动手又动脑 探究亦思辨

姚益明

当前小学科学课上，学生在实验操作过程中，往往呈现出一种“动手不动脑”的状态。这样的实验形式仅仅为知识目标的达成服务，忽视了技能、过程与方法及情感、态度、价值观的落实，使得实验本身应有的“四维目标”载体功能缺失。本文以“以学定教”的课堂教学理念为指导，从实验方案设计、实验条件控制及实验异常现象分析等几个角度挖掘实验中的思维点，引导学生走出“动手不动脑”的误区，达到既动手又动脑的目的。

实验教学是课堂教学的重要组成部分，探究是培养学生实验操作能力和创新精神的重要途径，但是，很多老师并没有真正理解探究的意义，以为只要学生亲自动手了就是探究，脱离了对学生的动脑的训练。实际上，动手是为了让学生在这个过程中学会动脑，如果只注重动手而忽视了动脑，势必阻碍学生思维能力的发展。

在实验课教学中，我们要根据学生的实际情况，积极引导学生走出“动手不动脑”的误区，让学生在实验中不仅能学习知识，而且能运用知识，使学生的综合设计能力和思维能力得到最大发展，真正发挥出实验教学的载体功能，让学生在动手的同时学会动脑。

一、设计方案时，引发思辨

只有当学生明确了要做什么、怎么做，实验教学才能顺利地进行下去。探究学习并非仅限于在学生动手操作下实施。在实验方案设计过程中，教师是实验活动的参与者与调控者，要引导学生积极动脑，思考怎样实验;在讨论制定实验方案以及在反复实验过程中，要鼓励学生收集、分析相关的信息数据，得出实验结论。在这个过程中教师要特别注意启发“度”的把握，太少，学生困难大;太过，则限制了学生。

如在研究“不同斜面的坡度”时，因为刚做了“斜面能省力”这一实验，教师趁热打铁，用课件出示“实验名称”“预测”“实验步骤”与“温馨提示”等四项内容，让学生通过小组讨论，完成这一份实验设计，五分钟以后进行交流完善。这样的实验设计方案来自学生，正因为他们动脑了，所以在接下来的动手过程中便显得轻而易举，再不会因没有听清楚实验方法而喊“救兵”了，同时也极大地提高了学生的兴趣，紧紧抓住了学生的注意力达到最佳的实验指导效果。

简单的方案学生会设计好，而对于较难的实验，教师要引导学生设计，但不管怎样的方案，教师都不要急于评价，应创设出适宜的情境，让学生在争论中选择优化方案。这样不仅能达到对知识的融会贯通，也提升了学生的发散性思维。

又如：在研究杠杆的平衡实验中，教师以学生熟悉的跷跷板为例，提出跷跷板须满足什么条件才能平衡？

经过讨论后学生一致认为：重的人离支点近一些，轻的人离支点远一些。

我们现在要在实验室里研究杠杆的平衡条件，应该怎样设计实验？（已知实验器材）

生1：先让杠杆处于静止状态，再挂钩码使杠杆再次处于静止状态。

生2：不行，倾斜的静止就不行，无法确定用力点到支点的距离，一定要水平静止。（很好地解释了杠杆为什么要水平静止。）

生3：有理。然后在两边挂钩码，使杠杆再次平衡，记下钩码数和用力点到支点的距离。

生4：鉤码要是不同个数，而且要多次实验，这样才能得出一般性的结论。

生5：另一侧用弹簧秤拉也可以。

生6：在同侧拉也可以，但方向要向上。

在学生自己的不断补充中，方案不断完善，难点也逐个攻破。他们在动手之前很好地动脑设计出了自己的实验方案。

二、变量控制中，展开思辨

在实际实验中会有很多的变量，研究某一条件时就需要控制其他条件不变，否则无法得出科学的结论。在探究活动的过程中，小学生对实验条件的控制的意识不强，在实验之前让学生讨论怎样控制实验中的应变量与自变量，能激发学生动脑的积极性。

如：一位老师上的《谁流得更快一些》很出色地将变量的有关概念渗透到了充满于儿童情趣的探究活动中。这堂课的活动是让三年级学生比较食用油、水、洗洁精三种液体谁流得更快一些。活动之前，老师让学生讨论一个比赛方案，特别强调了比赛一定要公平公正。于是，孩子们积极思考，马上就想出了让比赛公平公正的方法，有的学生说，在玻璃上滴的洗洁精、水和食用油的量要一样多;有的学生则说，三种液体要在同一条直线上开始流才公平;还有学生说，三种液体流动比赛要同时开始，所以，滴好以后，将玻璃一端抬起来，不能有倾斜，这样比赛才公正……实际上，老师就是用通俗易懂的方法告诉学生，在这个实验中，只有三种液体是可以改变的，而且要控制好滴在玻璃上的洗洁精、水和食用油的量，其他条件都要一样，只有控制好这些变量后，才能使比赛公平公正。

