林剛強

【摘要】目前，在小學(xué)探究式科學(xué)課堂中，普遍存在著重動手輕動腦的現(xiàn)象。很多科學(xué)老師沒有充分認(rèn)識到培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力在實驗探究環(huán)中的作用與地位，忽視了學(xué)生動手操作之前計劃的制定，因而既影響了探究實效，也帶來了一系列負(fù)面問題。因此，針對不同的探究主題、不同的認(rèn)知水平，展開實驗教學(xué)，因材施計（實驗設(shè)計）的策略就顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】探究 實驗 設(shè)計

【中圖分類號】G623.6 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）05-0170-02

探究式教學(xué)是小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的主要模式，實驗教學(xué)則是探究式課堂教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，而實驗設(shè)計卻是實驗教學(xué)的難點。由于小學(xué)生探究的是他們陌生或者模糊的問題，受學(xué)識及能力的限制，他們不可能真的“像科學(xué)家一樣去探究”；而解決這些問題的辦法與答案都是老師已經(jīng)熟悉或者了解的，因此有些老師忍不住或者恨不得要告訴學(xué)生。于是乎，兼職的老師照本宣科直接告訴問題的答案，探究過程蕩然無存；稱職的老師授人以漁婉轉(zhuǎn)地講解解決的方法，探究活動貌合神離；智慧的老師明知故問引導(dǎo)學(xué)生尋找解決問題的辦法，探究形式形神兼?zhèn)洹?/p>

一、問題導(dǎo)向法——步步為營，漸入佳境

對于學(xué)生已經(jīng)有豐富的經(jīng)驗積淀，“跳一跳就能摘到果子”的探究，教師可以把問題作為引導(dǎo)學(xué)生自主探究的火種，在孩子茫然與困惑的時候及時閃現(xiàn)，讓他們把得住探究的方向，最終達到真相的彼岸。

【案例】《認(rèn)識常見的巖石》（蘇教版《科學(xué)》 下同）

教材第四環(huán)節(jié)操作部分：“仔細觀察巖石標(biāo)本，把觀察的結(jié)果寫在活動記錄上”。

A課例 觀察巖石標(biāo)本

師：請大家翻開書本P39圖片，看看觀察巖石標(biāo)本有哪些方法？

生：用放大鏡看、敲擊、放進水里、滴稀鹽酸。

師：除了稀鹽酸（老師采用演示的方法），其他的工具老師都幫你們準(zhǔn)備好了，請組長上臺領(lǐng)取。

師：小組合作，按照這些方法仔細觀察，把觀察的結(jié)果寫在活動記錄上。

學(xué)生活動——展示記錄單……

顯然，這是教教材，教材這樣編，老師就這樣教。典型的“請你跟我這樣做，我就跟你這樣做”，至于為什么要那樣做？只能那樣做嗎？ 學(xué)生只知其然而不知其所以然，只是被動與盲目的接受，學(xué)生從觀察中得到的也僅僅是表面的、膚淺的東西。

