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当“真”科学遇到“假”探究

2018-07-08 09:39:58 《试题与研究·教学论坛》 2018年3期

张华刚

摘 要:“探究”作为科学课程的核心理念,已经随着课改深入到教育的一线,“探究教学”是目前教师经常采用的教学方式之一,但在探究教学的过程中,却存在着很多违背“探究”精神的“假探究”。用“假探究”研究“真科学”的现象,也许在考试中不并不一定会有明显的体现,但出于立足学生长远发展的角度考虑,这样的“假探究”之风绝对需要有所改变。

关键词:“假探究”;长远发展;探究过程;探究体验

一次偶然的听课,内容是初二科学上册第四章第三节《物质的导电性与电阻》,在讲到物质的导电能力时,我们的上课教师按课本的要求进行了演示实验,教师将不同的物体接入图中的电极两端,通过观察灯泡是否发光来判断是否导电,非常的直观。在验证食盐水是否导电时,我发现这个教师用的居然是铁碗,估计是担心验证盐水具有导电性时灯泡不亮。果然,教师在演示的时候不经意间让金属触头接触到了金属碗,而清水时教师特意提着金属触头不让其接触到金属碗,于是乎,学生们得到了非常直观的认识:清水是不能够导电的,而食盐水是能够导电的。对本节课的这一环节,學生们非常满意,因为所有的结果和资料上的一样,关键还有了实验的体验,通过实验验证了资料的正确性;老师也很满意,将知识“准确无误”地教给了学生,而且是通过实验来“表述”,说服力很强,学生掌握程度也很好,从课后作业的考查结果来看,所有的学生都掌握了食盐水可以导电而蒸馏水不能导电这一知识。

从课后与这位新教师的交流中,该教师也提到了这个实验,因为他自己做这个实验的时候灯泡没有亮,所以为了效果和结果,他私下“改进”了实验,目的就是呈现给学生更为准确地对知识的认可。

事实上,尽管这位新教师因为经验问题,没有把实验做好,但是他所做的行为,也是我们目前很多教师在做实验的时候最为关注的,就是如何把实验结果呈现给学生们。很多教师在进行实验的时候,只要得到想要的“预期”结果,马上见好就收,以免节外生枝,甚至为了得到想要的结果,本着只要没被学生发现,就尝试着去用“假探究”来做“真展示”,目的就是最大效果地提升学生对实验结论的学习效果。

其实,探究实验过程和结论两者本身并不存在着谁服务谁的问题。从探究的角度看,明显探究的过程的准确要胜过结论的准确。在探究过程中,学生得出的结论与书本的结论不一致,也是很正常的事情,天下哪有所有的探究都是一个模子的?但是不一样的结论,不一样的方案,我们可以拿来比较优劣,从而帮助学生更好地改进自己的探究过程,获得方法上的提升。

2012版新的科学课程标准中说到科学的核心是探究,教育的重要目标是促进学生的发展,科学课程应当体现这两者的结合,突出科学探究的学习方式。于是,探究在我们的教学中出现的频率越来越高,而与之相对应的“假探究”也越来越多。

1.为实验而实验的“假探究”

在探究阿基米德原理时,有的教师,特别是一些老教师,就让学生直接做阿基米德实验,直接测量F浮和G排,然后利用两者相等得到阿基米德原理。但是如果有学生问:老师,在研究浮力的时候,你是怎么想到去测排开液体的体积的?我们将很难回答,最大的原因是我们已经知道了浮力的大小等于物体排开液体的重力,所以我们才这样设计实验,但是,真正的探究是不知道答案的,像这样已经知道答案的探究,没有思维过程的引导,学生没有进行深度的思考的探究实验,纯粹为了实验而实验的探究,就是典型的“假探究”表象之一。

2.按教师编排的假设进行的“假探究”

在研究滑动摩擦力的影响因素时,当有学生提出滑动摩擦力与物体的质量、重力有关时,我们的教师一般会予以否定,告诉学生这两个假设是不对的,或者说是有问题的,然后解释一下,重力实质就转化成了压力,因此可以不要考虑。在做实验的时候,大部分的教师最终只留下了与压力、接触面的粗糙程度有关这两个假设去进行验证,还有少部分教师留下与接触面积有关这个假设去实验,这也不是真探究!真正的探究哪有老师用口头来纠正错误的?就算要纠正错误,也应该在探究过程中让学生自己去发现,而不是靠教师的经验去纠正,毕竟学生是没有这样的经验的。这样的探究无非就是按着教师的编排走个过场,学生自己的疑问并没有在实验中得以解决,这样的探究也是“假探究”。

3.为了达到知识目的,不尊重实验数据的“假探究”

在研究串联电路的电压特点时,我们在做实验的时候经常会发现总电压并不一定会等于两个分电压之和,但是因为这个涉及电压表分压的问题,和初中的学生很难解释清楚,特别是刚学习电压特点的学生,因此,很多教师就不会点出来,让学生自己发挥,而学生就把这点归到了实验的误差,于是这类不相等会被归到实验误差中去,学生能理解,考试也考不到,皆大欢喜。但是,这样的对数据的处理,就是对实验数据的不尊重,作为学生科学素养的培养者,带着这份为了知识目的而不尊重实验数据的心在指导学生,我们培养出来的学生真能做到对科学的一丝不苟吗?这样的环境能培养出一流的科学家?

