尋實(shí)驗(yàn)失敗之源，滲科學(xué)思想之痕

徐瀅瀅

【緣起和背景】

《怎樣得到更多的光和熱》是教科版五年級(jí)上冊(cè)《光》單元的一節(jié)內(nèi)容。我選擇這節(jié)來作為這學(xué)期的學(xué)校教研活動(dòng)課，主要考慮到這課中的三個(gè)活動(dòng)都需要記錄大量的數(shù)據(jù)，探究場(chǎng)地也比平時(shí)大，安排這課對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)證精神和科學(xué)態(tài)度是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。對(duì)教齡不長(zhǎng)的教師而言，如何可以更好地帶領(lǐng)學(xué)生在室外開展科學(xué)探究，又如何可以更好地引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)據(jù)分析現(xiàn)象，通過這節(jié)課也可以積累一定的經(jīng)驗(yàn)。

這節(jié)課我把課堂從科學(xué)教室搬到操場(chǎng)，通過溫度計(jì)和自制的紙袋讓學(xué)生們探究吸熱能力與物體顏色、表面光滑程度以及物體擺放角度的關(guān)系。在第一次試教中，每個(gè)探究活動(dòng)都有好幾小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。以第一次試教失敗為起點(diǎn)，我不斷尋找實(shí)驗(yàn)失敗之源，也和組內(nèi)老師以及試教后的學(xué)生們一起思考各種實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方法。通過幾次嘗試，慢慢改變了課堂最初的“不盡人意”，在最后教研活動(dòng)中，無論是探究結(jié)果還是學(xué)生表現(xiàn)都有了“質(zhì)的飛躍”。

【回顧與聚焦】

1.回顧第一次試教

第一次試教504班，根據(jù)教材編排，我組織安排了三個(gè)探究活動(dòng)，

活動(dòng)一：探究吸熱能力與物體顏色的關(guān)系;

活動(dòng)二：探究吸熱能力與粗糙程度的關(guān)系;

活動(dòng)三：探究吸熱能力與擺放角度的關(guān)系。

為了提高課堂效率，我把活動(dòng)一和活動(dòng)二整合在了一個(gè)實(shí)驗(yàn)中同時(shí)開展。

2.聚焦第一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)象一：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象凌亂

我把11小組的各個(gè)活動(dòng)的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，情況如下圖所示。

現(xiàn)象二：學(xué)生數(shù)據(jù)造假

有個(gè)別比較“聰明”的學(xué)生利用原有的認(rèn)知對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了“造假”記錄，呈現(xiàn)了所謂“成功”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

現(xiàn)象三：學(xué)生探究分心

有些學(xué)生邊做實(shí)驗(yàn)邊聊天，沒有帶著思考去做實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)了很多不該犯的操作錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)失敗后也不反思導(dǎo)致失敗的原因。

【分析與思考】

這是一節(jié)典型的以直觀數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的探究課，這樣的課更具有科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，更需要學(xué)生全身心地觀察與思考。教材編排的幾個(gè)活動(dòng)從操作難度來看其實(shí)都不大，但從學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果和表現(xiàn)來看，這節(jié)課無疑貼上了“失敗”的標(biāo)簽。在實(shí)驗(yàn)失敗之后，我引導(dǎo)學(xué)生和我一起反思為什么同樣的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果卻大相徑庭。

通過對(duì)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)操作等方面分析，我和學(xué)生一起總結(jié)了實(shí)驗(yàn)失敗的原因，歸納有以下幾點(diǎn)：

主觀原因：（1）學(xué)生沒有規(guī)范地讀溫度計(jì)示數(shù)，趴在地上讀數(shù)也不方便（2）在探究中，學(xué)生無意識(shí)地會(huì)用手去拿溫度計(jì)來固定紙袋位置，從而影響溫度計(jì)讀數(shù)。（3）在探究活動(dòng)三中，與太陽垂直需要學(xué)生用手扶著紙袋，但很多組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中會(huì)不自覺地改變紙袋的角度，沒有真正地與太陽垂直。（如右圖所示）

客觀原因：（1）受風(fēng)或人走動(dòng)導(dǎo)致空氣流動(dòng)的影響。（2）紙張較薄易受地面熱傳遞的影響。（3）鋁箔紙做成紙袋時(shí)和學(xué)生操作時(shí)都容易起褶皺，而影響本有的光滑度（4）普通的水銀溫度計(jì)精確度不夠，對(duì)于1℃不到的變化，很難準(zhǔn)確記錄。

【改進(jìn)與嘗試】

1.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料

針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)中種種可能失敗的原因，引導(dǎo)學(xué)生和我一起不斷嘗試，我們一起對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)材料作了如下改進(jìn)。

（1）溫度計(jì)的改進(jìn)

