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让思维成为探究的灵魂

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  随着新课程改革的推进,小学科学课程研究的深入,以探究为核心的学习理念越来越受到重视。在《科学(3―6年级)课程标准》中明确提出“科学探究是科学学习的中心环节”“科学探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式”。所以笔者认为,科学探究不仅涉及提出问题,做出假设,收集证据,进行解释的研究过程,还应在探究的每个环节都要重视学生的思维活动。本文针对对比实验教学各个环节,谈谈自己的看法。
  小学科学学习中,实验的类型主要有模拟实验和对比实验两种实验。从起始年级科学探究就已经涉及对比实验活动,对比实验在四到六年级中更是重要的科学研究方法。对比实验不仅涉及因果假设,而且要针对两种情况进行假设,并且实验中要严格遵守公平价值,改变与控制实验条件。因此学生对这种实验方法的掌握,特别是刚开始阶段会遇到一些困惑。笔者认为对比实验活动教学应注意对学生进行探究方法和策略的指导,让动手活动成为学生思维活动的载体。
  一、确定研究问题,要学会选择加工
  小学生进行的探究,实质上就是将科学领域科学家的探究引入课堂,使学生像科学家那样“真刀真枪做科学”。[英]威尼-哈恩对儿童“问题”的分类:(1)表现兴趣的问题;(2)获取信息的问题;(3)具有复杂性和哲学性的问题;(4)儿童可进行调查的问题,即科学教育中最具有价值的问题。对学生提出感兴趣的问题,需要引导学生进行甄别、选择,舍去非科学的问题和目前条件和学生能力无法研究的问题,留下可以研究的问题。有的研究内容需要对研究问题进行选择加工,以适合学生研究。
  苏教版六上《洗衣服的学问》一课有个研究问题:“哪种洗涤用品的效果好?”这个问题无法直接研究,就需要对问题再加工,明确实验对象,用什么洗涤用品,去除什么样的污渍。从而将问题转化为“肥皂和洗衣粉去除油渍哪个效果好?”此教例问题的设计,前者属于开放性的问题,后者属于封闭性的问题。在小学生科学探究中,只有将开放性的问题转化为封闭性的问题,学生才能进行具体地科学探究活动。这其中需要学生的思维参与。
  二、选择研究因素,要根据经验假设
  科学研究要从学生生活实际出发,学生不是一张白纸,他们是带着生活经验来研究问题的。在实验教学中教师要培养学生有根据地假设,寻找相关因素,剔除无关因素。在学生提出假设后,我总会让学生说说为什么这样认为,有什么理由。就是要培养学生有根据地猜想假设,不是随便乱猜的。选择研究因素,确立变量、控制变量的过程对于刚接触对比实验的小学生来说是困难的。我就注意让学生明确只有只改变一个条件,那么结果和变量之间才有因果关系,以及对比实验为什么要遵循公平价值,所以每次只能改变一个条件,其余条件都要相同。
  在研究“蒸发的快慢与什么因素有关”的实验中,学生根据生活晾晒衣服的经验会提出可能与温度、风、表面积等因素有关。这时提问:要做几组试验?每组试验这三个条件都改变行不行?为什么?学生交流后,明确如果改变不止一个条件那就不知道结果到底是哪个因素造成的。再追问:要研究表面积大小是不是影响蒸发快慢,是不是只要做到两滩水一个面积大一个面积小就可以了?公不公平?怎样做才公平?要注意哪些方面?这个思维、讨论再思维的过程实际上是渗透了对相关的所有变量的控制过程,让学生体会到公平原则的重要性。
  三、设计对比实验,要明确实验方法
  在真正弄清了为什么要控制变量,要控制哪些变量之后,设计实验的步骤对于学生就清晰起来,但这时教师往往忽略了让学生明确如何控制变量。例如苏教版五(上)《电磁铁》一课,在研究电磁铁磁力大小与哪些因素有关的实验中,五年级学生已经掌握一定的对比实验方法。学生想研究铁钉粗细是不是与电磁铁磁力大小有关,已经有意识需要保证导线粗细、导线圈数、电池节数等因素相同,教师这时需要追问:如何保证这些因素相同?学生就会注意到“要用同一根导线绕相同的圈数”,“用同一节电池”。这时出现了新的问题:第一次实验用过的电池,第二次用和原来还一样么?如何解决?可见这样的对变量如何控制的思维过程,对培养学生严谨的探究方法、探究态度是非常有帮助的。
  四、得出正确结论,要凭借事实说话
  科学结论不能是一次数据就能概括出来的,教师应注重对学生进行同一实验反复做几次,用多组数据分析的意识渗透。在实验中分析数据往往会出现很多问题。关于数据分析,章鼎儿老师这样认为:“在正确实验的基础上,是怎样就怎样,应尊重数据,用事实说话。”所以当几次实验数据表现不同的规律时,要去找原因;当数据结果数值差距较大时,那么这次实验最起码把结果锁定到了一个区间之内;当数据证明研究因素是无关因素时,那么这次实验就排除了一个因素。因此,学生的探究没有失败了一说,只要是有思维、有方法的实验给学生带来的收获都是巨大的。
  《研究摆》一课,学生通过实验发现摆的快慢与摆角无关时,很多时候学生会表现出沮丧的情绪,感觉忙了半天白做了,“失败”了。教师在这时要充分肯定这一研究的成果,因为他们实验方法明确、数据精确,同时也排除了一个因素,得到正确的结论,是非常了不起的。孩子们明白了这也是成功的研究,也明白了假设不一定正确,正确的结论必须通过多次实验得来。
  综上所述,科学探究绝不是让学生动动手,做做实验而已;在探究的每一个环节都要伴随学生的自主思维、自主探究的学习活动。如此,才有利于学生对科学本质的理解,有利于他们学会寻找解决问题的策略,达到培养学生科学素养的目的。

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