運用“刻意練習(xí)”方式提升小學(xué)生實驗操作能力

俞寧

【摘要】本文針對當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課中學(xué)生實驗操作存在的問題，以“刻意練習(xí)”理論為基礎(chǔ)，結(jié)合小學(xué)科學(xué)課程實驗實例，提出“有目的地訓(xùn)練”及“形成心理表征”兩種訓(xùn)練方式，旨在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)，提高學(xué)生的實驗操作能力。

【關(guān)鍵詞】刻意練習(xí) 實驗操作能力 教學(xué)方式

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）17-0110-03

小學(xué)科學(xué)是一門實踐性課程，實驗操作是開展科學(xué)探究活動的重要手段，也是學(xué)生獲取科學(xué)概念、掌握科學(xué)規(guī)律的重要途徑。在科學(xué)課日常教學(xué)中，實驗操作往往占用課堂較多的時間，看起來熱鬧而有序的實驗操作環(huán)節(jié)是否能真正提升學(xué)生的實驗操作能力？筆者經(jīng)過多次的實驗操作檢測活動，發(fā)現(xiàn)結(jié)果不盡如人意。

那么，怎樣做才能真正提升小學(xué)生的科學(xué)實驗操作能力呢？筆者結(jié)合小學(xué)科學(xué)課程實驗實例，嘗試改變以往小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)中不斷重復(fù)練習(xí)的形式，以“有目的的訓(xùn)練”及“形成心理表征”兩種“刻意練習(xí)”方式進行教學(xué)，旨在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)，通過“刻意練習(xí)”提高學(xué)生的實驗操作能力，為學(xué)生未來的實驗學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

一、“刻意練習(xí)”的內(nèi)涵

“刻意練習(xí)”這個概念是由佛羅里達州立大學(xué)心理學(xué)家 K.Anders Ericsson（安德斯·艾利克森）首次提出，他在與羅伯特·普爾合著的《刻意練習(xí)》一書中提出：刻意練習(xí)需要找到好的導(dǎo)師，有目標(biāo)、有計劃、有反饋，走出自己的舒適區(qū)等?！翱桃饩毩?xí)”是一種更高階的學(xué)習(xí)方式，能讓人們在最短時間內(nèi)提高學(xué)習(xí)效果。在小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)領(lǐng)域，運用“刻意練習(xí)”的方式，可以幫助學(xué)生創(chuàng)建有效的心理表征。什么是心理表征？《刻意練習(xí)》一書中是這樣定義的：心理表征是一種與我們大腦正在思考的某個物體、某個觀點、某些信息或者其他事物相對應(yīng)的心理結(jié)構(gòu)，或具體或抽象。比如，提起蒙娜麗莎，很多人腦海里會馬上浮現(xiàn)那幅著名油畫的形象，那個形象就是蒙娜麗莎在他們腦海中的心理表征。心理表征是在人們理解的基礎(chǔ)上可以被隨時取用的。自然，當(dāng)實驗操作涉及的實驗儀器、實驗步驟、注意事項等在學(xué)生在腦海中形成心理表征，說明學(xué)生真正掌握了這個實驗，達到比傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方法更高效的目的。

二、運用“刻意練習(xí)”提升學(xué)生實驗操作能力的實踐

（一）有目的地練習(xí)

目前，小學(xué)科學(xué)課中，學(xué)生進行實驗操作提升的練習(xí)大部分仍處于“天真的練習(xí)”階段。所謂“天真的練習(xí)”，是指反復(fù)地做某件事情，并期望通過反復(fù)練習(xí)提高能力或水平。實際上，采用這種模式進行實驗操作練習(xí)，學(xué)生在花費大量時間之后，實驗操作能力、水平的提升并不能達到預(yù)期的效果。而運用目的性較強的“刻意練習(xí)”方式，則能讓學(xué)生更專注、考慮更周全地進行實驗操作。小學(xué)科學(xué)課中，教師該如何有效組織、開展“刻意練習(xí)”的學(xué)習(xí)活動呢？

1.熟悉實驗器材，奠定實驗基礎(chǔ)

