芻議實驗教學(xué)中的理性思維

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，實驗是引導(dǎo)學(xué)生認識科學(xué)、理解科學(xué)的一個重要途徑，作為一種非常重要的探究方式被廣泛應(yīng)用。實驗?zāi)軌蛳蛉藗兲峁o可置辯的事實，讓人們依據(jù)這些事實來判斷假設(shè)的是與非，這樣的力量是純粹的思辨做不到的。那么，實驗是不是沒有思維的一種操作過程和形式呢？答案是否定的。但是，在我們的科學(xué)課堂上，這個問題往往被忽視，將實驗機械化、簡單化的現(xiàn)象大量存在，使實驗教學(xué)變成了一種去思維化、按既定步驟走完過程的形式。

在教學(xué)中，我們經(jīng)?？吹剑蠋熖岢瞿硞€問題之后，通常會問學(xué)生：怎樣來解決這個問題呢？全班同學(xué)會異口同聲地回答：做實驗！接下來的過程就很清楚了，教師為學(xué)生提供實驗所需要的各種材料，讓學(xué)生按照規(guī)定的實驗步驟進行操作，往往還會出示一段“溫馨提示”，以幫助學(xué)生順利做完實驗。

這樣的一個實驗教學(xué)流程給了我們什么樣的警示呢？我們是不是應(yīng)該思考“實驗究竟是什么”的問題？把上述流程重新梳理一下，便會發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的一個重大缺陷，那就是當(dāng)老師提出“怎樣來解決問題”時，學(xué)生會說“做實驗”，并且老師也會予以認可，因為學(xué)生的回答正好符合老師的準(zhǔn)備和預(yù)期。

事實上，解決一個問題首先需要的是思考，而不是馬上進入實驗操作，只有當(dāng)思考問題到一定程度并產(chǎn)生某種假設(shè)時，才會設(shè)想通過一定的形式來解決，這種形式可能就是實驗。要進行實驗，就必須根據(jù)之前的所思所想來進行實驗設(shè)計，并通過實驗來證明自己的想法。這樣的一個過程就是實驗活動的第一個階段，即選題與構(gòu)思階段。

這樣看來，實驗就不是簡單地按照一個既定的步驟和要求做做規(guī)定動作的事情了。因為選題與構(gòu)思階段也是實驗的組成部分，是關(guān)鍵的準(zhǔn)備階段，這一階段需要大量思維活動的參與，之后相繼展開的活動依然離不開思維活動的主導(dǎo)。比如，在第一階段之后，就會進入到實驗實施過程，這個過程的成功與否，核心的影響要素就是對實驗構(gòu)思的思維程度。當(dāng)實驗做完之后，還有一個與第一階段同樣關(guān)鍵的過程——實驗的解釋階段，即實驗結(jié)果的處理、解釋和概括，這個階段更需要理性思維的參與。

由此可見，實驗教學(xué)并不是一種單一操作流程的教學(xué)和簡單重復(fù)，實驗教學(xué)有非常明顯的三個階段，這三個階段都離不開理性思維，理性思維越充分，實驗才可能更有序。在實際的實驗教學(xué)中，許多老師更多的把目光集中在第二階段，也就是實驗的實際操作階段，而忽略了第一和第三階段，即實驗的選題與構(gòu)思和實驗的解釋。這樣的教學(xué)選擇往往會讓學(xué)生缺乏對實驗的正確認識與理解，也會導(dǎo)致在具體實驗展開過程中的非實驗行為的大量發(fā)生。為什么這樣講呢？我們不妨來看兩個例子：

例1：電路中出現(xiàn)了故障，怎樣進行檢測呢？

在課堂教學(xué)中，通常會利用電路故障檢測器來進行檢測。某教師為學(xué)生提供了一個裝置，包括兩個燈座，一個開關(guān)，若干導(dǎo)線，并將其中一個燈座下方的螺絲松動，使其不能正常連接，形成故障。然后讓學(xué)生利用自制的電路檢測器找出電路中的故障。全班同學(xué)分為8個小組迅速展開了實驗活動，5分鐘后交流，出現(xiàn)了以下有代表性的發(fā)言：

生：我們首先把檢測器接到燈座上，發(fā)現(xiàn)小燈泡不能亮，檢查以后發(fā)現(xiàn)是下面的螺絲松掉了，我們一下子就知道了電路的故障就在這里。

師：你們一下子就找到了故障，真了不起！

生：我們先檢測線路中的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)沒有問題。然后又檢查開關(guān)，也沒有問題，所以我們肯定故障一定是在燈座上。

師：你們很聰明，用排除法找到了故障。

生：我們小組把所有的組件都檢查了，發(fā)現(xiàn)故障是在燈座的下方。

師：雖然很復(fù)雜，但也找到了故障，也不錯。

這是一個很有意思的教學(xué)過程，從中可以發(fā)現(xiàn)教師和學(xué)生的一個共同點，那就是以找出電路中的故障為目的，都沒有深入思考怎么樣找才更為科學(xué)、有效，也就是在實驗活動的準(zhǔn)備階段和解釋階段，特別是準(zhǔn)備階段缺乏理性思維的過程。表面上看故障都找出來了，但實驗活動的盲目性、無序性卻普遍存在，找到故障的過程有的有運氣的成分，有的缺乏縝密的思考，有的欠缺對實驗過程的反思。

