動手又動腦 探究亦思辨

◇姚益明

當前小學科學課上，學生在實驗操作過程中，往往呈現出一種“動手不動腦”的狀態。這樣的實驗形式僅僅為知識目標的達成服務，忽視了技能、過程與方法及情感、態度、價值觀的落實，使得實驗本身應有的“四維目標”載體功能缺失。本文以“以學定教”的課堂教學理念為指導，從實驗方案設計、實驗條件控制及實驗異常現象分析等幾個角度挖掘實驗中的思維點，引導學生走出“動手不動腦”的誤區，達到既動手又動腦的目的。

實驗教學是課堂教學的重要組成部分，探究是培養學生實驗操作能力和創新精神的重要途徑，但是，很多老師并沒有真正理解探究的意義，以為只要學生親自動手了就是探究，脫離了對學生的動腦的訓練。實際上，動手是為了讓學生在這個過程中學會動腦，如果只注重動手而忽視了動腦，勢必阻礙學生思維能力的發展。

在實驗課教學中，我們要根據學生的實際情況，積極引導學生走出“動手不動腦”的誤區，讓學生在實驗中不僅能學習知識，而且能運用知識，使學生的綜合設計能力和思維能力得到最大發展，真正發揮出實驗教學的載體功能，讓學生在動手的同時學會動腦。

一、設計方案時，引發思辨

只有當學生明確了要做什么、怎么做，實驗教學才能順利地進行下去。探究學習并非僅限于在學生動手操作下實施。在實驗方案設計過程中，教師是實驗活動的參與者與調控者，要引導學生積極動腦，思考怎樣實驗；在討論制定實驗方案以及在反復實驗過程中，要鼓勵學生收集、分析相關的信息數據，得出實驗結論。在這個過程中教師要特別注意啟發“度”的把握，太少，學生困難大；太過，則限制了學生。

如在研究“不同斜面的坡度”時，因為剛做了“斜面能省力”這一實驗，教師趁熱打鐵，用課件出示“實驗名稱”“預測”“實驗步驟”與“溫馨提示”等四項內容，讓學生通過小組討論，完成這一份實驗設計，五分鐘以后進行交流完善。這樣的實驗設計方案來自學生，正因為他們動腦了，所以在接下來的動手過程中便顯得輕而易舉，再不會因沒有聽清楚實驗方法而喊“救兵”了，同時也極大地提高了學生的興趣，緊緊抓住了學生的注意力達到最佳的實驗指導效果。

簡單的方案學生會設計好，而對于較難的實驗，教師要引導學生設計，但不管怎樣的方案，教師都不要急于評價，應創設出適宜的情境，讓學生在爭論中選擇優化方案。這樣不僅能達到對知識的融會貫通，也提升了學生的發散性思維。

又如：在研究杠桿的平衡實驗中，教師以學生熟悉的蹺蹺板為例，提出蹺蹺板須滿足什么條件才能平衡？

經過討論后學生一致認為：重的人離支點近一些，輕的人離支點遠一些。

我們現在要在實驗室里研究杠桿的平衡條件，應該怎樣設計實驗？（已知實驗器材）

生1：先讓杠桿處于靜止狀態，再掛鉤碼使杠桿再次處于靜止狀態。

生2：不行，傾斜的靜止就不行，無法確定用力點到支點的距離，一定要水平靜止。（很好地解釋了杠桿為什么要水平靜止。）

生3：有理。然后在兩邊掛鉤碼，使杠桿再次平衡，記下鉤碼數和用力點到支點的距離。

生4：鉤碼要是不同個數，而且要多次實驗，這樣才能得出一般性的結論。

生5：另一側用彈簧秤拉也可以。

生6：在同側拉也可以，但方向要向上。

在學生自己的不斷補充中，方案不斷完善，難點也逐個攻破。他們在動手之前很好地動腦設計出了自己的實驗方案。

二、變量控制中，展開思辨

在實際實驗中會有很多的變量，研究某一條件時就需要控制其他條件不變，否則無法得出科學的結論。在探究活動的過程中，小學生對實驗條件的控制的意識不強，在實驗之前讓學生討論怎樣控制實驗中的應變量與自變量，能激發學生動腦的積極性。

