，體現(xiàn)教材的科學(xué)性。學(xué)生通過(guò)對(duì)材料的探索分析，形成完整的印象，獲得對(duì)事物的正確認(rèn)識(shí)。如在教學(xué)“物體在水中是沉還是浮”中，教師為學(xué)生準(zhǔn)備了木塊、石頭、泡沫塑料、胡蘿卜、鐵蓋、橡皮塊、回形針、牙簽、蠟燭等材料。有些能浮的，有些能沉的，有些既能沉也能浮的，還有一些大小相同、重量不同的球形材料一組5個(gè)；輕重相同、大小不同的立方體材料一組5個(gè)，用來(lái)探究物體沉浮的規(guī)律。這些有結(jié)構(gòu)的材料集合在一起，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)樂(lè)于實(shí)驗(yàn)探究的條件。在實(shí)驗(yàn)探究中，讓學(xué)生在經(jīng)歷 “推測(cè)——驗(yàn)證”的探究中完善物體沉浮的現(xiàn)象。學(xué)生通過(guò)這節(jié)課的觀察活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到：“相同大小的物體，輕的容易浮，重的容易沉；輕重一樣的物體，大的容易浮，小的容易沉”；使學(xué)生進(jìn)一步感到“體積大、重量輕的物體容易??；體積小、重量重的物體容易沉”。從以上片段可以看到，有了生動(dòng)有效的結(jié)構(gòu)材料，有效地促進(jìn)了學(xué)生自主參與學(xué)習(xí)的全過(guò)程，從而形成完整的知識(shí)，獲得對(duì)事物的正確認(rèn)識(shí)。
　　四、明確分工職責(zé)——達(dá)成互動(dòng)的有效性
　　科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)倡導(dǎo)合作性學(xué)習(xí)方式，由于學(xué)生之間存在知識(shí)、習(xí)慣、能力等方面的差異，因此應(yīng)合理分工搭配，落實(shí)組內(nèi)職責(zé)，使實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?qiáng)的學(xué)生得到更大進(jìn)步，同時(shí)也使實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ο鄬?duì)弱的學(xué)生，得到及時(shí)的輔導(dǎo)和幫助，獲得鍛煉與提高，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)小組對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，增強(qiáng)了學(xué)生之間的溝通交往和信息交流。
　　如在學(xué)期始，為班級(jí)學(xué)生按照他們的特長(zhǎng)分組、分工，確定操作員、觀察員、記錄員、材料保管員等，讓學(xué)生人人有事做，事事有人管，并適時(shí)開(kāi)展小組比賽，及時(shí)進(jìn)行優(yōu)秀小組活動(dòng)的評(píng)價(jià)，然后或調(diào)整、輪崗，或小組重組，優(yōu)化小組成員，使每一個(gè)小組成員都能團(tuán)結(jié)友愛(ài)、和諧共處、互相協(xié)作，發(fā)揮最大的團(tuán)隊(duì)作用，達(dá)成團(tuán)隊(duì)合作互動(dòng)的有效性。如以上“控制物體發(fā)出的聲音”案例中，如果教師事先強(qiáng)調(diào)一下小組的團(tuán)隊(duì)活動(dòng)，明確一下小組的分工，開(kāi)展“哪個(gè)小組探究的方法多和好”的小組比賽活動(dòng)，就不會(huì)在發(fā)言時(shí)面紅耳赤，固執(zhí)地發(fā)表自己的“一家之言”，而忘了小組的共同意見(jiàn)。
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