如果我们科学老师从三年级开始就一点一点地渗透实验条件的控制与关系，让学生参与到实验条件控制的讨论中来，积极动脑思考，这对学生的发展也是极为有利的。

又如：在“种子萌发需要什么条件”的教学中，一位老师是这样设计的：

师：影响种子萌发的主要条件有哪些？（温度，水分，氧气）。

师：如何设计实验来证明呢？

生1：10粒种子浸入水中，另10粒加入适量的水。

生2：把20粒种子分别放入两个瓶子里，都加入适量的水，一瓶放在常温下，另一瓶放入冰箱里。

师：在第一个方案中，哪些条件改变了？（氧气、水分）;第二个方案改变的条件是什么？（温度、氧气）。

师：实验时有三个条件可以改变，需要控制两个条件不变来研究第三个条件，所以需设计二组对照实验。

小组讨论后，最终设计出如下图的对照实验。

绿豆可用铁丝固定。

A组可放置房间内。

B组可放置冰箱内。

通过实验，在知识层面上，学生知道了绿豆种子萌发的条件和萌发的过程;在操作层面上，学生明确了控制变量的方法;在情感层面上，培养了学生的细致与持之以恒的品质，达成实验教学的预设目标。除此之外，学生还有许多新的发现和收获。如：在有光和无光条件下植物种子都能萌发，但有光条件下植物种子的胚芽底部和胚轴部分呈现紫红色，且幼苗较为粗壮;而无光条件下植物种子的胚芽底部和胚轴部分颜色偏白，且幼苗细长。

从学生的实验记录中，不难看出学生在开展实验的过程中，有许多意外的发现，这是教师传授实验所不能做到的;同时，也可以看出学生具有一定的观察能力和思辨精神，如能得到教师的肯定鼓励和多次训练，加以巩固后，就能提升为一种学习品质。

三、实验意外处，引导思辨

学生在完成科学实验时经常会遇到形形色色的异常现象，从传统的眼光看来，这些情况是实验的失败，但从另一个角度看这又可能是好事，它可以转换成为我们培养学生创新精神和实践能力的宝贵资源。很多的异常实验现象除人为的操作失误以外，必定是事出有因，因此教师可以提供一些有效的研究方法引导学生进行自主探究，以得出科学的结论。

如：上《电和磁》一课时，一位老师由于准备材料时比较匆忙，将一些弃置不用的电路元件分给学生。上课之前，老师让学生回忆电路连接方法，尽快点亮小灯泡。

师：同学们，请用老师给你们准备的材料点亮小灯泡，比一比，看哪组最快？

（学生开始以小组为单位连接电路了）

生：这是什么垃圾呀，怎么点不亮（一学生自言自语道）。

生：老师，我们组也不亮啊，这些材料好像有问题（又有一学生喊道）。

（老师巡视检查发现问题，但不露声色）

师：同学们，你们要细心哦，回忆一下我们以前学习过的知识，如果不亮，我们该怎么办呢？

生：找原因。

师：对，老师相信你们。

（学生受了老师的鼓舞，更专注地投入到实验）

生：老师，我的电线老化了。

生：我的接头生锈了。

生：我的开关接触不良。

生：我的電池没电了。

……

（学生们开始整理电路：换条电线与接头，如果接触不良，则用手按着使之连接……）

生：亮了！亮了！（学生们的欢呼声不绝于耳）

正所谓是拨开云雾见阳光，学生经历“挫折”之后，会倍感成功的喜悦和学习乐趣的所在。学生的动手能力、探究能力、创造能力都有了新的飞跃。在实验过程中指导学生积极动脑，学会及时发现异常现象，并查找原因，这对学生观察、分析问题能力的培养有着非常积极的作用。

实际教学中，我们要以“以学定教”的理念为指导，从学生的实际出发，充分发挥实验教学的优势，通过各种途径引导学生利用各种实验器材，设计出更切实际的实验方案，引导学生去探究和操作，使学生主动参与学习，让实验成为学生学习科学的铺路石，真正做到“动手又动脑”。