科學探究過程中思維定式的成因及對策

浙江寧波市北侖區小港實驗學校 丁言君

羅貫中的《三國演義》中，諸葛亮巧設“空城計”，使得堂堂大將司馬懿吃了思維定式的大虧。而在我們的科學探究教學中，同樣也能看到學生因思維定式而造成的許多探究過程中的錯誤，它不僅會左右探究的過程，甚至還會對探究的結果產生影響。那么，我們該如何探知學生科學探究過程中消極的思維定式呢？該如何在日常的教學過程中弱化學生對思維定式的依賴呢？這些都是值得我們關注的話題。

一、以數據為證，探知學生思維的“異響”

在執教五年級下冊《擺的研究》一課時，根據五年級已有的認知水平，筆者嘗試了新的教學方法：從常見的擺鐘引入對擺結構的認識，通過對教師的擺與各組學生自己組裝的擺的速度差異，引發學生對“影響擺速度的因素”的思索，從而展開自主的探究活動。

教師讓學生自己組裝擺后，分工協作，測出擺30秒擺的次數，問：觀察數據，你發現了什么？

生：各個組擺的速度有快有慢。

生：都比較接近30 秒30 下，可又不完全相同。（擺長相對比較接近）

教師繼而追問：為什么擺的速度會不一樣呢？擺的速度究竟和哪些因素有關呢？

隨后，教師讓學生進行15 分鐘的自主探究。而教師在這過程中根據學生的需求提供研究表格，并以小紙條溫馨提示，糾正學生探究過程中的小錯誤。

在巡視學生自主探究的過程中，筆者發現第10 組的研究熱情很高，數據也很快被整理了出來。于是，各組交流數據的時候，他們首先作為代表進行了匯報。但當他們的數據呈現在黑板上時，筆者大吃一驚。

擺的快慢可能與擺錘的質量有關

分析數據：輕擺錘的擺每10秒鐘擺了10 次，重擺錘的擺每10秒鐘擺了10 次，所以，我們認為擺的速度與擺錘的重量無關。

小組研究時，記錄的表格。

擺的快慢可能與擺錘的質量有關

分析數據：輕擺錘的擺每10秒鐘擺了9 次，重擺錘的擺每10秒鐘擺了10 次，所以，我們認為擺的速度與擺錘的質量有關。

全班交流時，呈現的表格。

比較兩個表格中加粗部分的數據，很明顯，數據被人為地篡改了。同時，結合我們常用的取中間值的數據提取方法，這個數據的變更，使實驗的結論發生了根本性的轉變。一個本與擺的速度無關的因素（擺錘的質量），轉眼就變成了影響擺的速度的因素。

當筆者充滿疑惑，再三詢問第10組的想法后，記錄員說了實話：在實驗結束后，大家都覺得擺錘質量應該是會影響擺的速度的，所以最后變更了一下數據。修改數據，以使數據“符合”結論。

二、以課堂為鏡，尋覓“篡改數據”的根源

學生為什么要去篡改數據？為什么教師的問題這么容易誤導學生的思維。

細細推敲，課堂上，學生的數據偏差和教師的問題“誤導”，都僅僅是在實驗數據和結論形成的過程中起了一個錯誤的導向性作用。但最終“篡改”數據，更改結論，牽著自己跟著教師、跟著別的同學“思路”走的，恰恰是思維定式。消極的思維定式是束縛創造性思維的枷鎖。

結合本課分析學生篡改數據的原因，首先，是原有知識的影響。學生普遍認為重的擺錘和大的幅度都會為擺帶來額外的速度加成，從而加快擺的速度。其次，是學生揣摩教師的問題，結合以往經驗分析得出，教師想要的結論是擺錘質量會影響擺的速度。學生越來越會察言觀色，于是越來越容易掉進教師有意、無意設置的陷阱里。最后，傳統的趨眾心理也不容小視，同伴的意見很容易左右學生自己的結論。現在有個性的學生很多，但有獨立見解的學生卻并不多，有獨立見解并能通過數據、事例來堅持自己觀點的學生更是鳳毛麟角。