B課例 教學(xué)實錄

使用實物展臺展示向?qū)W生介紹六種巖石的名稱。

師：關(guān)于巖石，你想研究什么？

生1：巖石的特征。

師：能說具體些嗎？

生1：巖石的形狀有什么不同？還有顏色、紋路什么的。

師：你想怎么研究？

生1：用放大鏡看。

師：哦！懂得借助工具，還有嗎？

生2：我們還可以研究哪種巖石重？

師：怎么研究？

生2：用天平。

師：能說得更清楚一些嗎？

生2：（天平的）一邊放巖石一邊放鉤碼（師：不，它叫砝碼）。

師：其他同學(xué)有問題或者補充嗎？

學(xué)生沉默（思考）……

生3：這樣不公平，大塊的會比較重。

師：要怎么才公平？

生3：要同樣大小。

師：同樣大小指的是什么？

生：體積要一樣。

師：哦，這樣?。∧乾F(xiàn)在這些標(biāo)本的體積一樣嗎？

生：不一樣。

師：能比較嗎？

生：很難。

師：那現(xiàn)在還研究嗎？

生：不了。

師：還有現(xiàn)在能研究的問題嗎？

生4：我們可以研究哪一種巖石最硬？

師：哦！也就是可以研究巖石的……（生：硬度）？

師：想怎么研究？

生5：把他們從四樓扔下去，看哪一種巖石容易碎？

師：如果是這樣做，你覺得有什么要注意的？

生5：扔下去的力量要一樣。

師：還有嗎？

生5：要注意安全，還有地面也要一樣。

師：地面的什么要一樣？

生：比如都是水泥地，不能一種扔在水泥地，一種扔到泥土地上。

師：嗯，就是地板的材質(zhì)要一樣。

師：有更簡單、更方便的辦法嗎？

生6：我覺得只要在教室就可以做了，把巖石拿起來，讓它掉在地板上就可以了。

師：有什么需要注意的嗎？

生：高度要一樣。

師：大家判斷一下，這樣行？

生（齊）：可以。

師：還有別的辦法嗎？

生7：可以把它們放在地板上，然后用椅子（的腳）壓下去，看看哪一種巖石會碎，哪一種不會碎……

生8：還可以用敲的。

師：怎么敲？

生8：用錘子。

師：那要注意什么？

生：（敲擊的）力度要一樣……

生9：還可以用鐵釘在上面劃痕。

師：怎么想到這個辦法？

生9：我看到貼磁磚的工人有時也這樣割磁磚。

師：其實，剛才你們說的這些方法都是用來研究巖石的 ……（生：硬度）。

師：還有哪些問題我們可以研究？

生：……

師：現(xiàn)在，請一個同學(xué)把剛才我們想要研究的問題與怎么研究的方法總結(jié)一下，誰來？

生：……

表面看，兩個課例的區(qū)別在于A課例簡單，B課例繁瑣；實質(zhì)上A課例是為探究而探究， B課例通過問題的引導(dǎo)，促使孩子不斷思考，在師生交流生生互動中，創(chuàng)新的火花不斷閃現(xiàn)，發(fā)散性的思維得以培養(yǎng)，模糊的方案逐漸明朗。探究的問題、實驗方案以及注意事項完全來自學(xué)生，學(xué)生既明白了“我要研究什么？”，又清楚了“我應(yīng)該怎么研究？”真正成為學(xué)習(xí)的主體，這樣的探究才有價值。

二、拋磚引玉法——搭橋鋪路，承上啟下

對于學(xué)生認(rèn)知出現(xiàn)較大斷層，力不從心的探究活動，教師所創(chuàng)設(shè)的情景必須能在學(xué)生的原認(rèn)知與新認(rèn)知之間搭起一條連接的紐帶，讓難題成為學(xué)生的生長點。

【案例】《空氣中有什么》

本課的教學(xué)是在學(xué)生通過《空氣的性質(zhì)》、《熱空氣和冷空氣》這兩個主題的研究，認(rèn)識了空氣要占據(jù)空間等知識的基礎(chǔ)上，再指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識空氣的組成。

A課例（選自科學(xué)《教學(xué)參考書》P27）

（1）講述：為了弄清蠟燭罩上玻璃杯后為什么會熄滅，我們來做一個實驗。

①把粘有蠟燭的玻璃片放在盛有紅水的水槽中。

②不點燃蠟燭，用去底塑料瓶把蠟燭扣上，立刻擰緊瓶蓋觀察水是否計入瓶子。

（2）學(xué)生分組實驗。

（3）匯報實驗結(jié)果。

（4）討論：為什么水不能進入瓶子？

（5）講述：打開蓋子，拿起瓶子，點燃蠟燭扣上瓶子，擰緊蓋子，觀察有什么形象？

（6）分組實驗，做好記錄。

（7）匯報實驗結(jié)果。

（8）討論：

①水涌進瓶子的現(xiàn)象說明什么？（說明瓶內(nèi)的空氣少了，“騰”出了一部分空間）

②為什么瓶內(nèi)的空氣會減少了？（說明燃燒用去一小部分空氣）

整個教學(xué)設(shè)計有井井有條，相信學(xué)生的活動也會井然有序。但是，這樣的設(shè)計培養(yǎng)了學(xué)生什么樣的能力？如果僅僅是培養(yǎng)動手操作或者口頭表達，那科學(xué)課的價值何在？很多老師一到實驗教學(xué)，不僅替學(xué)生備好實驗器材，連實驗方法、實驗步驟、 注意事項全都告訴學(xué)生，學(xué)生只能在老師畫好的圈圈里虛假地比劃，實驗的結(jié)果完全在老師的掌控之中，探究成了一種熱熱鬧鬧的形式，對于孩子思維的發(fā)展、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)與設(shè)計能力的提升毫無價值可言。

