把學(xué)生領(lǐng)上科學(xué)探究的“道”

張陳江

一直覺得科學(xué)探究對于學(xué)生來說，不僅僅是單純的動(dòng)手操作。為此，我愿意花上足夠多的時(shí)間讓他們在動(dòng)手之前，獨(dú)立思考、合作探討、充分表達(dá)、仔細(xì)傾聽、相互補(bǔ)充，直到形成一個(gè)相對較完善的實(shí)驗(yàn)方案。我堅(jiān)信在這個(gè)比較漫長的過程中，大多數(shù)孩子應(yīng)該對這個(gè)方案能加深理解，從而在動(dòng)手時(shí)更有目的性和針對性。基于這樣美好的設(shè)想，我開始付諸實(shí)施。沒想到——

問題接二連三

這節(jié)課研究的是“電磁鐵磁力大小與什么因素有關(guān)”。我首先將學(xué)生的假設(shè)集中呈現(xiàn)出來，并讓各個(gè)組經(jīng)過民主討論后選擇一個(gè)作為研究對象。這時(shí)，第一個(gè)問題出現(xiàn)了——到底聽誰的？

面對眾多的選項(xiàng)，每個(gè)學(xué)生都有自己的選擇。當(dāng)四個(gè)學(xué)生匯聚到一起，都希望別人能支持自己的觀點(diǎn)。可怕的是四個(gè)人都這樣想。更可怕的是，四個(gè)人的選擇各不相同。最可怕的是誰也說服不了誰。

矛盾在瞬間爆發(fā)了！有的組很順利地確定了研究主題。有的組卻分成了兩派，二對二，勢不兩立，爭論不休。有的組甚至是三對一，形成圍攻之勢，卻久攻不下……

我被迫叫停了討論，開始進(jìn)行疏導(dǎo)。從小組成員的分工到實(shí)驗(yàn)效率的提高，從全班各組實(shí)驗(yàn)主題的分配到單個(gè)小組實(shí)驗(yàn)的意義，總算暫時(shí)解開了哪些頑固的疙瘩，各組形成了比較統(tǒng)一的意見。

我給每個(gè)小組一張表格，請各組根據(jù)剛才確定的主題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案【簡】。

問題又出現(xiàn)了——假設(shè)的表述不完整。有的組說“電磁鐵磁力大小與電池?cái)?shù)量有關(guān)”。有的組說“鐵釘越長磁力越大，鐵釘越短磁力越小”。有的組干脆寥寥幾字“導(dǎo)線長短”。針對這種普遍出現(xiàn)的情況，我告訴學(xué)生，這一類的假設(shè)通常由兩部分組成：“該現(xiàn)象與什么因素有關(guān)”、“具體有怎樣的關(guān)系”。學(xué)生根據(jù)這個(gè)格式對各自的假設(shè)進(jìn)行了修正，漸漸地都能完整地表述了。

不過，一波未平一波又起。新的問題又來了——不同條件是什么？不同條件的設(shè)置是什么意思？

仔細(xì)想來，學(xué)生產(chǎn)生這個(gè)疑問還是正常的。從表格上觀察，這個(gè)“不同條件”出現(xiàn)得十分突兀。在這之前，應(yīng)該先讓學(xué)生把實(shí)驗(yàn)過程梳理一下，當(dāng)實(shí)驗(yàn)的過程在頭腦中有了雛形以后，再來填寫不同條件就順理成章了。經(jīng)過嘗試，證實(shí)了這個(gè)想法。這張表格中也應(yīng)該添加實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)的部分。

最后一個(gè)問題——相同條件的列舉。學(xué)生了解了實(shí)驗(yàn)操作的過程，知道了一組對比實(shí)驗(yàn)中的不同條件，自然就明白了其他條件都應(yīng)該相同。所以有學(xué)生概括性很強(qiáng)地寫著“其余條件都相同”。還有學(xué)生具體到“導(dǎo)線相同、鐵釘相同或者電池相同”。我追問他們：對于導(dǎo)線相同，究竟是導(dǎo)線的長度相同？還是導(dǎo)線粗細(xì)相同？還是導(dǎo)線顏色相同？聽了我的追問，學(xué)生才詳細(xì)地羅列出更具體的相同條件。我告訴他們，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的時(shí)候，表述要具體，要使人能對照方案很明了地知道怎么操作。