教師應(yīng)當(dāng)整理清楚各冊科學(xué)實驗?zāi)夸?，并根?jù)實驗?zāi)夸浾砀鲗嶒炆婕暗膶嶒炂鞑?，有計劃地進行學(xué)生實驗儀器操作訓(xùn)練的安排。如果遇到之前已經(jīng)學(xué)習(xí)使用過的實驗儀器，那就應(yīng)當(dāng)安排復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生鞏固知識。

例如，教科版科學(xué)五年級下冊中，相關(guān)學(xué)生實驗有23個。在這些實驗中，學(xué)生將會接觸到水槽、彈簧測力計、酒精燈、天平、試管、燒杯、鐵架臺、量筒等實驗儀器。教師可以根據(jù)教學(xué)進度，適時突破各實驗儀器的使用方法，進而幫助學(xué)生在科學(xué)使用儀器的基礎(chǔ)上掌握實驗?zāi)夸浿械母黜棇嶒灒ㄈ绫?，見下頁）。

2.制訂階梯式的訓(xùn)練目標(biāo)

傳統(tǒng)的教學(xué)中，是開始新課教學(xué)學(xué)生才能接觸到實驗的內(nèi)容，而且課上教師是一股腦直接將實驗要求及步驟灌輸給學(xué)生，學(xué)生一時之間難以消化。學(xué)習(xí)技能是一個循序漸進的過程，進行科學(xué)實驗操作訓(xùn)練也是如此。教師可以為學(xué)生制訂階梯式的訓(xùn)練目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生從易到難、一步步打牢基礎(chǔ)。如何科學(xué)地制訂階梯式訓(xùn)練目標(biāo)以幫助學(xué)生真正掌握實驗操作技能呢？下面，筆者以教科版科學(xué)五年級下冊實驗“擺錘重量與擺的快慢的研究”這一實驗為例進行分析。

第一階段的目標(biāo)，是訓(xùn)練學(xué)生查找、發(fā)現(xiàn)該實驗的目的。學(xué)生掌握了實驗?zāi)康暮?，才能沿著?zhǔn)確的方向推進實驗過程，避免學(xué)生目的不明確而造成實驗過程出現(xiàn)跑偏的情況。從實驗名稱“擺錘重量與擺的快慢的研究”可知，本實驗關(guān)注的是擺錘重量對擺擺動快慢的影響，因此本實驗的目的確定為研究擺錘重量是否對擺的擺動快慢產(chǎn)生影響。

第二階段的目標(biāo)，是訓(xùn)練學(xué)生了解該實驗需要的器材。本實驗是研究“擺”，實驗材料中應(yīng)該包含擺錘及擺繩。根據(jù)實驗?zāi)康?，我們知道本實驗關(guān)注的是擺錘的重量，因此實驗器材需要包含多個擺錘。為了方便取材，可以選擇若干個重量不等螺帽作為擺錘。為了研究擺的運動，還必須要有固定擺的儀器，因此需要鐵架臺。本實驗研究的是擺擺動的快慢，因此還要用秒表計時。如此，學(xué)生在了解實驗?zāi)康牡幕A(chǔ)上，可以推斷出本實驗所需的實驗器材為：鐵架臺、線、若干個螺帽、秒表。

第三階段的目標(biāo)，是訓(xùn)練學(xué)生掌握實驗步驟。首先，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧實驗?zāi)康募皩嶒炂鞑模⑺伎迹阂瓿杀緦嶒灥谝徊綉?yīng)該做什么？既然是擺的實驗，需要先完成擺的制作才能進行接下來的研究，因此制作一個擺是本實驗的第一步。接著，教師帶領(lǐng)學(xué)生分析實驗?zāi)康?，學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)本實驗主要的變量是擺錘的重量，因此接下來的實驗步驟應(yīng)該是逐步改變擺錘的重量，并用秒表記錄擺擺動的時間。