事实上,随着探究教育的普及,各种类型的“假探究”也越来越多,这类探究与真探究的区别主要在于缺少探究的一些特质性的东西,缺乏学生思维的深度参与,缺乏科学性,缺少尝试性和开拓性,缺少探究的完整性等等,这些假探究的产生,固然存在着目前以“考”定天下中是过程重要还是结论更重要,其实也有着心理学上的原因所在。

在有关儿童假设检验的研究中人们发现,在把得到的实验结果作为支持或者拒绝假设(理论)的证据时,儿童的思维表现出某些方面的缺陷。即使在儿童进行有效的实验时,他们也常常得出与实验结果不一致而与他们原有信念相一致的结论。简单来说,儿童常常不能区分什么是基于观测得出的结论,什么是基于他们原来的信念或理论得出的结论。他们经常忽视不一致的证据,或者以某种选择性、歪曲的方式注意这些证据,他们有时调整证据以适合于他们自己的那一套理论。

从我们的实际教学中发现,虽然教师没有如儿童那般夸张,很少采用直接推翻结论的方式,但是出于对知识结果准确性的保护,我们教师会在探究实验的各个环节给学生圈定一个范围,在这个范围内,学生很难得到教师预想之外的探究结果,目的就是为了更好地将实验结论作为知识教给学生。

2012版新课标强调,我们的教学要立足学生的长远发展。什么是长远?记得爱因斯坦曾说过:教育就是当一个人把在学校所学全部忘光之后剩下的东西。如果我们能够直面这个教育的真谛,我们就会发现这一系列假探究所带来问题的严重性,忽略了探究本身,甚至人为地进行不利于探究思维形成的干预,目的仅仅是将来学生最容易忘记的知识,是否真的有点得不偿失。若干年之后,当我们的孩子长大成人,直面更多的未知领域知识的时候,哪怕他没有忘记在学校学习的知识,他仍旧可能会无所适从。

真正的“探究”并非只关注知识本身,而是同时关注知识获得的过程,科学探究≠动手做实验,判断学习方式是否具有探究性,关键是看学生在学习过程中是否存在自主性,学生的思维是否参与到了探究的过程中,并在探究的过程中得到了解决此类问题的办法。

1.教师不但要关注学生在探究中是否获得了科学的结论,还要关注学生在探究过程中获得了怎样的体验,学到哪些科学技能和方法,思维得到怎样的训练,形成了怎样的情感、态度、价值观。例如,让学生做实验,不能只是让学生“按方抓药”地按设计好的实验步骤操作,而应创造机会,让学生的思维也参与进来。比如前面讲到的阿基米德原理的探究中,应该创设情境,將学生的前概念转化为思维的有利素材。目前我们的教材中关于阿基米德原理的设计有这么一段话“在图1-15所示的活动中,塑料瓶浸入水中的体积越大,手会感觉越费劲。根据这一事实,你认为浮力的大小可能跟哪些因素有关?”这段话就很好地将生活常识与我们探究的内容结合在一起了,但事实上,很多教师特别是年纪大的老教师,经常会忽略这段话。应该想办法让学生明白,我们的探究要源于生活并高于生活。当然,光凭这段话,总觉得还缺点什么,这个时候可以增加一个学生感知的环节,引入溢水杯并做如下感知,主要有以下目的:

(1)学生在初中阶段从来没有接触过溢水杯,作为该实验的主要器材,学生必须对其拥有足够的认知,才能在实验中加以利用,特别是开始装满水,才能真正测量出排出来水的体积。

(2)通过生活现象的再感知,从探究的角度出发再现情境,让学生找寻生活实际与科学探究的联系。随着瓶子的不断浸入,手感觉到阻力也来越大,同时也非常容易观察到进入烧杯的水越来越多,这个水就是被瓶子排出来的水,建立排开水这么一个概念就水到渠成,下一步,学生就会自行将排开水与浮力建立联系。如果教师经常性地把生活中的实例的感知放到探究教学的过程中,学生就会找到探究问题的一类方法,可以从生活已知出发为起点,研究起来会比较方便。

