芻議實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的理性思維

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)、理解科學(xué)的一個(gè)重要途徑，作為一種非常重要的探究方式被廣泛應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛳蛉藗兲峁o(wú)可置辯的事實(shí)，讓人們依據(jù)這些事實(shí)來(lái)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(shí)驗(yàn)是不是沒(méi)有思維的一種操作過(guò)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(gè)問(wèn)題往往被忽視，將實(shí)驗(yàn)機(jī)械化、簡(jiǎn)單化的現(xiàn)象大量存在，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)變成了一種去思維化、按既定步驟走完過(guò)程的形式。

在教學(xué)中，我們經(jīng)?？吹剑蠋熖岢瞿硞€(gè)問(wèn)題之后，通常會(huì)問(wèn)學(xué)生：怎樣來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題呢？全班同學(xué)會(huì)異口同聲地回答：做實(shí)驗(yàn)！接下來(lái)的過(guò)程就很清楚了，教師為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)所需要的各種材料，讓學(xué)生按照規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，往往還會(huì)出示一段“溫馨提示”，以幫助學(xué)生順利做完實(shí)驗(yàn)。

這樣的一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)究竟是什么”的問(wèn)題？把上述流程重新梳理一下，便會(huì)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的一個(gè)重大缺陷，那就是當(dāng)老師提出“怎樣來(lái)解決問(wèn)題”時(shí)，學(xué)生會(huì)說(shuō)“做實(shí)驗(yàn)”，并且老師也會(huì)予以認(rèn)可，因?yàn)閷W(xué)生的回答正好符合老師的準(zhǔn)備和預(yù)期。

事實(shí)上，解決一個(gè)問(wèn)題首先需要的是思考，而不是馬上進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作，只有當(dāng)思考問(wèn)題到一定程度并產(chǎn)生某種假設(shè)時(shí)，才會(huì)設(shè)想通過(guò)一定的形式來(lái)解決，這種形式可能就是實(shí)驗(yàn)。要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就必須根據(jù)之前的所思所想來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明自己的想法。這樣的一個(gè)過(guò)程就是實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的第一個(gè)階段，即選題與構(gòu)思階段。

這樣看來(lái)，實(shí)驗(yàn)就不是簡(jiǎn)單地按照一個(gè)既定的步驟和要求做做規(guī)定動(dòng)作的事情了。因?yàn)檫x題與構(gòu)思階段也是實(shí)驗(yàn)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(dòng)的參與，之后相繼展開的活動(dòng)依然離不開思維活動(dòng)的主導(dǎo)。比如，在第一階段之后，就會(huì)進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程，這個(gè)過(guò)程的成功與否，核心的影響要素就是對(duì)實(shí)驗(yàn)構(gòu)思的思維程度。當(dāng)實(shí)驗(yàn)做完之后，還有一個(gè)與第一階段同樣關(guān)鍵的過(guò)程——實(shí)驗(yàn)的解釋階段，即實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理、解釋和概括，這個(gè)階段更需要理性思維的參與。

由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不是一種單一操作流程的教學(xué)和簡(jiǎn)單重復(fù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)有非常明顯的三個(gè)階段，這三個(gè)階段都離不開理性思維，理性思維越充分，實(shí)驗(yàn)才可能更有序。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作階段，而忽略了第一和第三階段，即實(shí)驗(yàn)的選題與構(gòu)思和實(shí)驗(yàn)的解釋。這樣的教學(xué)選擇往往會(huì)讓學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的正確認(rèn)識(shí)與理解，也會(huì)導(dǎo)致在具體實(shí)驗(yàn)展開過(guò)程中的非實(shí)驗(yàn)行為的大量發(fā)生。為什么這樣講呢？我們不妨來(lái)看兩個(gè)例子：

例1：電路中出現(xiàn)了故障，怎樣進(jìn)行檢測(cè)呢？

在課堂教學(xué)中，通常會(huì)利用電路故障檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。某教師為學(xué)生提供了一個(gè)裝置，包括兩個(gè)燈座，一個(gè)開關(guān)，若干導(dǎo)線，并將其中一個(gè)燈座下方的螺絲松動(dòng)，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(cè)器找出電路中的故障。全班同學(xué)分為8個(gè)小組迅速展開了實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，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(cè)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(cè)線路中的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有問(wèn)題。然后又檢查開關(guān)，也沒(méi)有問(wèn)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(cuò)。

這是一個(gè)很有意思的教學(xué)過(guò)程，從中可以發(fā)現(xiàn)教師和學(xué)生的一個(gè)共同點(diǎn)，那就是以找出電路中的故障為目的，都沒(méi)有深入思考怎么樣找才更為科學(xué)、有效，也就是在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)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(guò)程。表面上看故障都找出來(lái)了，但實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的盲目性、無(wú)序性卻普遍存在，找到故障的過(guò)程有的有運(yùn)氣的成分，有的缺乏縝密的思考，有的欠缺對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的反思。