因此，在本次研究中，學生思維定式的成因除了生活經驗的干擾，還有迷信權威、揣摩教師想法，以及趨眾心理的影響。

三、以學生為本，突破學生消極的思維定式

那么，在科學教學中，如何打破消極思維定式的壁壘，筆者覺得可以在以下幾點進行努力和嘗試。

1.理清課堂脈絡，明晰問題指向

教師應該以嚴謹的態度對待每一堂科學課。除了“吃”透教材、巧妙預設，更重要的是在“備學生”上下足功夫。隨著新課程的深入，“學生不是一張白紙”的理念深入人心，我們也越來越意識到發掘學生前知識來為新學知識服務的重要性和有效性。然而在這過程中，更多的人考慮到的是，發掘有價值的前知識和積極的思維定式，往往忽略了如何去避免消極的思維定式，避免前知識對新學內容的沖擊。

如同在這《擺的研究》一課中，教師雖然預設到了，學生根據固有的經驗會認為擺的質量和擺幅會影響擺的速度。但對這種思維在學生中的深刻程度，以及對后續實驗的影響力，考慮不夠周到，引導難言有效。

試想，如果把問題改成：“擺的速度究竟和什么因素有關，和哪些因素無關呢？”讓學生在研究有關因素的同時，暗示無關因素的存在，問題的指向性更強，相信在本課的研究中，篡改數據的事情也許就能避免，學生消極的思維定式也容易被突破。

教師模糊的提問、不夠嚴謹的引導，都會激化學生消極的思維定式，將教學帶入無價值的誤區。因此，我們在備課時更應該考慮周全，預設充分。

2.善于鋪設伏筆，謹防片面經驗

從科學課程的整體結構來看，小學科學是遵循兒童學習的認識規律，依照由淺入深、由易到難的原則來編排的，其知識的傳授是分階段進行的。起始知識，甚至是整個小學階段大都是單一或不全面的，因此在教學中要防止因過早地下結論或簡單地歸納出片面的經驗，而干擾了學生今后的學習，形成消極的思維定式。

如在《擺的研究》一課中，學生會發現擺的速度與擺的幅度無關。但在深入地研究之后，學生會知道擺的幅度超過一定值的時候，還是會對擺的速度產生一定的影響。這就要求教師在授課時有所交代，即“以后我們還將更深入地研究擺的速度與各因素之間的關系，今天的課只是起點而不是終點?！边@樣，為今后知識的延伸埋下了“伏筆”。

這樣的伏筆不僅有利于消除學生消極的思維定式，更展現了科學發展的客觀規律。因為，科學是發展的，是一個動態的過程。任何結論都可能在未來的某一天得到新的補充、完善，科學的車輪才能滾滾向前。

3.勇于質疑權威，凝練團隊智慧

學生在漫長的學習過程中，常受教師、教材的限制，即對課本、教師盲目信任，進而不斷淡化了主動思考的意識。我們應該更積極地倡導學生不要迷信教材和教師的權威，善于設“疑”，善于用自己的頭腦去思考問題、分析問題，從而內化成自己的真知灼見。當然，“疑”不能是盲目的懷疑和否定一切。

因此，在課堂教學過程中，我們應時常引導學生進行小組、同桌、師生辯論，在這過程中相互補充、相互完善，改變思維的方向和角度，尋覓解決問題的不同方法。引導學生對同桌、小組同學、教師的解題思路和解題方法提出不同的見解，并按要求對其自己提出的觀點能做到自圓其說，做到以理服人。

4.淡化統一答案，倡導評價多元

不可否認，目前各學科過多的標準化試題和一刀切的答案，切除的是學生創新的思維和質疑的精神。但我們應該意識到，很多試題答案的單一，僅僅是為了批改的便利，而它正以狹隘的視野嚴重阻礙了學生思維的發展。

在科學課堂上，應充分發掘科學教材中蘊涵著的豐富的創造思維和創造意識的因素及材料，進行創造性思維訓練；抓住教材的“異點”進行發散思維訓練；抓住教材的“疑點”進行求異思維訓練。

在平時的練習和試題的編撰過程中，多一些學生思維的空間，讓學生學會“一題多解”和“一解多題”。強化對舊知識的理解，增強舊認識結構的可利用性和條理性，實實在在地壘筑創新思維的支點，促進思維出現“舉一反三”“觸類旁通”的優化趨勢。對學生個性化的解答多給一些指導的機會，對學生看似“不著邊際”的論述多一些寬容、多一點耐心。