B課例（送教下鄉(xiāng)示范課）

本課是在學(xué)生沒有前面兩課鋪墊的基礎(chǔ)上直接展開教學(xué)的。由于孩子之前沒有“空氣要占據(jù)空間”的知識作鋪墊，所以如何讓農(nóng)村的孩子明白“蠟燭慢慢熄滅時，水進入瓶子，是由于燃燒時用掉瓶子里的一部分氣體，而‘騰出空間”的道理，就成為本課組織教學(xué)面臨的最大的難題。

老師點燃兩根蠟燭，出示兩個一樣大小的玻璃杯，提出問題：蓋上以后會有怎么樣？學(xué)生猜測。

老師演示（兩次）：為什么會這樣？

生：氧氣沒了、空氣沒了、氮氣沒了……

師：是這樣嗎？我們該怎么辦？

生：做實驗。

師：討論一下，實驗應(yīng)該怎么做？

學(xué)生討論……

學(xué)生匯報，結(jié)果只有兩位學(xué)生舉手，而且都不能說到點子上。

【分析：前面的知識確實存在缺陷，認(rèn)知出現(xiàn)空白，教學(xué)開始遇到困難】

（師出示一個插著吸管的空的利樂包裝盒）

問：當(dāng)我用吸管把盒子里的空氣吸走一部分時，盒子會怎樣？

生：變扁。

師：為什么會這樣？

生：盒子里的空氣少掉了一部分。

師：有什么辦法讓它不變扁？

生1：下面挖個洞。

師：為什么？

生1：外面的空氣跑進來……

【分析：孩子雖然不能明確表達空氣要占據(jù)空間，但是已經(jīng)喚起了孩子潛意識里來自生活中類似的經(jīng)驗，下面學(xué)生的回答也具有同樣效果】

師：還有嗎？

生2：慢慢吸。

師：為什么？

生2：（空氣）會從吸管邊沿的小孔（縫隙）跑進去。

師：有什么辦法讓它跑多一快？

生3：把孔挖大點。

師：我們再來看剛才這個裝置，如果玻璃杯里的空氣也被用掉一些，會怎么樣？

生4：（外面的空氣）會從杯子與桌面（之間）的縫隙進入杯子。

師：怎么證明？

生4：把手（指）放在杯子邊緣。

師（點燃蠟燭）：請你上臺感受一下。（生4上臺）

師：有嗎？

生4：感覺有一點。

師：感覺是不準(zhǔn)確的，有什么辦法能讓每個同學(xué)都看得到？

【分析：隨著老師牽引繩索的逐步收緊，老師想要的東西，孩子和盤托出?！?/p>

生5：把蠟燭放進水里，蓋上玻璃杯，如果杯里的空氣用掉一些，外面的水會流進去補充。

生6（補充）：水（面）會有波紋。

其實，把“燃燒的蠟燭放進水里，再蓋上玻璃杯”的實驗方法教材也是這樣描述的，執(zhí)教者沒有讓孩子直接翻開教材按照書本介紹的方法去做，也沒有做成PPT讓孩子讀一讀，卻如此煞費苦心地經(jīng)營這個環(huán)節(jié)，其用心良苦，其用意深沉！

三、追本溯源法——理性問題，感性體驗

感性認(rèn)識是理性認(rèn)識的來源，這是認(rèn)識論的唯物論。高年級的教材以概念教學(xué)的課題居多，大多以課前收集資料，課堂交流展示的方式為主。然而，小學(xué)生喜歡的探究活動不能只是純粹的資料搬運，更不是死記硬背乏味的概念或者空口嚼舌的交流。因此，改變概念教學(xué)的方式，創(chuàng)設(shè)實驗教學(xué)的情景至關(guān)重要。唯有把理性概念融入感性的探究活動，才能突破概念教學(xué)紙上談兵的尷尬局面，調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，否則，探究活動將形神兼廢。