第四階段的目標(biāo)，是訓(xùn)練學(xué)生分析、掌握實驗的注意事項。每個實驗都有要注意的細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)一旦不留意則可能影響最終的實驗結(jié)果，因此實驗注意事項的分析尤為重要。在分析實驗注意事項的環(huán)節(jié)，教師可組織學(xué)生先在小組內(nèi)討論，然后全班分享討論結(jié)果。例如，本次實驗需要關(guān)注的細(xì)節(jié)較多，學(xué)生在小組內(nèi)分析出現(xiàn)了一些遺漏，在全班分享時，有學(xué)生提到擺擺動的幅度不宜超過5度，否則擺會出現(xiàn)圓周運動，影響實驗結(jié)果;也有學(xué)生提出對擺動次數(shù)的記法要做統(tǒng)一要求，否則結(jié)果不具有可比性。這些細(xì)節(jié)的提出，可以較大程度規(guī)避實驗失敗的風(fēng)險。

3.及時給予訓(xùn)練反饋

適當(dāng)?shù)挠?xùn)練反饋將有利于學(xué)生糾正實驗過程中的錯誤操作，準(zhǔn)確了解自己對實驗操作的掌握程度。在小學(xué)科學(xué)課堂上，實驗操作主要是以小組形式進行，小組成員各司其職，共同合作完成實驗。但因為各種因素的影響，小組中經(jīng)常有個別學(xué)生游離于實驗之外，并未實際參與到實驗操作過程中。在大班教學(xué)的課堂上，教師在有限的時間內(nèi)往往不能過多關(guān)注個別學(xué)生，因此適時地進行實驗操作能力檢測是十分有必要的。

檢測的時間一般安排在單元教學(xué)結(jié)束后，最好以單人操作的方式進行。因為單人操作能暴露出許多課堂實驗中教師沒有關(guān)注到的問題，能更準(zhǔn)確、直觀地觀察每名學(xué)生的實際操作水平，所以有利于教師提出針對性的建議和評價，幫助學(xué)生肯定自我、改進不足。

由于檢測時間有限，教師無法親自為每一名學(xué)生進行監(jiān)考，所以要充分發(fā)揮學(xué)生的相互監(jiān)督作用。首先，教師要提前準(zhǔn)備若干份檢測題，并制訂細(xì)致的評分標(biāo)準(zhǔn)（如圖1、圖2，見下頁）;其次，檢測前對監(jiān)考的學(xué)生進行培訓(xùn)，讓他們掌握該實驗的準(zhǔn)確方法、步驟和評分標(biāo)準(zhǔn)。

（二）幫助學(xué)生形成心理表征

大部分科學(xué)教師在進行實驗教學(xué)時，通常會先為學(xué)生整理出所需的實驗器材，再詳細(xì)講解實驗步驟，最后強調(diào)實驗要注意的事項。課堂上，學(xué)生基本都能在教師的指導(dǎo)下順利完成實驗，但過了一段時間，學(xué)生往往會逐漸淡忘該實驗的一些細(xì)節(jié)，只能記住部分操作，這說明學(xué)生對實驗只產(chǎn)生了短時記憶，沒有形成心理表征。那么，教師該如何幫助學(xué)生建立有效的心理表征呢？

