以实验探究促进学生思维进阶

汤春燕

摘要：在小学科学课堂中，实验探究能够帮助学生在正确理解科学理论知识、掌握实验操作方法的过程中，实现思维进阶。以实验探究促进学生思维进阶的具体着力点有：目标调试阶段，以实验探究为牵引，把脉思维;概念描述阶段，以实验探究为抓手，开启思维;任务完成阶段，以实验探究为支架，深化思维;评价跟进阶段，以实验探究为载体，拓展思维。

关键词：思维进阶;实验探究;科学课堂

教师在教学中要摸清学生的思维起点，找准思维关键点，设定思维进阶目标，设计思维进阶环节，逐阶引导，层层深入。在小学科学课堂教学中，实验探究能够帮助学生在正确理解科学理论知识、掌握实验操作方法的过程中，实现思维进阶。

笔者在执教苏教版小学科学四年级上册《摩擦力》一课时，尝试从目标调试阶段、概念描述阶段、任务完成阶段和评价跟进阶段入手，分析在日常的课堂教学中以实验探究促进学生思维进阶的具体做法。

一、目标调试阶段：以实验探究为牵引，把脉思维

教学目标是教学设计的原点。在制订教学目标时，教师应提前了解学生的前科学概念、学习能力、学习兴趣等情况，从而对教学目标做适当的调整，再根据教学目标合理分配教学的课时数与教学内容，设计难度适宜的实验，让学生以实验探究为牵引，动手动脑参与，激发学习兴趣，找准思维关键点。

《摩擦力》一课的原教学目标为：知道一个物体在另一个物体表面运动时会产生摩擦力;知道摩擦力的好处与坏处，并能够分析现实中的某些行为是增大还是减小摩擦力;能够用弹簧测力计测量物体在水平面做匀速直线运动时受到的摩擦力;能够探究影响摩擦力大小的因素，知道摩擦力的大小受接触面粗糙程度的影响;能够在教师的指导下研究如何减小液体的阻力，知道把物体做成流线型是减小液体或空气阻力的一种有效方法。

因为这一节课的教学内容较多，一般情况下教师会分2个课时讲授。大多数教师在第一课时会先教授教材中的四种摩擦现象，然后介绍测量摩擦力的方法，告知学生影响摩擦力大小的因素;第二课时会教授如何减小液体阻力，判断摩擦力的好处与坏处，以及生活中哪些行为是增大摩擦力，哪些行为是减少摩擦力。这样的分配看似合理，但是大部分时间都是教师的“直接告知”，忽视了学生思维能力的培养。笔者认为，在分配教学内容时，第一课时可以只介绍固体间的摩擦力，把物体在液体和空气中运动时产生摩擦力这部分内容放到第二课时更为合理。因为当学生对摩擦力的概念、性质、作用等有了充分的认知后，第二课时了解其他相关内容就高效得多。其次，测量物体在桌面上移动产生的摩擦力大小，大多数学生只会做，不会想，并不知道测量摩擦力的方法，发现不了影响摩擦力大小的因素。最后，影响摩擦力大小的因素有很多，课堂上如果只局限于探究接触面的粗糙程度，学生的思维就受到了限制，难以朝着高层次进阶。

由此，笔者借力实验探究，以学生思维进阶为指向，对本课的教学目标进行了优化：通过实验探究，分析、理解并概括摩擦力的产生条件及概念;学会用弹簧测力计测量物体在水平面做匀速直线运动时受到的摩擦力;能够用科学的方法设计对比实验来探究影响摩擦力大小的因素。如此，以实验探究为牵引，教学就找准了学生思维的关键点。

二、概念描述阶段：以实验探究为抓手，开启思维

在小学科学的课堂学习活动中，最吸引学生的应该就是实验操作了。教师可以设计、安排一些学生感兴趣的，与本节课教学内容相关的小实验，让学生自己动手操作，去探索和发现本节课的教学重难点。以实验探究为抓手，学生在学习任务和目标的驱使下，会主动进行观察，主动参与实验探究活动，形成自主学习的积极性，开启思维。

对于生活中的摩擦现象，学生能够说出一些，但是并不能具体地描述出什么是摩擦力，以及摩擦力大小、方向的具体概念。为了让学生较好地构建对摩擦力的认识，教师应该注重让学生经历实验探究过程，形成体验，加深认识。教学中，教师先让学生把一只手掌紧贴桌面，用力往前推，说说自己亲身体验后的感觉。学生体验后纷纷表示有一种“看不见的力量”，这种力量就是生活中常见的摩擦力。教师鼓励学生继续探究，手掌离开桌面往前推是否还能感受到摩擦力。学生体验后认为摩擦力的产生需要一定条件：两个物体要接触，还要动起来。之后，师生一起交流，探究出摩擦力的含义：一个物体在另一个物体表面运动时，两个物体的接触面会产生一种阻碍物体运动的力，这种力叫作摩擦力。在此基础上，教师又设计了刷子在桌面上滑动的实验探究活动，让学生动手操作，观察刷子向前、向后时的变化。学生操作完毕，教师播放刷子在桌面滑动时的视频，让学生结合实验探究经历与视频观察，谈谈想法。学生很快得出：刷子的毛和摩擦力的方向一样，都是向后的。

