科學實驗探究低效原因分析及有效策略研究

　　“科學探究的有效性”是指通過探究活動，讓學生獲得具體的進步或發展。這是每位科學教師組織每次科學探究活動所希望達到的目標。可在實際的教學中，教師雖認真備了課、精心準備了實驗器材，在實際探究時卻常常達不到預期的效果。為什么精心備了課、全力準備了材料，換來的卻是學生學習活動的低效？筆者認為主要有這些原因。
　　低效原因之一——重材料準備輕材料呈現結構性
　　《一杯水的觀察》一課的教學中，一教師給每個小組分發了“5個圓形透明塑料杯、1個方形透明塑料水槽、5支筷子、一瓶渾水和一瓶清水”。課始，學生看著桌上的材料馬上動手研究水的性質。他們把5支筷子扔在水里，然后好奇地看它像船一樣地漂。雖然教師一個勁地提醒學生仔細“看看桌上準備的材料”，可學生還是一意孤行地玩水。
　　課后問上課教師：這5支筷子有什么用？答是研究用筷子反映光在水中的折射現象。
　　反思：只重材料準備，忽略材料準備的結構性會造成探究活動的混亂和無序。“我聽說了，就忘了；看見了，就領會了；我做過了，就理解了。”這句話突出了做的重要性，深刻地提示了“探求的意義在于經歷”。然而教師在為學生準備實驗探究活動中所需的材料時，一定要考慮到材料的結構性和材料呈現的有序性。面對有結構的材料，學生會產生自主活動的沖動，產生科學問題，不需要教師的更多引導；而面對結構松散的材料時，學生則往往會陷入迷茫之中，或者產生與課題無關的興趣活動。案例中的“筷子”就是因為呈現的混亂或模糊而干擾了學生的探究方向，分散了學生的注意力。
　　低效原因之二——重探究自主輕探究有序
　　探究“怎樣加快溶解”有三組實驗，第一組是將肥皂放在熱水中；第二組是用筷子攪拌切成小塊的肥皂；第三組是將小塊肥皂碾碎，放在水中。因為有三組實驗且是對比實驗，所需材料很多。一教師在上課前，把這些材料全部展示給了學生，讓學生開始探究，結果造成了學生探究無從入手。
　　反思：只重探究自主，輕視探究的有序性會降低科學探究活動的效率。這一實驗，教師認為三組對比實驗非常簡單，只要給了學生相應的探究材料，讓學生圍繞著“怎樣讓物體在水中溶解得快”這一主題就可放手讓學生進行自主探究活動了，認為學生親歷了溶解的探究過程，就能實現知識的自我建構和自我理解，就是培養了學生的獨立解決科學問題的能力。雖然教師的理想和出發點是美好的，但就因忽視了探究的有序性，導致實驗松散，探究無序，從而不能達到理想的實驗效果。
　　低效原因之三——重形式輕實質
　　……
　　師：剛才這個罐子發出了聲音，咱們干脆就叫它發聲罐吧。（學生點頭認可）
　　師：哪個小組有辦法讓這個發生罐發出的聲音變大？
　　各小組討論。
　　組1：再加一個玻璃球，聲音就大了。
　　組2：再多加一些零星的小東西。
　　組3：我覺得東西加得越多，聲音就越大。
　　組4：搖得再猛烈一些。
　　……
　　師：大家說說，這些方法中，哪種方法最好？（小組意見子虛烏有，學生各執一詞，開始個體爭論）
　　反思：只重合作形式，不求合作方式，探究活動的效率反而會在熱熱鬧鬧中走過場。合作是新課程標準倡導的主要學習方式之一，因此科學教師應重視學生的合作學習。在實驗前，小組成員應合理分工，在實驗中協調合作，共同發揮才智制定方案，共同研究。在交流匯報時，發揮團隊優勢，取長補短，使小組成果能充分得到展示。以上案例中的合作明顯只是一種形式，教師提出小組討論，而實際一會兒時間學生就爭著回答，在回答中的答案其實是個人行為，沒有集體合作成果。教師只是關注了以小組為單位的合作探究形式，而沒有真正發揮好群體的智慧，沒有起到合作探究的效果，表面看起來很熱鬧，實際沒有真正合作，更沒有實驗探究的深度。
　　以上這些案例在平時科學探究活動中常有發生。這樣低效率的探究活動究其原因也是多方面的，那么如何提高實驗探究的有效性呢？筆者認為可以從以下幾方面著手。
　　1.培養情感態度——達成探究的有效性
　　情感態度是《科學課程標準》的總目標之一，滲透在每一單元的各篇教材中。情感態度是一個人科學素養的核心，只有具有濃厚、真實的情感態度，才能激情引趣，產生求知欲，對實驗探究產生濃厚的興趣。
