深入設計實驗探究，強化指導實驗方法

許亮　奚峰

“探究性實驗教學”能夠幫助學生解決“知其然不知其所以然”的困惑，是學生學習的動力所在，能夠激發(fā)他們的求知欲，調動其主觀能動性。我們要做的就是在課堂中充分發(fā)揮實驗探究的有效性，避免形式主義的探究，避免為探究而探究，避免偽探究真驗證的尷尬。我認為要避免以上情況，做“真”探究，就必須深入設計實驗探究活動，強化指導實驗方法。下面我就以《什么是機械》和《怎樣移動重物》兩課為例，說說如何精心設計實驗探究。

一、正確把握課堂目標，積極創(chuàng)設探究環(huán)境

《什么是機械》一課是指導學生從總體上認識機械。教學中，一般教師多是提出“什么是機械”“下面哪些物品是機械”“這些物品有什么作用”的三連問，并出示許多生活中常見的工具讓學生討論，最后在教師的“點撥”下，學生說出機械的定義，或者教師直接出示機械的定義。我覺得這樣的教法對小學生來說毫無意義，本課的目標并不是要給學生灌輸“機械”的定義，而是想方設法為學生提供動手的機會，讓他們在親身實踐中發(fā)現(xiàn)這些工具給我們帶來的好處，從而發(fā)現(xiàn)它們的共同特點—能夠幫助人們降低工作難度或省力。所以，與其讓學生盲目地討論、空談，還不如讓他們選擇一些工具來具體做一些事情，然后與沒有工具進行對比，在探究活動中發(fā)現(xiàn)工具的作用。

為了使探究更加有效，教師可以創(chuàng)設一定的情境激發(fā)學生的探究興趣，同時要注重對探究實驗進行科學指導。

【案例一】

1.創(chuàng)設情境：制作小掛板，并掛到大木板上。材料：1塊木板、2顆螺絲、1根鐵釘、1段長鐵絲。

2.教師讓學生討論交流怎么做。

生：在小木板頂部旋上2顆螺絲，在螺絲上纏上鐵絲，再在大木板上釘個釘子掛上去就可以了。

【教師出示提前完成的樣品，為學生實驗指明方向，避免學生沒有目的地亂弄?！?/p>

3.學生實驗。發(fā)現(xiàn)徒手操作比較困難，提出需要工具：螺絲刀、錘子、老虎鉗。

4.教師出示螺絲刀、錘子、老虎鉗，詢問誰用過這些工具，怎么使用，讓學生前來演示，并向學生強調注意事項。

【本環(huán)節(jié)是該探究活動前的重要指導?，F(xiàn)在的孩子大多沒有使用這些工具的經(jīng)驗，容易因操作方法不當導致實驗時間過長，也容易產(chǎn)生安全事故。教師可以讓有經(jīng)驗的孩子來演示，然后適當糾正、強調，這一方面是對演示的孩子的一種充分肯定，另一方面也更能吸引其他孩子的注意力?！?/p>

5.學生使用工具完成小掛板的制作。交流感受：這些工具分別有什么好處？

生：不用螺絲刀，螺絲只能用手旋進去一點點，手還很疼，用了螺絲刀可以很輕松就旋進去了。

生：沒有錘子的話根本就沒有辦法把釘子釘?shù)酱竽景迳稀?/p>

生：不用老虎鉗的話只能用手使勁掰、反復掰才能弄斷鐵絲，手很累，鐵絲粗一點的話就更難了。

【有了先前的實驗方法指導，避免了時間的浪費，大大提高了實驗成功率，學生也更能感受到使用工具后帶來的好處。】

6.接著出示生活中的筷子、小刀、掃帚等學生經(jīng)常使用的工具，說說它們的用處和優(yōu)點。

7.最后交流使用這些工具的共同優(yōu)點。

生：用的力氣變小了。

生：做事情變輕松容易了。

……

【從學生運用熟悉卻不熟練的工具進行實踐，到熟練地運用工具，發(fā)現(xiàn)使用工具的共同優(yōu)點，從而揭示“機械”這個概念就順理成章，一點也不突兀了，學生理解起來也更加容易?！?/p>

二、充分挖掘學生前概念，化繁為簡地設計探究步驟

《怎樣移動重物》一課主要引導學生認識杠桿的結構、作用以及用途。杠桿是學生在生活中最廣泛接觸到的一種簡單機械，部分學生也有“杠桿可以省力”的前概念，比如用棍子撬動重物，用起子開罐頭蓋等。只是他們不了解除了“杠桿省力”，還有“杠桿費力”“杠桿不省力也不費力”，更不清楚蹺蹺板、天平、剪刀、鑷子、釣魚等都屬于杠桿原理。當然，有了“杠桿可以省力”的前概念，學生很容易理解杠桿的三個作用點：阻力點、支點、用力點，只是他們并不清楚三者之間的聯(lián)系。

怎樣設計實驗來探究三者的關系成為了本課的重點?！霸谄胶獬邇啥藪煦^碼”是研究阻力點、支點、用力點三者之間的聯(lián)系最經(jīng)典的方法。平衡尺兩端可掛鉤碼的位置一般有四五個，“鉤碼掛在哪里”“怎樣掛鉤碼”“掛幾個鉤碼”成了實驗是否有效的關鍵所在。有的教師雖然強調了這三個問題，甚至出示課件，但是仍然無法阻擋學生“亂掛一氣”的激情，導致實驗既費時間，探究效果也很差。究其原因，無非就是學生實驗的目的性不夠明確，操作沒有條理，實驗中掛鉤碼的針對性不強。