上述教学中，在学生对摩擦力一知半解的基礎上，教师先后组织了两次实验探究活动，让学生通过亲身体验，运用感官观察，搭建旧知与新知的联系，从而更加清楚地认识到：生活中处处都有摩擦力，摩擦力是真实存在的。针对学生对于摩擦力方向的困惑，教师引导学生结合实验探究与视频展示，由生活中常见的刷子与刷毛的运动，亲眼“见证”摩擦力的方向，把不可见变成可见，让学生直观形象地理解科学知识，近距离地感受科学与现实生活的密切联系，较好地开启了思维。

三、任务完成阶段：以实验探究为支架，深化思维

当学生思维得以有效开启后，教师有必要设计更为多元、深入的实验探究活动，让学生在完成实验探究活动的过程中逐步深化思维。思维深化阶段实验探究活动的设置，要能充分发挥学生的主观能动性，留足时间和空间，让他们充分地参与思考、比较、推理、判断等，自主理清实验过程，有条理、有目的地进行实验探究。

当学生对摩擦力的概念形成初步认知后，教师出示一张实验探究单（见图1），展示了一项更为复杂的实验探究活动，让学生探究同一个木块在同一个桌面上运动时产生的摩擦力是否会有不同，以解决“摩擦力的大小与什么因素有关？”的问题。

上述教学中，为了找到影响摩擦力大小的因素，学生需要经历三次“假设”，探寻保持摩擦力不变的条件、需要改变摩擦力的条件;需要尝试运用不同的实验材料，经历多次实验。在参与深度实验探究活动的过程中，学生的思维非常活跃。而且，教师在学生实验探究开始前就准备了弹簧测力计、长方体木块、钩码等实验材料。这些材料让学生的探究有了更多的创新空间，激发了学生更多的创意和灵感。同时，学生参与实验探究活动的过程中，教师巡视指导，鼓励他们积极提问并及时给予指导，也会同步就学生的实验探究进展给出自己的见解和建议。即使学生在实验探究中的做法或想法并不完善，教师也不急于否定，而是把巡视过程中发现的一些共性的问题在后续课堂上提出，组织全班学生一起想办法解决。在此起彼伏的头脑风暴中，学生争辩、分享、交流，观点和见解持续碰撞，智慧的火花频频迸发，逐步深化思维。

四、评价跟进阶段：以实验探究为载体，拓展思维

评价是从不同角度分析事物后得出的结论。在课堂教学中，评价的方式有很多种，如个人自评、小组互评、教师评价等。在科学课堂中，以实验探究为载体进行评价，可以启发学生将实验过程与课上所学的知识以及生活经验有机融合，全方位评价，由此让教师全面了解学生的想法，细化实验设计方案，提高学生的学习兴趣与课堂参与度;可以引出学生对实验探究的新发现，使学生从更多维的角度来思考和认识问题，拓展思维。

明确了摩擦力的概念，知道了影响摩擦力大小的原因，教师立足实验探究成果，组织学生小组交流分享各自的想法。之后，让其他小组作出至少一点评价。评价内容可以是对自己小组或其他小组实验优点的肯定，也可以是给自己小组或其他小组改进实验的建议。各小组汇报员按顺序分享自己小组的观点，其余学生对观点作出点评。比如，针对图1中的实验探究，第2小组对第1小组研究接触面粗糙程度的影响给予评价，建议“接触面的大小要保证相同，只能选和砂纸一样大小的木块”;第2小组对第5小组的方案给予肯定，认为“对比实验只能改变一个变量，其他条件必须保证相同，他们研究物体质量这一因素，选取的木块接触面大小、光滑程度保证了相同，符合了对比实验的要求”;等等。这样的多元化、多角度评价，让学生对木块实验传递的接触面、物体质量、光滑度、对比实验变量的选择等关联要素，了解得更为透彻。学生点评结束后，教师再做点评，细化实验设计方案，并启发学生根据自己的方案继续探究实验，通过数据分析，得出结论。由此，学生的思维无疑又上了一个台阶。

上述教学展示的探究影响摩擦力大小的因素，其实就是一个对比实验，需要学生设计实验方案时做到：只改变一个条件，其余条件保持不变。教师给学生准备的小木块是一个长方体，有的面上粘了砂纸。对于学生来说，选取合适的材料就是一个思维难点。例如，在研究摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系時，改变的条件只能是接触面的粗糙程度，因此木块就要选择带砂纸的一面和与它同样大小的不带砂纸的另一面。教师没有直接点评汇报员的方案，而是把时间和机会留给其余小组成员。学生小组互评，教师在一旁倾听指导，让学生不断完善实验方法，不断深化实验内容，在相互交流与碰撞中发现问题、大胆质疑。有了思考，思维才能得到深度锻炼。

科学课堂的思维进阶不是一味地追求思维难度，而是注重引导，牵引学生的思维从低到高，层层深入。教师要根据学情，设计适合学生思维难度的实验任务，以实验探究为“脚手架”，激发学生的学习兴趣，提高学生的课堂参与度和自信心，真正扩展学生的思维，让学生的思维逐层进阶。