科学探究过程中思维定式的成因及对策

浙江宁波市北仑区小港实验学校 丁言君

罗贯中的《三国演义》中，诸葛亮巧设“空城计”，使得堂堂大将司马懿吃了思维定式的大亏。而在我们的科学探究教学中，同样也能看到学生因思维定式而造成的许多探究过程中的错误，它不仅会左右探究的过程，甚至还会对探究的结果产生影响。那么，我们该如何探知学生科学探究过程中消极的思维定式呢？该如何在日常的教学过程中弱化学生对思维定式的依赖呢？这些都是值得我们关注的话题。

一、以数据为证，探知学生思维的“异响”

在执教五年级下册《摆的研究》一课时，根据五年级已有的认知水平，笔者尝试了新的教学方法：从常见的摆钟引入对摆结构的认识，通过对教师的摆与各组学生自己组装的摆的速度差异，引发学生对“影响摆速度的因素”的思索，从而展开自主的探究活动。

教师让学生自己组装摆后，分工协作，测出摆30秒摆的次数，问：观察数据，你发现了什么？

生：各个组摆的速度有快有慢。

生：都比较接近30 秒30 下，可又不完全相同。（摆长相对比较接近）

教师继而追问：为什么摆的速度会不一样呢？摆的速度究竟和哪些因素有关呢？

随后，教师让学生进行15 分钟的自主探究。而教师在这过程中根据学生的需求提供研究表格，并以小纸条温馨提示，纠正学生探究过程中的小错误。

在巡视学生自主探究的过程中，笔者发现第10 组的研究热情很高，数据也很快被整理了出来。于是，各组交流数据的时候，他们首先作为代表进行了汇报。但当他们的数据呈现在黑板上时，笔者大吃一惊。

摆的快慢可能与摆锤的质量有关

分析数据：轻摆锤的摆每10秒钟摆了10 次，重摆锤的摆每10秒钟摆了10 次，所以，我们认为摆的速度与摆锤的重量无关。

小组研究时，记录的表格。

摆的快慢可能与摆锤的质量有关

分析数据：轻摆锤的摆每10秒钟摆了9 次，重摆锤的摆每10秒钟摆了10 次，所以，我们认为摆的速度与摆锤的质量有关。

全班交流时，呈现的表格。

比较两个表格中加粗部分的数据，很明显，数据被人为地篡改了。同时，结合我们常用的取中间值的数据提取方法，这个数据的变更，使实验的结论发生了根本性的转变。一个本与摆的速度无关的因素（摆锤的质量），转眼就变成了影响摆的速度的因素。

当笔者充满疑惑，再三询问第10组的想法后，记录员说了实话：在实验结束后，大家都觉得摆锤质量应该是会影响摆的速度的，所以最后变更了一下数据。修改数据，以使数据“符合”结论。

二、以课堂为镜，寻觅“篡改数据”的根源

学生为什么要去篡改数据？为什么教师的问题这么容易误导学生的思维。

细细推敲，课堂上，学生的数据偏差和教师的问题“误导”，都仅仅是在实验数据和结论形成的过程中起了一个错误的导向性作用。但最终“篡改”数据，更改结论，牵着自己跟着教师、跟着别的同学“思路”走的，恰恰是思维定式。消极的思维定式是束缚创造性思维的枷锁。

结合本课分析学生篡改数据的原因，首先，是原有知识的影响。学生普遍认为重的摆锤和大的幅度都会为摆带来额外的速度加成，从而加快摆的速度。其次，是学生揣摩教师的问题，结合以往经验分析得出，教师想要的结论是摆锤质量会影响摆的速度。学生越来越会察言观色，于是越来越容易掉进教师有意、无意设置的陷阱里。最后，传统的趋众心理也不容小视，同伴的意见很容易左右学生自己的结论。现在有个性的学生很多，但有独立见解的学生却并不多，有独立见解并能通过数据、事例来坚持自己观点的学生更是凤毛麟角。