從教師評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，設(shè)置了一個(gè)電路故障只有教師本人知道，這種先知先覺(jué)主導(dǎo)了教師的思維，在潛意識(shí)里形成了“找到一個(gè)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(duì)整個(gè)電路時(shí)，思考故障的不唯一性。

從學(xué)生的角度來(lái)講，有兩種情況：一是靠運(yùn)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(méi)有后續(xù)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)來(lái)證明自己的這種判斷；二是雖然一一進(jìn)行了檢測(cè)，但從學(xué)生的描述來(lái)看，檢測(cè)的過(guò)程是無(wú)序的，也就是說(shuō)沒(méi)有一個(gè)提前思考好的逐一檢測(cè)順序，比如從正極開始到負(fù)極結(jié)束等。

綜合起來(lái)看，無(wú)論是教師還是學(xué)生，在檢測(cè)電路中的故障這一實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，缺乏的不是檢測(cè)故障的操作技能，而是檢測(cè)故障的理性思維。所以，在檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題也就不足為怪了。如果實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之前有嚴(yán)密的思考，檢測(cè)的過(guò)程也就自然會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)一些。

例2：探究電磁鐵的磁力

在通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電磁鐵磁力的大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，學(xué)生通過(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)，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(duì)，由此可見(jiàn)，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(duì)話中，似乎看不出有什么問(wèn)題，但仔細(xì)斟酌，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)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(gè)前提條件忽略了。從表面上看，只是表述不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯?wèn)題，但為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題呢？究其根本，其實(shí)還是在實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思階段，對(duì)理性思維重視不夠。因?yàn)榍懊娴乃伎疾粔颍竺娴谋硎鲎匀灰簿汀皞麣垺绷恕＿@樣的“傷殘”多了、久了，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)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(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，這樣的例子還有很多，分析其原由，都是因?yàn)橹夭僮骷寄芏鲆暲硇运季S所致，所以，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中理性思維的引導(dǎo)與培養(yǎng)就顯得越來(lái)越重要。

1.完整認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的各個(gè)階段，而不是僅僅把重心放在實(shí)驗(yàn)操作上

必須重視實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)解釋兩個(gè)環(huán)節(jié)中的理性思維活動(dòng)。在科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，這些環(huán)節(jié)是倍受關(guān)注的，比如英國(guó)著名動(dòng)物病理學(xué)家貝弗里奇就說(shuō)：“最有成就的實(shí)驗(yàn)家常常是這樣的人：他們事先對(duì)課題加以周密思考，并將課題分為若干關(guān)鍵的問(wèn)題，然后精心設(shè)計(jì)為這些問(wèn)題提供答案的實(shí)驗(yàn)。一個(gè)關(guān)鍵性的實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸龇弦环N假說(shuō)而不符合另一種假說(shuō)的結(jié)果?！睂W(xué)生的實(shí)驗(yàn)雖不能完全與科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)同日而語(yǔ)，但就實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，科學(xué)課堂應(yīng)該給予學(xué)生這樣對(duì)待實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷和智慧，這也是把實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值真正體現(xiàn)出來(lái)的關(guān)鍵所在。

2.實(shí)驗(yàn)中理性思維的培養(yǎng)要循序漸進(jìn)，不可操之過(guò)急

對(duì)小學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)而言，在實(shí)驗(yàn)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(wèn)題，而是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的思維習(xí)慣問(wèn)題。也就是說(shuō)，從一開始，就不能為了做實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)，而要把實(shí)驗(yàn)與解決問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，逐步養(yǎng)成“在思考的前提下去做實(shí)驗(yàn)”的良好習(xí)慣，讓實(shí)驗(yàn)在自身已有的科學(xué)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)之上展開，在不斷實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷中豐富自己的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

3.要注重創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生所接觸到的大量實(shí)驗(yàn)都是相對(duì)固定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這種規(guī)定性的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)是必須的，也是基礎(chǔ)性的要求。但實(shí)驗(yàn)的本真是為了解決問(wèn)題、尋求答案，這就意味著實(shí)驗(yàn)教學(xué)要給出一定的空間，讓學(xué)生對(duì)一些自己感興趣的問(wèn)題進(jìn)行研究，這樣的研究沒(méi)有固定的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，必須在自己理性思維的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。這種創(chuàng)新可能只是一些小改動(dòng)，也可能是全新的思考，但只要是圍繞選題進(jìn)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(gè)實(shí)驗(yàn)流程而將實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式化、記憶化的弊端，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人功能最大化。

湖北省宜昌市教科院

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