一連串的問題終于解決了。我也進(jìn)行了反思。

首先要了解學(xué)生。這個(gè)班是我今年新接手的班級，他們的三四年級科學(xué)都是兼職教師帶的。所以對于他們的知識基礎(chǔ)、探究能力、操作習(xí)慣等都在熟悉的過程中。小組合作習(xí)慣、對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力現(xiàn)狀都和我的預(yù)期有些距離。

其次，要根據(jù)學(xué)生的一般認(rèn)知過程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。一味地依據(jù)教師口味設(shè)計(jì)菜譜，會讓這頓大餐形成很大的浪費(fèi)。

最后，我意識到今天花這么多時(shí)間糾結(jié)在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)上，還是很值得的。畢竟實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的提高不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)的，需要經(jīng)歷多次探究活動(dòng)的“實(shí)習(xí)”和“打磨”，才能讓學(xué)生逐漸掌握對比實(shí)驗(yàn)的特征。其中還包括引導(dǎo)學(xué)生對自己探究過程進(jìn)行。

及時(shí)回顧反思

在后一節(jié)課上，我提供材料讓學(xué)生根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)方案中設(shè)定的步驟進(jìn)行操作。材料員根據(jù)小組研究的需要到老師處領(lǐng)取相應(yīng)材料。比如研究鐵釘粗細(xì)是否影響電磁鐵磁力的小組就選擇了長短、材質(zhì)相同粗細(xì)不同的鐵釘，一根導(dǎo)線，一節(jié)電池和若干回形針。研究電池?cái)?shù)量影響電磁鐵磁力的小組選擇了三節(jié)電池、一根導(dǎo)線、一枚鐵釘和若干回形針……

十五分鐘后，實(shí)驗(yàn)基本結(jié)束。我將學(xué)生匯報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總（表簡）。

通過觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)電磁鐵磁力大小與鐵釘粗細(xì)、導(dǎo)線長度、電池?cái)?shù)量、導(dǎo)線圈數(shù)、導(dǎo)線粗細(xì)、鐵釘長短、線圈直徑都有關(guān)系。

我問第12實(shí)驗(yàn)組：“你們在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，除了線圈直徑不同以外，其他條件都保持相同嗎？”他們信誓旦旦地說：“是的。”我問：“直徑是0.5厘米的線圈，你們在鐵釘上繞了幾圈？直徑是1厘米的線圈，在鐵釘上繞了幾圈？相同嗎？”他們傻眼了，面面相覷：“這個(gè)……我們沒注意。”我說：“要是圈數(shù)不同的話，那實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就能說明電磁鐵磁力大小與線圈直徑有關(guān)？”別的學(xué)生看看他們又看看我，紛紛搖頭。

我又問其他小組：“你們在實(shí)驗(yàn)時(shí)，有沒有哪些條件給疏漏了呢？大家再回頭檢查一下。”

果然，有小組發(fā)現(xiàn)問題了。第1小組發(fā)現(xiàn)他們在粗細(xì)不同的鐵釘上繞上相同圈數(shù)的導(dǎo)線，可是由于鐵釘有粗細(xì)，所以線圈的直徑也不同了；第12小組還發(fā)現(xiàn)他們的線圈和鐵釘之間的間隙也不同；第9小組發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同的導(dǎo)線繞成的線圈的長度不同。我還向第9組坦誠在準(zhǔn)備材料時(shí)的困惑：我只找到了粗細(xì)不同的導(dǎo)線，但是導(dǎo)線的材質(zhì)不能保證相同；還有的組檢查出實(shí)驗(yàn)時(shí)線圈排列有時(shí)緊有時(shí)松；……

最后，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的比較和篩選，學(xué)生發(fā)現(xiàn)電池?cái)?shù)量和線圈圈數(shù)對電磁鐵磁力的影響是比較明顯的。而其他因素，也有可能影響電磁鐵磁力大小的。如果能找到控制實(shí)驗(yàn)中相同條件的辦法，就可以用實(shí)驗(yàn)來一一證明。下課前，學(xué)生和我約定——

這個(gè)課題，我們要繼續(xù)研究下去。

【作者單位：蘇州工業(yè)園區(qū)東沙湖學(xué)校 江蘇】