因此，在本次研究中，学生思维定式的成因除了生活经验的干扰，还有迷信权威、揣摩教师想法，以及趋众心理的影响。

三、以学生为本，突破学生消极的思维定式

那么，在科学教学中，如何打破消极思维定式的壁垒，笔者觉得可以在以下几点进行努力和尝试。

1.理清课堂脉络，明晰问题指向

教师应该以严谨的态度对待每一堂科学课。除了“吃”透教材、巧妙预设，更重要的是在“备学生”上下足功夫。随着新课程的深入，“学生不是一张白纸”的理念深入人心，我们也越来越意识到发掘学生前知识来为新学知识服务的重要性和有效性。然而在这过程中，更多的人考虑到的是，发掘有价值的前知识和积极的思维定式，往往忽略了如何去避免消极的思维定式，避免前知识对新学内容的冲击。

如同在这《摆的研究》一课中，教师虽然预设到了，学生根据固有的经验会认为摆的质量和摆幅会影响摆的速度。但对这种思维在学生中的深刻程度，以及对后续实验的影响力，考虑不够周到，引导难言有效。

试想，如果把问题改成：“摆的速度究竟和什么因素有关，和哪些因素无关呢？”让学生在研究有关因素的同时，暗示无关因素的存在，问题的指向性更强，相信在本课的研究中，篡改数据的事情也许就能避免，学生消极的思维定式也容易被突破。

教师模糊的提问、不够严谨的引导，都会激化学生消极的思维定式，将教学带入无价值的误区。因此，我们在备课时更应该考虑周全，预设充分。

2.善于铺设伏笔，谨防片面经验

从科学课程的整体结构来看，小学科学是遵循儿童学习的认识规律，依照由浅入深、由易到难的原则来编排的，其知识的传授是分阶段进行的。起始知识，甚至是整个小学阶段大都是单一或不全面的，因此在教学中要防止因过早地下结论或简单地归纳出片面的经验，而干扰了学生今后的学习，形成消极的思维定式。

如在《摆的研究》一课中，学生会发现摆的速度与摆的幅度无关。但在深入地研究之后，学生会知道摆的幅度超过一定值的时候，还是会对摆的速度产生一定的影响。这就要求教师在授课时有所交代，即“以后我们还将更深入地研究摆的速度与各因素之间的关系，今天的课只是起点而不是终点。”这样，为今后知识的延伸埋下了“伏笔”。

这样的伏笔不仅有利于消除学生消极的思维定式，更展现了科学发展的客观规律。因为，科学是发展的，是一个动态的过程。任何结论都可能在未来的某一天得到新的补充、完善，科学的车轮才能滚滚向前。

3.勇于质疑权威，凝练团队智慧

学生在漫长的学习过程中，常受教师、教材的限制，即对课本、教师盲目信任，进而不断淡化了主动思考的意识。我们应该更积极地倡导学生不要迷信教材和教师的权威，善于设“疑”，善于用自己的头脑去思考问题、分析问题，从而内化成自己的真知灼见。当然，“疑”不能是盲目的怀疑和否定一切。

因此，在课堂教学过程中，我们应时常引导学生进行小组、同桌、师生辩论，在这过程中相互补充、相互完善，改变思维的方向和角度，寻觅解决问题的不同方法。引导学生对同桌、小组同学、教师的解题思路和解题方法提出不同的见解，并按要求对其自己提出的观点能做到自圆其说，做到以理服人。

4.淡化统一答案，倡导评价多元

不可否认，目前各学科过多的标准化试题和一刀切的答案，切除的是学生创新的思维和质疑的精神。但我们应该意识到，很多试题答案的单一，仅仅是为了批改的便利，而它正以狭隘的视野严重阻碍了学生思维的发展。

在科学课堂上，应充分发掘科学教材中蕴涵着的丰富的创造思维和创造意识的因素及材料，进行创造性思维训练；抓住教材的“异点”进行发散思维训练；抓住教材的“疑点”进行求异思维训练。

在平时的练习和试题的编撰过程中，多一些学生思维的空间，让学生学会“一题多解”和“一解多题”。强化对旧知识的理解，增强旧认识结构的可利用性和条理性，实实在在地垒筑创新思维的支点，促进思维出现“举一反三”“触类旁通”的优化趋势。对学生个性化的解答多给一些指导的机会，对学生看似“不着边际”的论述多一些宽容、多一点耐心。