芻議實驗教學中的理性思維

在小學科學教學中，實驗是引導學生認識科學、理解科學的一個重要途徑，作為一種非常重要的探究方式被廣泛應用。實驗能夠向人們提供無可置辯的事實，讓人們依據這些事實來判斷假設的是與非，這樣的力量是純粹的思辨做不到的。那么，實驗是不是沒有思維的一種操作過程和形式呢？答案是否定的。但是，在我們的科學課堂上，這個問題往往被忽視，將實驗機械化、簡單化的現象大量存在，使實驗教學變成了一種去思維化、按既定步驟走完過程的形式。

在教學中，我們經常看到，老師提出某個問題之后，通常會問學生：怎樣來解決這個問題呢？全班同學會異口同聲地回答：做實驗！接下來的過程就很清楚了，教師為學生提供實驗所需要的各種材料，讓學生按照規定的實驗步驟進行操作，往往還會出示一段“溫馨提示”，以幫助學生順利做完實驗。

這樣的一個實驗教學流程給了我們什么樣的警示呢？我們是不是應該思考“實驗究竟是什么”的問題？把上述流程重新梳理一下，便會發現教學中的一個重大缺陷，那就是當老師提出“怎樣來解決問題”時，學生會說“做實驗”，并且老師也會予以認可，因為學生的回答正好符合老師的準備和預期。

事實上，解決一個問題首先需要的是思考，而不是馬上進入實驗操作，只有當思考問題到一定程度并產生某種假設時，才會設想通過一定的形式來解決，這種形式可能就是實驗。要進行實驗，就必須根據之前的所思所想來進行實驗設計，并通過實驗來證明自己的想法。這樣的一個過程就是實驗活動的第一個階段，即選題與構思階段。

這樣看來，實驗就不是簡單地按照一個既定的步驟和要求做做規定動作的事情了。因為選題與構思階段也是實驗的組成部分，是關鍵的準備階段，這一階段需要大量思維活動的參與，之后相繼展開的活動依然離不開思維活動的主導。比如，在第一階段之后，就會進入到實驗實施過程，這個過程的成功與否，核心的影響要素就是對實驗構思的思維程度。當實驗做完之后，還有一個與第一階段同樣關鍵的過程——實驗的解釋階段，即實驗結果的處理、解釋和概括，這個階段更需要理性思維的參與。

由此可見，實驗教學并不是一種單一操作流程的教學和簡單重復，實驗教學有非常明顯的三個階段，這三個階段都離不開理性思維，理性思維越充分，實驗才可能更有序。在實際的實驗教學中，許多老師更多的把目光集中在第二階段，也就是實驗的實際操作階段，而忽略了第一和第三階段，即實驗的選題與構思和實驗的解釋。這樣的教學選擇往往會讓學生缺乏對實驗的正確認識與理解，也會導致在具體實驗展開過程中的非實驗行為的大量發生。為什么這樣講呢？我們不妨來看兩個例子：

例1：電路中出現了故障，怎樣進行檢測呢？

在課堂教學中，通常會利用電路故障檢測器來進行檢測。某教師為學生提供了一個裝置，包括兩個燈座，一個開關，若干導線，并將其中一個燈座下方的螺絲松動，使其不能正常連接，形成故障。然后讓學生利用自制的電路檢測器找出電路中的故障。全班同學分為8個小組迅速展開了實驗活動，5分鐘后交流，出現了以下有代表性的發言：

生：我們首先把檢測器接到燈座上，發現小燈泡不能亮，檢查以后發現是下面的螺絲松掉了，我們一下子就知道了電路的故障就在這里。

師：你們一下子就找到了故障，真了不起！

生：我們先檢測線路中的導線，發現沒有問題。然后又檢查開關，也沒有問題，所以我們肯定故障一定是在燈座上。

師：你們很聰明，用排除法找到了故障。

生：我們小組把所有的組件都檢查了，發現故障是在燈座的下方。

師：雖然很復雜，但也找到了故障，也不錯。

這是一個很有意思的教學過程，從中可以發現教師和學生的一個共同點，那就是以找出電路中的故障為目的，都沒有深入思考怎么樣找才更為科學、有效，也就是在實驗活動的準備階段和解釋階段，特別是準備階段缺乏理性思維的過程。表面上看故障都找出來了，但實驗活動的盲目性、無序性卻普遍存在，找到故障的過程有的有運氣的成分，有的缺乏縝密的思考，有的欠缺對實驗過程的反思。

