徐宏武

1問題的提出

1.1教師習慣于黑板上“講實驗”的教學模式

傳統(tǒng)實驗教學的模式在于“教師講、學生聽”，學生從教師講解的有關“實驗”的內(nèi)容中抽取要點，進行理解和記憶，并通過“紙筆練習”加以強化。雖然這樣的教學模式可以在一定程度上提高學生考試的分數(shù)，但僅僅依靠理解和記憶的傳統(tǒng)教學模式并不能從根本上解決學生心中的困惑，學生解決問題的能力長期得不到培養(yǎng)，高分低能的現(xiàn)象屢見不鮮。

1.2教師只注重學生實驗的形式，忽視學生實驗的思維過程

科學新課理念注重有思維含量的過程性教學目標，試圖通過學生的實踐幫助學生“理解”科學實驗、“認識”科學本質(zhì)。但是，在一些實驗教學的課堂中卻出現(xiàn)了不和諧的“音符”，教師講實驗操作、學生低層次模仿；教師只關注學生實驗做完了沒有，忽視實驗過程中學生的思維發(fā)展了多少。這樣的教學方式表面上看體現(xiàn)了學生的動手體驗，但在“理解性”“發(fā)展性”層面沒有注意學生的需求，實驗教學僅僅浮于表面，學生草率完成實驗、拼湊數(shù)據(jù)等情況屢屢發(fā)生，這種貌似重視實驗的僵化實驗教學注定不能促進學生實驗水平的提升。

1.3教師忽視學生錯誤，浪費了最為寶貴的“教學資源”

日常實驗教學中，教師總認為自己已經(jīng)把實驗操作、原理等內(nèi)容講得明明白白，但學生操作時卻錯誤百出。這種現(xiàn)象的背后，很少會有教師去分析這些“錯誤”產(chǎn)生的真正原因，去尋找解決錯誤的教學策略以及糾正錯誤后的教學效果。“學生錯誤”這種寶貴的教學資源被白白浪費，對“學生錯誤”長期缺乏有效的核心糾正機制，對“學生錯誤”的錯位認知難以得到改變。

1.4缺乏有效模式引領，教學組織形式不得法

實驗的魅力來源于實驗本身的屬性，實驗教學的目的不僅僅是讓學生收獲知識、學會方法，還在于培養(yǎng)學生的能力，形成正確的情感態(tài)度與價值觀。也就是說科學實驗教學需要教師在理解性、操作性、表述性3個不同的層面，組織、幫助和引導學生學習。然而，教師只習慣于講解，不擅長組織、引導和幫助，這使得目前的教學模式針對性不強，教學效果不理想。

2促進學生實驗能力發(fā)展的核心機制和基本模式

要徹底解決實驗教學低效的問題，根治學生的錯誤認知，教師必須更新自己的教學理念，將實驗教學的重心從“避免錯誤”轉(zhuǎn)移到“根治錯誤”上來。建構主義認為，學習不是教師傳授知識的過程，而是學習者在一定的學習背景下，根據(jù)一定的經(jīng)驗，主動內(nèi)化和建構的過程。在這個過程中，教師是學生的幫助者和引導者。要真正變革實驗教學的理念，課堂教學中應該允許學生錯誤的存在，并且將錯誤作為一種寶貴的教學資源，從而讓教師的教學過程成為幫助學生糾錯的過程。

在促進學生實驗能力發(fā)展的策略中，其核心機制是“揭示錯誤”“分析原因”“糾正錯誤”“檢測反饋”。學生學習的核心要素是“暴露”“思考”“轉(zhuǎn)化”“鞏固”，教師教學的核心要素是“觀察”“引導”“幫助”“組織”，詳細的教學結(jié)構和關鍵詞見圖1。課堂教學的基本模式分為5個環(huán)節(jié)，即“提出問題”“設計方案”“選擇儀器”“動手實驗”“交流總結(jié)”，在每一個環(huán)節(jié)中都可以設置“揭示錯誤”“分析原因”“糾正錯誤”“檢測反饋”4個步驟，詳細的教學結(jié)構和關鍵詞見圖2。