【案例1】《日益減少的礦物資源》教學(xué)設(shè)計

教材內(nèi)容僅兩部分：

第一部分，認(rèn)識人類開采導(dǎo)致資源的日益枯竭。教材提供開采鐵礦、鐵礦石層、淘金三幅圖片和一張礦物可開采年限表。第二部分，了解資源分為可再生與不可再生兩類。

A案例

老師（出示用石膏制作的假山）：山里蘊藏豐富的資源，分別用不同顏色的馬賽克表示不同的礦物（煤礦石、鐵礦石、鋁礦石、銅礦石），使用工具（錘子、螺絲刀、防護鏡、口罩）進行開采。

學(xué)生首次“采礦”活動，時間五分鐘；交流收獲，老師板書。

學(xué)生再次“采礦”活動，時間五分鐘；交流收獲，老師板書。

老師引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題。

B案例

師：講臺兩側(cè)的桌子上各有一堆書本，分別代表一座大山，書本里藏著寫有礦物名稱的卡片代表各種礦物，每組派出兩批尋寶人，給30秒時間，看誰找到的“寶藏”多。

第一批學(xué)生上臺翻書“尋寶”30秒后匯報；第二批學(xué)生上臺翻書“尋寶”30秒后匯報。

老師分批次板書學(xué)生的收獲——引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題。

兩個案例的設(shè)計異曲同工，各有優(yōu)劣。不管是成本高、無法重復(fù)使用，難以推廣的A案例，還是簡單易操作，可以重復(fù)使用，易于普及的B案例，學(xué)生都能在爭分奪秒的“開采”或者“尋寶”中，體驗資源的日益減少與環(huán)境所遭受的破壞。

【案例2】《達爾文與他的“進化論”》

A課例——教材

如何理解自然選擇？

把自己想象為一位牧民，你有一群綿羊，一半是白色一般是黑色。如果白色的羊毛好賣，你會怎么做？這樣的結(jié)果如何？

你的一些羊逃到了附近的森林，它們的天敵是狼。狼在夜間捕食到那些顯眼的白色綿羊，很快森林中的綿羊都是什么顏色的了？

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。單憑借想象要理解什么是自然選擇，用想象代替感官，恐怕學(xué)生還沒走出教室就忘光了。

B課例——模擬達爾文島上地雀的生存實驗

1.材料：夾子表示大地雀的嘴巴，小鑷子表示小地雀的嘴巴，一座鉆有不少小洞的石膏島嶼代表達爾文島，洞里里面放置了一定數(shù)量的花生米與黃豆粒表示地雀的食物。

2.活動規(guī)則：分別確定大地雀與小地雀每天最少的食物量；讓一批扮演大小地雀的學(xué)生分別使用不同工具，在規(guī)定的時間（10秒）夾取洞中的食物；匯報獲取的食物數(shù)量，低于最少食物量的地雀退出隊伍；這樣的活動反復(fù)幾次。

3.結(jié)果：通過活動，讓孩子發(fā)現(xiàn)，由于夾子寬大很難從小洞中獲取食物，逐漸被淘汰出隊伍；因為小鑷子細長，小地雀容易從小洞中獲取足夠的食物，得以不斷的繁衍生存。

理性的體驗是開啟知識大門的鑰匙，是發(fā)現(xiàn)問題、認(rèn)識世界的必要品質(zhì)。教師巧妙設(shè)置了模擬的情景，把抽象的概念直觀化、形象化，讓孩子在模擬活動中體驗什么是自然選擇的殘酷性。智慧的老師寓教于樂，教學(xué)活動樂而不疲。

參考文獻：

[1]韋鈺 [加] P. Rowell 《探究式科學(xué)教育教學(xué)指導(dǎo)》 教育科學(xué)出版社2006年2月

[2]北京師范大學(xué)出版社《科學(xué)（3～6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)》 出版人常汝吉