　　上面案例二中有關“怎樣加快溶解”的知識，對于學生來說是生活中經常碰到的事情，但學生并不曾有意地以學習的形式去研究它。把這些問題擺在課堂上，讓學生親自去探究，學生感到既熟悉又新鮮，學習熱情很高漲。然而教學的目的并不是單純讓學生復制已有的生活經驗，不是只知道攪拌、用熱水、碾碎的方法加快溶解，而是以這些知識的認知過程為載體，培養學生控制對比實驗中的變量與不變量。教師先大張旗鼓表揚學生原有的豐富的生活經驗，然后有意識地將本次實驗探究的目的告之學生，并鼓勵學生大膽地進行更周密的實驗活動，挑戰和超越原有的經驗，從而使學生明確科學實驗是有趣嚴謹又具有挑戰性的活動。這樣學生從情感上就認同了教師組織活動的目的意義，從而體會到科學探究的價值。學生心中有了這桿秤，探究活動就會變得可近可親，探究的有效性也就有了情感保障。
　　2.激發探究動機——達成參與的有效性
　　小學生的心理尚未成熟、自我意識和自控學習能力有待發展，他們的學習動機更需要教師去激發和調動。如果科學課上學生有了恒定的、持久的探究動機，那么他們的探究活動就不再是強制性的，也不需要外在條件的誘惑，而是自覺的、積極主動的，探究活動的有效性就能得到保證。
　　我們知道，每個學生都有強烈的好奇心和求知欲。當學生有了好奇心，凡事都會問個“為什么”、“怎么樣”的時候，教師應精心培育，像發現課堂中的“閃光點”一樣，這會使學生加深對科學這門課的興趣。實驗探究指導時，首先讓學生說說他們已認識的材料和新準備的材料，并試著追問：知道這些材料能幫助我們探究什么？如案例一中，當探究活動開始之前，教師先讓學生猜猜準備的材料可以用來探究什么，這樣，學生的注意力會很快地集中起來，他們會對這些材料與教材探究問題產生好奇心，激發出探究的動機和熱情，有利于提高課堂教學效率。其次，教師在激發學生的這種好奇心的同時，也在無形之中形成了學生對科學探究的強烈求知欲。在動機的驅動下，學生會主動參與到探究中去，此時的教師應成為學生學習的促進者和指導者，幫助學生進行有意義的探究。第三，學習的內容不是給予的，必須讓學生親自探索、發現，并內化到自己的認知結構中。教師在教學中“盡可能保留一些使人興奮的觀念”，同時“引導學生自己去發現它”，使自己成為一個發現者。有效的科學探究來源于學生對科學學習的全程參與。
　　3.提供結構材料——達成建構的有效性
　　科學教學就是要讓學生去經歷探究活動。而科學實驗就必須要有材料。如果沒有材料，實驗就無法開展，探究就只能是紙上談兵。好材料是有效探究的保證，特別是有結構的材料可以大大提高探究的實效性。所謂有結構的材料，它是教師經過精心設計的典型教學材料的組合。這些材料的組合既具有趣味性，又能揭示與教學內容有關的一系列現象。它符合學生的年齡特征和認知規律，貼近學生的日常生活，體現教材的科學性。學生通過對材料的探索分析，形成完整的印象，獲得對事物的正確認識。如在教學“物體在水中是沉還是浮”中，教師為學生準備了木塊、石頭、泡沫塑料、胡蘿卜、鐵蓋、橡皮塊、回形針、牙簽、蠟燭等材料。有些能浮的，有些能沉的，有些既能沉也能浮的，還有一些大小相同、重量不同的球形材料一組5個；輕重相同、大小不同的立方體材料一組5個，用來探究物體沉浮的規律。這些有結構的材料集合在一起，為學生創造一個樂于實驗探究的條件。在實驗探究中，讓學生在經歷 “推測——驗證”的探究中完善物體沉浮的現象。學生通過這節課的觀察活動，認識到：“相同大小的物體，輕的容易浮，重的容易沉；輕重一樣的物體，大的容易浮，小的容易沉”；使學生進一步感到“體積大、重量輕的物體容易浮；體積小、重量重的物體容易沉”。從以上片段可以看到，有了生動有效的結構材料，有效地促進了學生自主參與學習的全過程，從而形成完整的知識，獲得對事物的正確認識。
　　四、明確分工職責——達成互動的有效性
　　科學實驗教學倡導合作性學習方式，由于學生之間存在知識、習慣、能力等方面的差異，因此應合理分工搭配，落實組內職責，使實驗能力強的學生得到更大進步，同時也使實驗能力相對弱的學生，得到及時的輔導和幫助，獲得鍛煉與提高，充分發揮實驗小組對實驗教學的作用，增強了學生之間的溝通交往和信息交流。
　　如在學期始，為班級學生按照他們的特長分組、分工，確定操作員、觀察員、記錄員、材料保管員等，讓學生人人有事做，事事有人管，并適時開展小組比賽，及時進行優秀小組活動的評價，然后或調整、輪崗，或小組重組，優化小組成員，使每一個小組成員都能團結友愛、和諧共處、互相協作，發揮最大的團隊作用，達成團隊合作互動的有效性。如以上“控制物體發出的聲音”案例中，如果教師事先強調一下小組的團隊活動，明確一下小組的分工，開展“哪個小組探究的方法多和好”的小組比賽活動，就不會在發言時面紅耳赤，固執地發表自己的“一家之言”，而忘了小組的共同意見。
　　（責編鐘嵐）