為解決這些問題，教師在設計實驗時思維跨度不能過大，更不能放任學生的“偽探究”，而是要牢牢把控學生的心理，順著他們的前概念往深處挖掘，一步一個腳印，把他們引向正確的探究之路。

【案例二】

1.教師出示兩個平衡尺和鉤碼，并請學生為大家演示杠桿是如何工作的。

兩位學生上來演示：在一端任意位置掛上3個鉤碼（兩個鉤碼位置不同），另一端用手撬杠桿。

【學生在生活中接觸到的杠桿或在其認知中的杠桿一般為省力杠桿，而平衡尺會激發(fā)學生潛意識中“平衡”的概念，使他們默認把鉤碼掛在對稱的位置，這樣會對研究阻力點、支點、用力點三者的關系形成阻礙。所以，教師要先牢牢抓住學生潛意識里的“杠桿”概念來搭建，以消除“平衡”概念的不利影響。一般教師在演示的時候往往只用一個平衡尺，我設計時特意選用兩組來進行對比，以便發(fā)現(xiàn)其中的不同?！?/p>

2.教師讓學生說一說這兩個杠桿的阻力點、支點和用力點分別在哪里。（強調邊說邊指）

3.教師讓學生仔細觀察，說一說這兩個杠桿有什么不同之處。

生：阻力點的位置不一樣，一個在第一格，一個在第四格。

師引導：也就是說，一個杠桿的阻力點到支點的距離是一格的距離，一個杠桿的阻力點到支點的距離是四格的距離。endprint

【用兩個學生來組裝兩個不同杠桿，是為了突出杠桿的不同，并順著學生的思路引出“距離”概念，便于學生理解后面的實驗探究。在這里，教師沒有必要向學生引入“力臂”概念，那樣只會徒增學生的困惑?！?/p>

4.學生已經(jīng)明白杠桿可以省力，教師請學生說一說這兩個杠桿哪個更加省力。

生猜測。

5.教師請兩位學生分別再來撬撬看，感受一下哪個杠桿更省力。

生體驗：我們感覺這個（距離一格）省力一點。

6.沒有參與體驗的學生感受不到哪個杠桿更省力，讓兩位學生自己想辦法讓大家能用眼睛直觀地看到哪個杠桿更省力。

學生討論并總結方法：在相同用力點位置上掛鉤碼，把阻力點的鉤碼翹起來用的鉤碼少的較省力。

【用鉤碼來代替用力點，讓學生“眼見為實”，更加具有說服力。實踐中，兩個杠桿的用力點的位置一定是相同的，并且只能在同一個位置上掛。同樣，后面學生親自探究也需遵循這一要求。】

7.學生實驗：選擇平衡杠桿另一端任一位置作為動力點掛鉤碼。發(fā)現(xiàn)小組間所用的鉤碼數(shù)不一樣，有的用的鉤碼數(shù)比阻力點還多。此時，教師適時引出杠桿不都是省力的，并請學生猜測原因。

【這里是學生真正開始動手操作，他們可能會按照自己的意愿胡亂掛，所以實驗前一定要再次明確實驗要求：只能選擇一個位置，只能掛在那個位置。學生明白后很快就會完成任務，通過小組間的匯報比較發(fā)現(xiàn)問題，繼而引發(fā)阻力點、支點、用力點之間的關系探究?！?/p>

8.分小組探究阻力點、支點、用力點之間的關系。指定各小組阻力點的位置和鉤碼數(shù)量，把各小組分2個鉤碼的阻力和4個鉤碼的阻力分別掛在4個阻力位置（同一位置）進行實驗，記錄表采用圖文結合的方式。

【本實驗目的非常明確，就是要探究三者之間的關系。一般有兩種方法：一是分小組探究，每個小組負責一兩種情況，最后匯總數(shù)據(jù)；二是每個小組把所有情況都做一遍，最后討論結果。兩種方法各有各的優(yōu)缺點，運用得當都是可行的。不過無論哪種方案，都離不開實驗前的指導：按照一定順序實驗，不漏掉任何一種情況。這樣才能讓學生更加容易獲得科學的實驗數(shù)據(jù)，便于分析，也更容易讓學生養(yǎng)成良好的探究習慣。采用圖表的形式可以更加直觀地反映出阻力點、支點、用力點三者的關系，給學生視覺上的沖擊，繼而通過數(shù)據(jù)匯總分析，讓學生完成從直觀到理性思維的過渡。】

9.交流實驗結果：數(shù)據(jù)匯總分析，最后引出省力杠桿、費力杠桿、平衡杠桿。

【在前面扎實有效的探究實驗基礎上，得出結論是水到渠成的事。學生充分理解了三者之間的關系，以后判斷生活中的工具是否為杠桿，是什么類型的杠桿就會容易得多了?！?/p>

三、綜述

《神奇的機械》這一單元還有另外四節(jié)內容都是建立在前兩節(jié)內容的基礎上的，探究方法類似。兩個課例，我都從學生的認知出發(fā)，設計“分解式”探究實驗，一步步引領學生走向“科學”的探究。但需要注意的是，教師要充分認清自己的定位，只做學生的引領者，充分把握學生的認知剛需。在設計探究實驗時還要遵循幾項基本原則，一是緊緊貼近生活，二是順著學生的思路，三是注重實驗的指導。這樣在授課的時候學生才會感興趣，教師才會得心應手，課堂教學才會達到事半功倍的效果。endprint