刍议实验教学中的理性思维

在小学科学教学中，实验是引导学生认识科学、理解科学的一个重要途径，作为一种非常重要的探究方式被广泛应用。实验能够向人们提供无可置辩的事实，让人们依据这些事实来判断假设的是与非，这样的力量是纯粹的思辨做不到的。那么，实验是不是没有思维的一种操作过程和形式呢？答案是否定的。但是，在我们的科学课堂上，这个问题往往被忽视，将实验机械化、简单化的现象大量存在，使实验教学变成了一种去思维化、按既定步骤走完过程的形式。

在教学中，我们经常看到，老师提出某个问题之后，通常会问学生：怎样来解决这个问题呢？全班同学会异口同声地回答：做实验！接下来的过程就很清楚了，教师为学生提供实验所需要的各种材料，让学生按照规定的实验步骤进行操作，往往还会出示一段“温馨提示”，以帮助学生顺利做完实验。

这样的一个实验教学流程给了我们什么样的警示呢？我们是不是应该思考“实验究竟是什么”的问题？把上述流程重新梳理一下，便会发现教学中的一个重大缺陷，那就是当老师提出“怎样来解决问题”时，学生会说“做实验”，并且老师也会予以认可，因为学生的回答正好符合老师的准备和预期。

事实上，解决一个问题首先需要的是思考，而不是马上进入实验操作，只有当思考问题到一定程度并产生某种假设时，才会设想通过一定的形式来解决，这种形式可能就是实验。要进行实验，就必须根据之前的所思所想来进行实验设计，并通过实验来证明自己的想法。这样的一个过程就是实验活动的第一个阶段，即选题与构思阶段。

这样看来，实验就不是简单地按照一个既定的步骤和要求做做规定动作的事情了。因为选题与构思阶段也是实验的组成部分，是关键的准备阶段，这一阶段需要大量思维活动的参与，之后相继展开的活动依然离不开思维活动的主导。比如，在第一阶段之后，就会进入到实验实施过程，这个过程的成功与否，核心的影响要素就是对实验构思的思维程度。当实验做完之后，还有一个与第一阶段同样关键的过程——实验的解释阶段，即实验结果的处理、解释和概括，这个阶段更需要理性思维的参与。

由此可见，实验教学并不是一种单一操作流程的教学和简单重复，实验教学有非常明显的三个阶段，这三个阶段都离不开理性思维，理性思维越充分，实验才可能更有序。在实际的实验教学中，许多老师更多的把目光集中在第二阶段，也就是实验的实际操作阶段，而忽略了第一和第三阶段，即实验的选题与构思和实验的解释。这样的教学选择往往会让学生缺乏对实验的正确认识与理解，也会导致在具体实验展开过程中的非实验行为的大量发生。为什么这样讲呢？我们不妨来看两个例子：

例1：电路中出现了故障，怎样进行检测呢？

在课堂教学中，通常会利用电路故障检测器来进行检测。某教师为学生提供了一个装置，包括两个灯座，一个开关，若干导线，并将其中一个灯座下方的螺丝松动，使其不能正常连接，形成故障。然后让学生利用自制的电路检测器找出电路中的故障。全班同学分为8个小组迅速展开了实验活动，5分钟后交流，出现了以下有代表性的发言：

生：我们首先把检测器接到灯座上，发现小灯泡不能亮，检查以后发现是下面的螺丝松掉了，我们一下子就知道了电路的故障就在这里。

师：你们一下子就找到了故障，真了不起！

生：我们先检测线路中的导线，发现没有问题。然后又检查开关，也没有问题，所以我们肯定故障一定是在灯座上。

师：你们很聪明，用排除法找到了故障。

生：我们小组把所有的组件都检查了，发现故障是在灯座的下方。

师：虽然很复杂，但也找到了故障，也不错。

这是一个很有意思的教学过程，从中可以发现教师和学生的一个共同点，那就是以找出电路中的故障为目的，都没有深入思考怎么样找才更为科学、有效，也就是在实验活动的准备阶段和解释阶段，特别是准备阶段缺乏理性思维的过程。表面上看故障都找出来了，但实验活动的盲目性、无序性却普遍存在，找到故障的过程有的有运气的成分，有的缺乏缜密的思考，有的欠缺对实验过程的反思。