從教師評價學生的實驗結果來看，設置了一個電路故障只有教師本人知道，這種先知先覺主導了教師的思維，在潛意識里形成了“找到一個故障就找到了電路的故障”的慣性思維，忽略了引導學生在面對整個電路時，思考故障的不唯一性。

從學生的角度來講，有兩種情況：一是靠運氣一下子找到了一處故障，就判定電路中的故障已經全部找到，而沒有后續的實驗檢測來證明自己的這種判斷；二是雖然一一進行了檢測，但從學生的描述來看，檢測的過程是無序的，也就是說沒有一個提前思考好的逐一檢測順序，比如從正極開始到負極結束等。

綜合起來看，無論是教師還是學生，在檢測電路中的故障這一實驗活動中，缺乏的不是檢測故障的操作技能，而是檢測故障的理性思維。所以，在檢測過程中出現這樣或那樣的問題也就不足為怪了。如果實驗活動之前有嚴密的思考，檢測的過程也就自然會嚴謹一些。

例2：探究電磁鐵的磁力

在通過實驗探究電磁鐵磁力的大小與哪些因素有關時，學生通過改變線圈的匝數，發現電磁鐵的磁力也在改變。

師：通過實驗，你們發現了什么？

生：線圈的匝數越多，電磁鐵的磁力越大。

師：對，由此可見，電磁鐵的磁力大小與線圈的匝數是有關系的。

從師生的對話中，似乎看不出有什么問題，但仔細斟酌，我們會發現，無論是教師還是學生，都把“在不改變電流大小的情況下”這個前提條件忽略了。從表面上看，只是表述不夠嚴謹的問題，但為什么會出現這樣的問題呢？究其根本，其實還是在實驗的構思階段，對理性思維重視不夠。因為前面的思考不夠，后面的表述自然也就“傷殘”了。這樣的“傷殘”多了、久了，學生對實驗的認識與理解也就偏了、差了，學生科學思維能力的培養也會出現問題。

實驗教學中，這樣的例子還有很多，分析其原由，都是因為重操作技能而忽視理性思維所致，所以，加強實驗教學中理性思維的引導與培養就顯得越來越重要。

1.完整認識實驗活動的各個階段，而不是僅僅把重心放在實驗操作上

必須重視實驗準備和實驗解釋兩個環節中的理性思維活動。在科學家的實驗活動中，這些環節是倍受關注的，比如英國著名動物病理學家貝弗里奇就說：“最有成就的實驗家常常是這樣的人：他們事先對課題加以周密思考，并將課題分為若干關鍵的問題，然后精心設計為這些問題提供答案的實驗。一個關鍵性的實驗能得出符合一種假說而不符合另一種假說的結果。”學生的實驗雖不能完全與科學家的實驗同日而語，但就實驗教學而言，科學課堂應該給予學生這樣對待實驗的經歷和智慧，這也是把實驗教學的價值真正體現出來的關鍵所在。

2.實驗中理性思維的培養要循序漸進，不可操之過急

對小學生的科學學習活動而言，在實驗中培養理性思維，首先關注的并不是理性思維的正確或深刻的問題，而是實驗過程中的思維習慣問題。也就是說，從一開始，就不能為了做實驗而做實驗，而要把實驗與解決問題結合起來，逐步養成“在思考的前提下去做實驗”的良好習慣，讓實驗在自身已有的科學認識基礎之上展開，在不斷實驗的經歷中豐富自己的科學認識。

3.要注重創新實驗能力的培養

實驗教學中，學生所接觸到的大量實驗都是相對固定的實驗內容，這種規定性的實驗學習是必須的，也是基礎性的要求。但實驗的本真是為了解決問題、尋求答案，這就意味著實驗教學要給出一定的空間，讓學生對一些自己感興趣的問題進行研究，這樣的研究沒有固定的實驗模式，必須在自己理性思維的基礎上進行實驗創新。這種創新可能只是一些小改動，也可能是全新的思考，但只要是圍繞選題進行構思與解釋，就是難能可貴的。也只有這樣，才能摒棄那些為了掌握幾個實驗流程而將實驗教學模式化、記憶化的弊端，使實驗教學的育人功能最大化。

湖北省宜昌市教科院

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