2.学生在探究的过程中,教师不能完全把自己当成是一个评判者的角色。学生的生活经历毕竟不如教师,他们的想法固然有其稚嫩之处,但仔细推敲,也有可取之道。比如前面滑动摩擦力的影响因素探究,站在教师的立场上,因为我们已经经过了系统的学习,自然知道以重力为影响因素是不可取的;但是如果我们对自己稚化,抛开那些我们已经知道的东西,站在学生的角度出发,我们就会发现,得到摩擦力可能与重力有关已经是学生那么多探究中特别靠谱的了,并且似乎可以得到很多生活事实的佐证。对这样的素材,教师采用直接否定的方式本身就不符合探究精神。探究过程中出现的问题应该用探究的方法解决,教师应该用探究的思路,利用实验来证明假设的错误,而不是直接进行评判。其实关于重力与摩擦力的探究,不是不能探究,在我们很多的练习中已经出现,难度也不是很大,但是却几乎没有教师在课堂上进行这个环节的探究,具体设计如下:

两幅图对应的是同一个物体,接触面积、重力、接触面粗糙程度是完全一样的,但是两次匀速拉动时候的摩擦力是不一样,如果和重力等上述控制相同的量有关,那么摩擦力应该是一样的,可见,真正影响滑动摩擦力大小的应该不是物体的重力,而是与向上拉的弹簧测力计有关的某个力。单纯要让学生来设计这个实验方案,肯定是有难度的,针对这些很难探究的问题,教师采用教学演示也未尝不可,至少比直接否定学生的假设会要好很多。探究并不一定要动手操作才算是探究,深度的思考、与原有方案的对比也应该属于探究的范畴。

3.课堂的探究实验并不需要特别先进的仪器,但是必须要尊重实验的结果,当数据与实验结果对不上的时候,必须要有充分的原因分析,而不是一笔带过或者用简单的原因来搪塞学生。就比如前面串联电路的电压特点,分电压之和不等于总电压是可以预见的实验结果,教师又自知很难解释清楚,为何要受书本上实验电路的限制?如果让学生来设计实验,其实很大概率是会需要三个电压表的,我们在测量的时候直接用三个电压表一步到位地测量不是更好?也不大会出现不相等的情况。有些老师可能会认为这个是逃避问题,但如果我们抛开书本的设计,其实使用三个电压表才是最正常的探究思路。教材中采用一个电压表可能是考虑到了电路连接过于复杂的原因。当然,这里仅想说明我们应该尊重数据,事实上,在探究实验过程中得到错误的数据、结论也是很正常的,探究本身就允许存在错误,没有谁生来就是能进行探究的,关键是要把错误的原因找到,进行错误原因的分析,这也是以后我们面对未知时候所要不断进行的过程:失败→分析原因→改进→再失败→再分析原因→再改进→直到成功。

这才是我们直面未知应有的态度。尊重实验的结果,对错误结果合理应对,实验数据固然有对和错,但更重要的是要挖掘错误背后的原因,这才是探究与其他学习方式的区别。

4.教师自己也需要学会用探究的办法去解决问题。6册书,那么多的演示实验,教师自己都做了足够的探究了吗?不说思路,就是能把所有实验都去亲自动手做一遍的科学教师,都已经比较稀少了。比如开头我讲到的那位新教师,用铁碗做的“假探究”来忽悠学生,难道用玻璃做的烧杯真的就没有办法了吗?课后我还原了这位教师的实验(当时我用习惯上的两节电池来进行实验,为了防止不亮不能说明问题,我又在电路中加入了电流表),当直接把两极接在一起时,灯泡是亮的,但是当我把两个电极插入到食盐水中去时,果然如这位新教师说所的一样——灯泡不亮。

从探究的角度来说,灯泡不亮是有原因的,就是电流不够大,对于学生来说,最简单的方法莫过于增加电池,于是我就尝试着增加了一节电池,灯泡果然亮了,这个问题不就解决了吗?

这个实验失败的探究分析其实是不难的,是我们这位新教师知识不够吗?绝对不是,现在的新教师,起步就是大学本科,有些甚至还是重点大学毕业的,归根结底还是探究的精神不足。试想如果我们的老师在教学中也缺乏真正的探究精神,用铁碗代替烧杯来做假探究,怎么指望我们的学生去做“真探究”呢?

我们的社会是在不断发展和进步的,科学技术更是如此,我们当下学习的知识,并不一定就是科学的真理,是一成不变的,就如我们目前学习的牛顿力学,本身就是存在理论上的缺陷的。就算是侧重了知识的准确性那又如何?从科学而言,探究本身远远比知识目标重要得多,掌握了探究的方法,我们可以直面任何的未知,我们有底气也有能力去解决这些未知。

(作者单位:浙江省杭州市余杭区径山镇中学)