如：一位老師上的《誰流得更快一些》很出色地將變量的有關概念滲透到了充滿于兒童情趣的探究活動中。這堂課的活動是讓三年級學生比較食用油、水、洗潔精三種液體誰流得更快一些。活動之前，老師讓學生討論一個比賽方案，特別強調了比賽一定要公平公正。于是，孩子們積極思考，馬上就想出了讓比賽公平公正的方法，有的學生說，在玻璃上滴的洗潔精、水和食用油的量要一樣多；有的學生則說，三種液體要在同一條直線上開始流才公平；還有學生說，三種液體流動比賽要同時開始，所以，滴好以后，將玻璃一端抬起來，不能有傾斜，這樣比賽才公正……實際上，老師就是用通俗易懂的方法告訴學生，在這個實驗中，只有三種液體是可以改變的，而且要控制好滴在玻璃上的洗潔精、水和食用油的量，其他條件都要一樣，只有控制好這些變量后，才能使比賽公平公正。

如果我們科學老師從三年級開始就一點一點地滲透實驗條件的控制與關系，讓學生參與到實驗條件控制的討論中來，積極動腦思考，這對學生的發展也是極為有利的。

又如：在“種子萌發需要什么條件”的教學中，一位老師是這樣設計的：

師：影響種子萌發的主要條件有哪些？（溫度，水分，氧氣）。

師：如何設計實驗來證明呢？

生1：10 粒種子浸入水中，另10 粒加入適量的水。

生2：把20粒種子分別放入兩個瓶子里，都加入適量的水，一瓶放在常溫下，另一瓶放入冰箱里。

師：在第一個方案中，哪些條件改變了？（氧氣、水分）；第二個方案改變的條件是什么？（溫度、氧氣）。

師：實驗時有三個條件可以改變，需要控制兩個條件不變來研究第三個條件，所以需設計二組對照實驗。

小組討論后，最終設計出如下圖的對照實驗。

綠豆可用鐵絲固定。

A組可放置房間內。

B組可放置冰箱內。

通過實驗，在知識層面上，學生知道了綠豆種子萌發的條件和萌發的過程；在操作層面上，學生明確了控制變量的方法；在情感層面上，培養了學生的細致與持之以恒的品質，達成實驗教學的預設目標。除此之外，學生還有許多新的發現和收獲。如：在有光和無光條件下植物種子都能萌發，但有光條件下植物種子的胚芽底部和胚軸部分呈現紫紅色，且幼苗較為粗壯；而無光條件下植物種子的胚芽底部和胚軸部分顏色偏白，且幼苗細長。

從學生的實驗記錄中，不難看出學生在開展實驗的過程中，有許多意外的發現，這是教師傳授實驗所不能做到的；同時，也可以看出學生具有一定的觀察能力和思辨精神，如能得到教師的肯定鼓勵和多次訓練，加以鞏固后，就能提升為一種學習品質。

三、實驗意外處，引導思辨

學生在完成科學實驗時經常會遇到形形色色的異常現象，從傳統的眼光看來，這些情況是實驗的失敗，但從另一個角度看這又可能是好事，它可以轉換成為我們培養學生創新精神和實踐能力的寶貴資源。很多的異常實驗現象除人為的操作失誤以外，必定是事出有因，因此教師可以提供一些有效的研究方法引導學生進行自主探究，以得出科學的結論。

如：上《電和磁》一課時，一位老師由于準備材料時比較匆忙，將一些棄置不用的電路元件分給學生。上課之前，老師讓學生回憶電路連接方法，盡快點亮小燈泡。

師：同學們，請用老師給你們準備的材料點亮小燈泡，比一比，看哪組最快？

（學生開始以小組為單位連接電路了）

生：這是什么垃圾呀，怎么點不亮（一學生自言自語道）。

生：老師，我們組也不亮啊，這些材料好像有問題（又有一學生喊道）。

（老師巡視檢查發現問題，但不露聲色）

師：同學們，你們要細心哦，回憶一下我們以前學習過的知識，如果不亮，我們該怎么辦呢？

生：找原因。

師：對，老師相信你們。

（學生受了老師的鼓舞，更專注地投入到實驗）

生：老師，我的電線老化了。

生：我的接頭生銹了。

生：我的開關接觸不良。

生：我的電池沒電了。

……

（學生們開始整理電路：換條電線與接頭，如果接觸不良，則用手按著使之連接……）

生：亮了！亮了！（學生們的歡呼聲不絕于耳）

正所謂是撥開云霧見陽光，學生經歷“挫折”之后，會倍感成功的喜悅和學習樂趣的所在。學生的動手能力、探究能力、創造能力都有了新的飛躍。在實驗過程中指導學生積極動腦，學會及時發現異常現象，并查找原因，這對學生觀察、分析問題能力的培養有著非常積極的作用。

實際教學中，我們要以“以學定教”的理念為指導，從學生的實際出發，充分發揮實驗教學的優勢，通過各種途徑引導學生利用各種實驗器材，設計出更切實際的實驗方案，引導學生去探究和操作，使學生主動參與學習，讓實驗成為學生學習科學的鋪路石，真正做到“動手又動腦”。