為了方便學(xué)生對(duì)放在低處的溫度計(jì)讀數(shù)和減少溫度計(jì)精確度較低而造成的示數(shù)不明顯現(xiàn)象，我們用電子溫度計(jì)來替換了之前的水銀溫度計(jì)。這種電子溫度計(jì)與水銀溫度計(jì)相比，精確度提高了十倍，所以能更好地感知溫度的變化。另外它可以直接顯示溫度示數(shù)，能更快更準(zhǔn)地讀出溫度，消除學(xué)生趴在地面上讀而造成的讀數(shù)誤差。（如下圖）

（2）紙袋的改進(jìn)

為了避免紙袋子一端開口，使紙袋內(nèi)部空氣流動(dòng)而造成的溫度變化，我們把紙袋子改造成了密封的直筒塑料瓶，并在塑料瓶表面貼上顏色不同和光滑度不同的紙。用塑料瓶來代替紙袋，不僅解決了紙袋內(nèi)空氣流動(dòng)帶走一部分熱量導(dǎo)致溫度降低，還可以避免溫度計(jì)接觸地面，吸收來自地面的熱量而使溫度疊加導(dǎo)致示數(shù)偏高。另外把鋁箔紙包在塑料瓶外不容易起折痕，保證鋁箔紙?jiān)械墓饣＃ㄈ缦聢D）

（3）固定紙袋方法改進(jìn)

在活動(dòng)三中，由于第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生用手固定紙袋位置，總會(huì)有學(xué)生無意識(shí)地就移動(dòng)了手的位置，導(dǎo)致并沒有在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格做到被照射物體與地面垂直或與陽光垂直。所以我將人為固定的方式用三個(gè)360度可以旋轉(zhuǎn)的手機(jī)夾來固定來代替。這樣一來，在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不用刻意地人為控制。（如下圖）

2.聚焦第二次實(shí)驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)步一：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象統(tǒng)一

通過以上三方面的改進(jìn)，我們將教材建議的實(shí)驗(yàn)材料改得“面目全非”。在大課間時(shí)，學(xué)生用改良后的材料再次嘗試之前的三個(gè)探究活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)后11個(gè)探究小組所記錄的溫度變化趨勢(shì)都是一樣的。學(xué)生很容易從直觀的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)在其他條件相同時(shí)，物體顏色越深吸熱越快，表面粗糙吸熱越快，與太陽垂直擺放時(shí)吸熱越快。我對(duì)11組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別繪制成了折線圖，以第七小組為例，如下圖所示：

進(jìn)步二：學(xué)生記錄實(shí)事求是

在第一次學(xué)生實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)個(gè)別學(xué)生在記錄數(shù)據(jù)時(shí)弄虛作假的現(xiàn)象加強(qiáng)了教育和引導(dǎo)。再加上改進(jìn)后的電子溫度計(jì)能更直觀地顯示數(shù)據(jù)，每一小組都能實(shí)事求是地填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

進(jìn)步三：學(xué)生操作全神貫注

在第一次失敗之后，特別引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到三心二意地實(shí)驗(yàn)只會(huì)一無所獲，再讓學(xué)生參與了改進(jìn)探究材料的制作過程，學(xué)生對(duì)改進(jìn)后的材料更有積極性，整個(gè)二探過程非常投入。

【反思與滲透】

這課的幾次試教，從一探中各組學(xué)生“各執(zhí)一詞”的結(jié)論，再到二探中收獲統(tǒng)一的成功，從一探結(jié)束時(shí)的尷尬到二探結(jié)束時(shí)的喜悅。我想滲透到學(xué)生內(nèi)心深處的不僅僅只是所謂的正確結(jié)論。

教師不能把上課和下課當(dāng)做教學(xué)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，小學(xué)生探究科學(xué)的活動(dòng)往往不是一節(jié)課所能完成的。在實(shí)驗(yàn)探究中可能會(huì)因?yàn)楦鞣N主客觀的原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)失敗，但失敗不代表課堂的結(jié)束。找到失敗的源頭，我們能反思的有很多;抓住失敗為契機(jī)，我們能引導(dǎo)給學(xué)生的也有很多。