上述教學流程的基本思路是：①學生在實驗過程中暴露錯誤，教師通過觀察揭示錯誤，使學生的錯誤認知充分顯露出來；②教師通過引導，使學生明白錯誤的原因所在；③教師幫助學生轉(zhuǎn)化錯誤認識，從根本上幫助學生擺脫錯誤的困擾；④教師組織檢測反饋，幫助學生鞏固理解。

實驗的邏輯性很強，而學生在實驗的各個環(huán)節(jié)中都有可能產(chǎn)生錯誤，這樣就使得后續(xù)的實驗教學無法正常進行。因此，特別將實驗教學分成“提出問題”“設計方案”“選擇儀器”“動手實驗”“交流總結(jié)”5個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都貫徹實施實驗教學核心機制，這可以使得實驗教學的課堂更為緊湊，課堂效率更高。

綜上所述，整體的教學框架可以分為“五環(huán)四步”，設立這樣的教學框架的目的就在于簡化操作流程，增加實驗教學的示范性和可推廣性。

3促進學生實驗能力發(fā)展“教學框架”的運用策略

3.1“提出問題”環(huán)節(jié)的教學流程

無論是教學中的科學實驗還是科學研究中的實驗，從本質(zhì)上講是基本一致的，對于實驗者來說都是探索未知、檢驗假說、證實真理的實踐活動。實驗是實驗者人為地制造現(xiàn)象，對產(chǎn)生現(xiàn)象的情境或影響現(xiàn)象的條件加以操縱、變化與控制，從而進行觀察，一旦實驗者對某種自然現(xiàn)象產(chǎn)生問題時，他就有一種強烈的探索欲望，試圖通過有目的的觀察加以解決?？梢姡茖W實驗始于問題。無論是課堂演示實驗、學生分組實驗，都可以作為問題提出來開展探究學習。因此，教學中教師首先要營造氛圍，讓學生敢于提問。其次，教師要通過學生活動創(chuàng)設情境，讓學生在輕松愉快的活動中主動生成問題。第三，教師要通過有待解釋的生活現(xiàn)象創(chuàng)設情境，讓學生從熟悉的生活現(xiàn)象中引出實驗問題。第四，教師要通過科學知識在生活中的應用創(chuàng)設情境，讓學生在究其內(nèi)在科學原理的動機下提出探究問題。第五，教師可以通過奇聞趣事創(chuàng)設情境，讓學生在追本溯源的心理驅(qū)動下提出問題?？傊?，教師能否創(chuàng)設良好的問題情境，培養(yǎng)學生的提問能力，是教師能力強弱的重要標志之一。

3.2“設計方案”環(huán)節(jié)的教學流程

設計實驗方案是實驗教學的靈魂所在，是最能發(fā)展學生高階思維能力的重要教學環(huán)節(jié)。然而，目前學生的實驗方案設計能力令人堪憂，這和教師習慣性直接給出實驗方案有很大的關系。要設計完整的實驗方案，需要學生對實驗原理有一定的認識，對實驗方法有一定的篩選，對實驗現(xiàn)象的記錄有一定的規(guī)劃。其中實驗原理是對實驗該怎么操作、為什么這樣操作、這么操作為了什么的認識，是實驗教學最為核心的內(nèi)容；實驗方法的選擇是學生利用科學方法，有目的地解決實驗無法直接觀察的弊端，包括轉(zhuǎn)化法、放大法、模型法、類比法等邏輯方法和控制變量法等操作方法；現(xiàn)象記錄的預設是學生有針對性地記錄實驗現(xiàn)象的必備環(huán)節(jié)，有表格記錄法、圖像記錄法、文字記錄法等多種方法。這些方法可以使學生觀察的目的性更加明晰，實驗結(jié)論的得出更加順利。

在設計方案的教學環(huán)節(jié)中，教師的課堂教學不能僅面向某一個實驗，應該將發(fā)展學生的能力放在首要位置。實際的課堂教學中，教師首先應該讓學生有明確的思路：實驗原理是什么，要選擇怎樣的實驗方法，要選擇怎樣的記錄方法。其次，教師要將學生的共性錯誤整合起來，引導學生進行分析討論，形成實驗設計的模式化要求，通過類似實驗設計進行鞏固，提高學生的實驗設計能力。