从教师评价学生的实验结果来看，设置了一个电路故障只有教师本人知道，这种先知先觉主导了教师的思维，在潜意识里形成了“找到一个故障就找到了电路的故障”的惯性思维，忽略了引导学生在面对整个电路时，思考故障的不唯一性。

从学生的角度来讲，有两种情况：一是靠运气一下子找到了一处故障，就判定电路中的故障已经全部找到，而没有后续的实验检测来证明自己的这种判断；二是虽然一一进行了检测，但从学生的描述来看，检测的过程是无序的，也就是说没有一个提前思考好的逐一检测顺序，比如从正极开始到负极结束等。

综合起来看，无论是教师还是学生，在检测电路中的故障这一实验活动中，缺乏的不是检测故障的操作技能，而是检测故障的理性思维。所以，在检测过程中出现这样或那样的问题也就不足为怪了。如果实验活动之前有严密的思考，检测的过程也就自然会严谨一些。

例2：探究电磁铁的磁力

在通过实验探究电磁铁磁力的大小与哪些因素有关时，学生通过改变线圈的匝数，发现电磁铁的磁力也在改变。

师：通过实验，你们发现了什么？

生：线圈的匝数越多，电磁铁的磁力越大。

师：对，由此可见，电磁铁的磁力大小与线圈的匝数是有关系的。

从师生的对话中，似乎看不出有什么问题，但仔细斟酌，我们会发现，无论是教师还是学生，都把“在不改变电流大小的情况下”这个前提条件忽略了。从表面上看，只是表述不够严谨的问题，但为什么会出现这样的问题呢？究其根本，其实还是在实验的构思阶段，对理性思维重视不够。因为前面的思考不够，后面的表述自然也就“伤残”了。这样的“伤残”多了、久了，学生对实验的认识与理解也就偏了、差了，学生科学思维能力的培养也会出现问题。

实验教学中，这样的例子还有很多，分析其原由，都是因为重操作技能而忽视理性思维所致，所以，加强实验教学中理性思维的引导与培养就显得越来越重要。

1.完整认识实验活动的各个阶段，而不是仅仅把重心放在实验操作上

必须重视实验准备和实验解释两个环节中的理性思维活动。在科学家的实验活动中，这些环节是倍受关注的，比如英国著名动物病理学家贝弗里奇就说：“最有成就的实验家常常是这样的人：他们事先对课题加以周密思考，并将课题分为若干关键的问题，然后精心设计为这些问题提供答案的实验。一个关键性的实验能得出符合一种假说而不符合另一种假说的结果。”学生的实验虽不能完全与科学家的实验同日而语，但就实验教学而言，科学课堂应该给予学生这样对待实验的经历和智慧，这也是把实验教学的价值真正体现出来的关键所在。

2.实验中理性思维的培养要循序渐进，不可操之过急

对小学生的科学学习活动而言，在实验中培养理性思维，首先关注的并不是理性思维的正确或深刻的问题，而是实验过程中的思维习惯问题。也就是说，从一开始，就不能为了做实验而做实验，而要把实验与解决问题结合起来，逐步养成“在思考的前提下去做实验”的良好习惯，让实验在自身已有的科学认识基础之上展开，在不断实验的经历中丰富自己的科学认识。

3.要注重创新实验能力的培养

实验教学中，学生所接触到的大量实验都是相对固定的实验内容，这种规定性的实验学习是必须的，也是基础性的要求。但实验的本真是为了解决问题、寻求答案，这就意味着实验教学要给出一定的空间，让学生对一些自己感兴趣的问题进行研究，这样的研究没有固定的实验模式，必须在自己理性思维的基础上进行实验创新。这种创新可能只是一些小改动，也可能是全新的思考，但只要是围绕选题进行构思与解释，就是难能可贵的。也只有这样，才能摒弃那些为了掌握几个实验流程而将实验教学模式化、记忆化的弊端，使实验教学的育人功能最大化。

湖北省宜昌市教科院

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