從教師評價學(xué)生的實驗結(jié)果來看，設(shè)置了一個電路故障只有教師本人知道，這種先知先覺主導(dǎo)了教師的思維，在潛意識里形成了“找到一個故障就找到了電路的故障”的慣性思維，忽略了引導(dǎo)學(xué)生在面對整個電路時，思考故障的不唯一性。

從學(xué)生的角度來講，有兩種情況：一是靠運氣一下子找到了一處故障，就判定電路中的故障已經(jīng)全部找到，而沒有后續(xù)的實驗檢測來證明自己的這種判斷；二是雖然一一進行了檢測，但從學(xué)生的描述來看，檢測的過程是無序的，也就是說沒有一個提前思考好的逐一檢測順序，比如從正極開始到負極結(jié)束等。

綜合起來看，無論是教師還是學(xué)生，在檢測電路中的故障這一實驗活動中，缺乏的不是檢測故障的操作技能，而是檢測故障的理性思維。所以，在檢測過程中出現(xiàn)這樣或那樣的問題也就不足為怪了。如果實驗活動之前有嚴(yán)密的思考，檢測的過程也就自然會嚴(yán)謹(jǐn)一些。

例2：探究電磁鐵的磁力

在通過實驗探究電磁鐵磁力的大小與哪些因素有關(guān)時，學(xué)生通過改變線圈的匝數(shù)，發(fā)現(xiàn)電磁鐵的磁力也在改變。

師：通過實驗，你們發(fā)現(xiàn)了什么？

生：線圈的匝數(shù)越多，電磁鐵的磁力越大。

師：對，由此可見，電磁鐵的磁力大小與線圈的匝數(shù)是有關(guān)系的。

從師生的對話中，似乎看不出有什么問題，但仔細斟酌，我們會發(fā)現(xiàn)，無論是教師還是學(xué)生，都把“在不改變電流大小的情況下”這個前提條件忽略了。從表面上看，只是表述不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}，但為什么會出現(xiàn)這樣的問題呢？究其根本，其實還是在實驗的構(gòu)思階段，對理性思維重視不夠。因為前面的思考不夠，后面的表述自然也就“傷殘”了。這樣的“傷殘”多了、久了，學(xué)生對實驗的認識與理解也就偏了、差了，學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)也會出現(xiàn)問題。

實驗教學(xué)中，這樣的例子還有很多，分析其原由，都是因為重操作技能而忽視理性思維所致，所以，加強實驗教學(xué)中理性思維的引導(dǎo)與培養(yǎng)就顯得越來越重要。

1.完整認識實驗活動的各個階段，而不是僅僅把重心放在實驗操作上

必須重視實驗準(zhǔn)備和實驗解釋兩個環(huán)節(jié)中的理性思維活動。在科學(xué)家的實驗活動中，這些環(huán)節(jié)是倍受關(guān)注的，比如英國著名動物病理學(xué)家貝弗里奇就說：“最有成就的實驗家常常是這樣的人：他們事先對課題加以周密思考，并將課題分為若干關(guān)鍵的問題，然后精心設(shè)計為這些問題提供答案的實驗。一個關(guān)鍵性的實驗?zāi)艿贸龇弦环N假說而不符合另一種假說的結(jié)果?！睂W(xué)生的實驗雖不能完全與科學(xué)家的實驗同日而語，但就實驗教學(xué)而言，科學(xué)課堂應(yīng)該給予學(xué)生這樣對待實驗的經(jīng)歷和智慧，這也是把實驗教學(xué)的價值真正體現(xiàn)出來的關(guān)鍵所在。

2.實驗中理性思維的培養(yǎng)要循序漸進，不可操之過急

對小學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)活動而言，在實驗中培養(yǎng)理性思維，首先關(guān)注的并不是理性思維的正確或深刻的問題，而是實驗過程中的思維習(xí)慣問題。也就是說，從一開始，就不能為了做實驗而做實驗，而要把實驗與解決問題結(jié)合起來，逐步養(yǎng)成“在思考的前提下去做實驗”的良好習(xí)慣，讓實驗在自身已有的科學(xué)認識基礎(chǔ)之上展開，在不斷實驗的經(jīng)歷中豐富自己的科學(xué)認識。

3.要注重創(chuàng)新實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)

實驗教學(xué)中，學(xué)生所接觸到的大量實驗都是相對固定的實驗內(nèi)容，這種規(guī)定性的實驗學(xué)習(xí)是必須的，也是基礎(chǔ)性的要求。但實驗的本真是為了解決問題、尋求答案，這就意味著實驗教學(xué)要給出一定的空間，讓學(xué)生對一些自己感興趣的問題進行研究，這樣的研究沒有固定的實驗?zāi)Ｊ剑仨氃谧约豪硇运季S的基礎(chǔ)上進行實驗創(chuàng)新。這種創(chuàng)新可能只是一些小改動，也可能是全新的思考，但只要是圍繞選題進行構(gòu)思與解釋，就是難能可貴的。也只有這樣，才能摒棄那些為了掌握幾個實驗流程而將實驗教學(xué)模式化、記憶化的弊端，使實驗教學(xué)的育人功能最大化。

湖北省宜昌市教科院

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