1.以實(shí)事求是為根，植入探究課堂

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出科學(xué)探究要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)作為科學(xué)素養(yǎng)之一。在課堂中一個(gè)最重要的表現(xiàn)就是“用數(shù)據(jù)說話”。但在實(shí)際操作中可能會(huì)因?yàn)楦鞣N主客觀因素導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)偏離“理想的軌道”。有些“聰明”的學(xué)生為了向老師呈現(xiàn)成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用造假的方法去“迎合”探究，而這樣的探究也失去了它該有的意義。基于有些學(xué)生這種弄虛作假的心理，在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作外，更重要地要引導(dǎo)學(xué)生用正確的心態(tài)對(duì)待實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)是允許失敗的，但是探究精神是不可以含糊的。在實(shí)驗(yàn)后教師可以讓實(shí)驗(yàn)成功的學(xué)生向大家分享能夠成功的關(guān)鍵，更要鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)失敗的學(xué)生坦然面對(duì)并勤于反思導(dǎo)致失敗的原因。讓學(xué)生意識(shí)到坦誠(chéng)面對(duì)真實(shí)的“失敗”比創(chuàng)造虛偽的“成功”更讓老師欣賞。在實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)調(diào)以“實(shí)事”為基去真正“求是”。潛移默化地把實(shí)事求是的探究精神橡樹根一樣植入學(xué)生的內(nèi)心深處，只有把這“根”扎穩(wěn)了，探究才會(huì)有真正的“生命力”。

2.以優(yōu)化材料為莖，支撐探究課堂

材料是學(xué)生探究的載體，合理的材料對(duì)一節(jié)實(shí)驗(yàn)課能否順利展開至關(guān)重要。好比是一棵樹的樹干，如果莖干不夠有力，難以支撐大樹繼續(xù)向上生長(zhǎng)。由于不合理的材料導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗也是非常常見的，尤其是上常規(guī)課，教師對(duì)材料的選擇會(huì)出現(xiàn)“敷衍型”，導(dǎo)致實(shí)際教學(xué)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果的尷尬。因此要坦誠(chéng)地向?qū)W生承認(rèn)材料設(shè)計(jì)上還不夠合理。失敗之后，在自己深刻反思的同時(shí)也可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)材料的反思，鼓勵(lì)學(xué)生大膽分享實(shí)驗(yàn)操作中的困難之處，引導(dǎo)學(xué)生也參與對(duì)材料的優(yōu)化制作，讓學(xué)生從頭至尾成為探究路上的小主人。我們不管是上公開課還是常規(guī)課，都要認(rèn)真對(duì)待，以“對(duì)應(yīng)目標(biāo)，有的選材;突破重點(diǎn)，靈活選材”為要求，根據(jù)實(shí)際教學(xué)，潛心優(yōu)化材料，讓結(jié)構(gòu)化材料支撐學(xué)生更好地探究，讓學(xué)生探究的莖干奮力向上生長(zhǎng)。

3.以手腦并用為葉，生長(zhǎng)探究課堂

蘇霍姆林斯基說：“兒童的智慧會(huì)在他的手指間生長(zhǎng)”。著名教育家陶行知先生也曾論述過“手腦并用”的教育理念。但很多時(shí)候有些學(xué)生習(xí)慣用老師提供的材料根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，只是簡(jiǎn)單地動(dòng)手做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。但科學(xué)的本質(zhì)是“手”與“腦”結(jié)合，“做”與“思”同行。在實(shí)際教學(xué)中，教師一定要阻止學(xué)生借合作探究的時(shí)間里隨意聊天，避免讓學(xué)生出現(xiàn)“動(dòng)手有余而不帶思維”的操作，積極引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手之前先動(dòng)腦，操作之中加思考，實(shí)驗(yàn)之后要回顧。鼓勵(lì)學(xué)生大膽真實(shí)地分享活動(dòng)中的成功和不足之處，讓學(xué)生意識(shí)到認(rèn)真思考和觀察在實(shí)驗(yàn)中的重要性，不然就會(huì)像這節(jié)課第一次探究中那樣，雖然有些學(xué)生也做了實(shí)驗(yàn)但馬上忘記了實(shí)驗(yàn)中的重要現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)失敗之后更不會(huì)反思失敗的原因可能是什么。只有真正手腦并用去探究，才會(huì)更好更深地理解每節(jié)課的核心內(nèi)容，才能使學(xué)生的思維在動(dòng)手中延伸開去。在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中滲入“手與腦并用，做與思共生”思想，讓學(xué)生的探究之樹開枝散葉，使探究的課堂能更好地延伸生長(zhǎng)。

教育家周培源說：“科學(xué)本身并不全是枯燥的公式和操作，而是有著潛在的美和無窮的趣味，科學(xué)探索本身也充滿了詩意”。課堂雖然只有40分鐘，但探究絕不僅僅只是40分鐘，探究的意義也絕不只是實(shí)驗(yàn)操作。引導(dǎo)孩子們沿著起初失敗實(shí)驗(yàn)的痕跡追根溯源，和老師一起思考實(shí)驗(yàn)不理想的原因，一起探討如何使之理想的辦法，在經(jīng)歷“一探→思考→制作→二探”的過程中，在他們內(nèi)心深處埋一顆何為真正探究的種子，把科學(xué)的學(xué)科思想如春雨一般無聲無痕地滲透進(jìn)他們的內(nèi)心，靜待他們?cè)谔骄柯飞峡梢郧那牡厣l(fā)芽并會(huì)枝繁葉茂、詩意滿滿。