1.建立關(guān)于器材的心理表征

科學(xué)實驗儀器較多，教師可按照教材涉及的情況進行分類，并安排相關(guān)儀器使用方法的學(xué)習(xí)，逐步幫助學(xué)生創(chuàng)建相關(guān)儀器的具體心理表征。以教科版科學(xué)六年級下冊使用到的生物顯微鏡使用教學(xué)為例。第一步：建立關(guān)于儀器具體結(jié)構(gòu)的心理表征。首先，教師向?qū)W生提供生物顯微鏡實物并出示生物顯微鏡結(jié)構(gòu)圖，通過實物與圖片相結(jié)合的方式，向?qū)W生介紹生物顯微鏡各結(jié)構(gòu)的名稱及作用;接著，撤掉生物顯微鏡實物與結(jié)構(gòu)圖，要求學(xué)生繪制生物顯微鏡結(jié)構(gòu)圖（只需學(xué)生畫出簡易結(jié)構(gòu)圖即可）;最后，讓學(xué)生根據(jù)繪制的結(jié)構(gòu)圖解釋生物顯微鏡各部分的作用。此過程能幫助學(xué)生將生物顯微鏡的結(jié)構(gòu)信息加工成為圖片及場景，并將其保存在長時記憶中，方便未來有效且快速地調(diào)用。第二步：建立關(guān)于儀器使用方法的心理表征。儀器使用方法的心理表征必須建立在學(xué)生理解的基礎(chǔ)上，所以教師教學(xué)過程中要給予學(xué)生充分思考和討論的時間，加大學(xué)生在學(xué)習(xí)使用儀器過程中的參與度。如先讓學(xué)生根據(jù)前知識嘗試描述顯微鏡的使用方法，再引入討論話題：“最先提出的使用方法是否存在遺漏或者錯誤的地方？”學(xué)生在討論過程中不僅總結(jié)出生物顯微鏡的使用方法，還提出在未來的操作中避免錯誤的使用方法。

2.建立關(guān)于實驗步驟的心理表征

創(chuàng)建實驗步驟的相關(guān)心理表征，主要通過兩個途徑實現(xiàn)。第一，運用信息處理創(chuàng)建心理表征?？茖W(xué)課堂上傳遞的實驗信息較多且零碎，教師幫助學(xué)生提升信息提取及整理的能力，是學(xué)生有效創(chuàng)建心理表征的關(guān)鍵。參與實驗設(shè)計是一個讓學(xué)生接觸信息、處理信息的重要方式，學(xué)生在設(shè)計實驗時經(jīng)歷思考、質(zhì)疑、重構(gòu)等加工過程，輸入的信息才更容易變?yōu)殚L時記憶。所以，教學(xué)過程中，教師應(yīng)邀請學(xué)生主動參與到實驗設(shè)計環(huán)節(jié)中來，并給予學(xué)生充分的時間進行相關(guān)問題的探討，如為何要如此進行實驗？如果不這樣做會出現(xiàn)什么問題？等等。充分討論能幫助學(xué)生未來在調(diào)用該實驗的相關(guān)信息時能靈活自如。學(xué)生在實驗過程中，對實驗信息做詳細(xì)的筆記，也能有效提升自己的整理信息能力?？茖W(xué)課堂信息量較大，卻因課時的限制，教師不能做到經(jīng)常利用課堂時間組織學(xué)生復(fù)習(xí)實驗操作，因此建議每名學(xué)生準(zhǔn)備一個《科學(xué)記錄本》，記錄實驗過程及實驗注意事項，這樣學(xué)生在課后就可以根據(jù)《科學(xué)記錄本》中的記錄進行有目的地復(fù)習(xí)。第二，運用虛擬實驗創(chuàng)建實驗步驟心理表征。由于科學(xué)課堂教學(xué)時間有限，教師無法提供大量時間讓學(xué)生在課中進行實驗操作練習(xí)，而實驗實踐操作時間過少容易導(dǎo)致學(xué)生疏于練習(xí)而忘記操作步驟。這時，教師可以指導(dǎo)學(xué)生進行虛擬實驗。虛擬實驗既能幫助學(xué)生感受真實的實驗情境，又能節(jié)省教師因準(zhǔn)備實驗額外花費的時間與精力，更適用于學(xué)生課堂外的長期鞏固練習(xí)。

小學(xué)科學(xué)是一門基礎(chǔ)性課程，在課中對學(xué)生進行科學(xué)實驗操作能力的“刻意練習(xí)”，既是培育學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要策略，也能為后續(xù)物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。因此，在實際的訓(xùn)練過程中，教師除了要關(guān)注短期的訓(xùn)練效率，還要培養(yǎng)學(xué)生長期的學(xué)習(xí)習(xí)慣及實驗習(xí)慣。

【作者簡介】俞 寧（1987— ），女，廣東梅州人，大學(xué)本科學(xué)歷，一級教師，現(xiàn)就職于南寧市濱湖路小學(xué)，研究方向為科學(xué)教育。

（責(zé)編 黃健清）