3.3“選擇儀器”環(huán)節(jié)的教學流程

日常教學中，教師一般不注重實驗裝置的選用，通常采用講述法直接介紹所選擇的裝置，很少在實驗裝置的選擇上讓學生進行有針對性的探究。因此，當實驗裝置和藥品稍有改變時，學生就很難根據(jù)所學的知識解決遇到的問題，這就反映出學生對科學實驗的認識存在一定的局限性，所以在教學過程中教師必須在裝置的選擇上注入思維的“元素”。我們通常所說“結(jié)構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”，實驗儀器的選擇反映了實驗者對實驗問題的明晰程度，對實驗設計的執(zhí)行能力，對實驗操作的熟識與否。要培養(yǎng)學生正確選擇儀器的能力，教師就應當在課堂教學中有目的地加以培養(yǎng)。教師必須思考這樣2個問題：①何時提供器材給學生，如果器材過早提供給學生，學生會感覺到很突然，如果器材提供太晚，學生的思考就成為了“無米之炊”；②需要給學生提供多少器材，如果教師只是將實驗所需要的器材提供給學生，就會給學生無形的暗示，實驗的難度就會減小；如果所給的器材中增加一些“類似器材”，就會增加實驗的復雜性，激發(fā)學生學習的興趣和創(chuàng)新思維。

給學生增加了需要選擇的儀器，也就增加學生出錯的概率，原有的課堂教學模式也就不能與之相適應。因此，在學生選擇器材的同時，教師應該給學生講述儀器選擇的理由，這個過程不僅訓練了學生選擇儀器的能力，同時也是學生對儀器用途的一次再認識。

3.4“動手實驗”環(huán)節(jié)的教學流程

動手實驗過程中產(chǎn)生的錯誤應該隸屬于操作層面的錯誤。其錯誤發(fā)生的原因在于學生沒有將實際的“動手操作”與腦海中的“認知原理”有效地結(jié)合起來。在這樣的條件下，即使教師做再多示范性教學也很難起到應有的作用。正確的做法是，首先讓學生自主操作，在沒有教師指導的情況下進行實驗。此時，學生原有的錯誤認知會暴露出來，教師利用手機拍攝下學生錯誤的操作，再傳輸?shù)酵队皟x上，并請其他組的組員一起討論操作方法的正誤，引導學生進行組內(nèi)、組間評價，分析錯誤的原因，讓學生心理和思想上徹底鏟除錯誤認知。然后，學生按照正確方法和方案進行操作，用于糾正錯誤，形成正確的實驗操作方法。在這個環(huán)節(jié)中，教師可以下發(fā)實驗檢核表（見表1），引導組內(nèi)其他學生對進行操作的學生進行檢核，進一步鞏固教學的效果。

3.5“總結(jié)交流”環(huán)節(jié)的教學流程

中考語言表達類的科學探究，學生的失分一直較為嚴重，通常會出現(xiàn)缺少前提條件、實驗結(jié)果與結(jié)論無法區(qū)分、因果關系顛倒、定性與定量關系不明確、實驗研究問題不明確等五大問題。其中缺少前提條件是由于學生對控制變量法的理解不到位而引起的；因果關系顛倒是學生對實驗邏輯關系的認識不清晰而引起的；研究問題不明確是因為利用了轉(zhuǎn)化法等科學方法引起的；定性與定量關系不明確是由于科學量之間關系不明確而引起的；結(jié)果與結(jié)論無法區(qū)分是表述不規(guī)范而引起的。要提高學生科學表達的規(guī)范性，教師不能簡單地通過講練結(jié)合的方式進行“機械化”訓練，而應該抓住學生錯誤的根源，明確錯誤產(chǎn)生的原因，弄清實驗各要素之間的邏輯關系，才能有的放矢，提高效率。

為了使得學生的能力有所提高，思維更加清晰，糾錯更有目的，筆者提出了模式化糾錯的方式——實驗思維糾錯表（見表2），幫助學生從五大方面梳理錯誤，讓學生在糾錯改正中增強他們的表達能力。

現(xiàn)階段，中考實驗操作考試的范圍只限定在教材和實驗冊包含的實驗之內(nèi)，而且都是以操作層面的考查為主，缺少對學生思維能力的考核。而“五環(huán)四步”教學框架中的“方案設計”和“儀器選擇”的思維考查部分，是對中考實驗操作考查的有益補充和完善。