沈靈燕

摘 要：在科學(xué)教育中，提高學(xué)生的思維是教學(xué)的核心目標(biāo)和根本任務(wù)，思維的深刻性是指學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象把握事物的本質(zhì)，提高思維深刻性在優(yōu)化學(xué)生思維品質(zhì)中顯得尤為重要。為此，以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為抓手，在分析中喚醒，在評(píng)價(jià)中鼓舞，在實(shí)踐中體驗(yàn)，在創(chuàng)造中生成思維的深刻性。

關(guān)鍵詞：思維 深刻性 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

思維的深刻性是指主體能夠不受事物表象的迷惑和干擾，善于運(yùn)用概念思維，透過(guò)紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象，把握事物的本質(zhì)，進(jìn)行抽象概括，抓住問(wèn)題的核心，揭示隱含的信息，根據(jù)事物的初態(tài)遇見(jiàn)事物的發(fā)展。在初中《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維提出了要求，初中科學(xué)教材根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)選取核心知識(shí)，不同程度的培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生思維，提高學(xué)生思維的深刻性?？茖W(xué)核心素養(yǎng)閃耀著人類理性和智慧光輝的科學(xué)思維，具有持久和廣泛的遷移效應(yīng)，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生極大的吸引力和影響力。本文以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為抓手，提高學(xué)生思維的深刻性，從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

1 初中科學(xué)思維發(fā)展現(xiàn)狀

勞厄說(shuō)：“學(xué)習(xí)重要的不是獲得知識(shí)，而是提高思維能力，教育無(wú)非是將一切已學(xué)過(guò)的東西都遺忘時(shí)所剩下的東西?！痹诳茖W(xué)教育中，受升學(xué)壓力的影響，我們更多的關(guān)注學(xué)生知識(shí)的掌握，而很少去關(guān)注學(xué)生思維的開(kāi)展。主要表現(xiàn)在：

1.1 重實(shí)驗(yàn)操作，輕實(shí)驗(yàn)原理

教材的一些實(shí)驗(yàn)是給出實(shí)驗(yàn)過(guò)程甚至結(jié)論，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，往往會(huì)忽視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的，而是簡(jiǎn)單的讓學(xué)生進(jìn)行操作，得出結(jié)論，事實(shí)上很多學(xué)生根本不理解這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理。

1.2 重實(shí)驗(yàn)過(guò)程，輕交流評(píng)價(jià)

在初中的科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程很重要，我們往往會(huì)把實(shí)驗(yàn)的流程作為整節(jié)課的重點(diǎn)，無(wú)論在實(shí)驗(yàn)前還是實(shí)驗(yàn)后，都缺失學(xué)生交流、評(píng)價(jià)，學(xué)生的思維不能向高階發(fā)展。

1.3 重教師權(quán)威，輕批判質(zhì)疑

受中國(guó)傳統(tǒng)教育的影響，中國(guó)學(xué)生一直把教師作為權(quán)威，即使自己觀察到的現(xiàn)象與結(jié)論不同，很少會(huì)提出質(zhì)疑和批判，這樣學(xué)生很難沖破前概念，得到概念的轉(zhuǎn)化。

1.4 重器材使用，輕原理制作

科學(xué)教育會(huì)設(shè)計(jì)很多技術(shù)產(chǎn)品，像溫度計(jì)、變阻器、電流表等，我們?cè)诮逃泻荜P(guān)注這些器材的正確使用，很少會(huì)有老師去關(guān)注甚至嘗試制作這些器材。

這樣的教育現(xiàn)狀，使我國(guó)學(xué)生所擁有的知識(shí)量比較大，但思維能力、創(chuàng)造力卻不足。這說(shuō)明知識(shí)不可替代思維，知識(shí)多的人思維能力不一定強(qiáng)。

2 如何以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為抓手，提高思維的深刻性

浙江省著名的物理特級(jí)教師吳加澍曾把自己的物理教育思想概括為：以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以過(guò)程為主線，以思維為中心，以變式為手段。學(xué)生思維的發(fā)展，是科學(xué)教育的根本，以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為抓手，提高學(xué)生思維的深刻性，概括如下：

2.1 眀析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的，分析中喚醒思維的深刻性

科學(xué)的教育離不開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，教材中無(wú)論是實(shí)驗(yàn)裝置還是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，都是思維的產(chǎn)物，蘊(yùn)含著豐富的思維教育因素。在科學(xué)教育中，要充分利用這些素材，讓學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中分析教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的，這樣既能避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)的盲目性，又能提高學(xué)生思維的深刻性。

牛頓第一定律的中“阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響”實(shí)驗(yàn)中，我們將實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行剖析。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)問(wèn)題是：力和運(yùn)動(dòng)有著怎樣的關(guān)系？我們將目標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行分解，通過(guò)各個(gè)子問(wèn)題，而獲得目標(biāo)的答案。（1）思考，一個(gè)物體作用往往是什么時(shí)候最清楚？——是這個(gè)物體不在（或失去）時(shí)最清楚?；谶@樣的目標(biāo)思想，我們將目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，先解決一個(gè)更基本的問(wèn)題：沒(méi)有力，物體將做什么運(yùn)動(dòng)？（2）生活中，并不存在不受力的環(huán)境，怎么研究沒(méi)有力的運(yùn)動(dòng)呢？我們可以考慮，讓小車所受的阻力逐漸減小，看小車的運(yùn)動(dòng)，從而推論不受力時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)情況。（3）進(jìn)而出現(xiàn)課本上的實(shí)驗(yàn)，研究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。再將這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分解：①怎樣改變阻力大小？——在水平面上鋪不同的材料。②怎樣反應(yīng)阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響？——給小車相同的初速度，比較在不同材料上的運(yùn)動(dòng)距離，距離長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變。

愛(ài)因斯坦說(shuō)“學(xué)習(xí)要善于思考、思考、再思考，我就是靠這個(gè)學(xué)習(xí)方法成為科學(xué)家的”，在實(shí)驗(yàn)前去思考，分析教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的，真正意義上去明白教材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的，在分析中喚醒思維的深刻性。實(shí)驗(yàn)不在只是一個(gè)操作問(wèn)題，而成為思維的提升，核心素養(yǎng)的提升。

2.2 完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，評(píng)價(jià)中鼓舞思維的深刻性

教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要善于稚化自己，使自己退回到初學(xué)者的角度和地位，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，最重要的不是獲得科學(xué)的結(jié)論，而是關(guān)注學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有怎樣的體驗(yàn)，學(xué)到了哪些科學(xué)技能和方法，思維的深刻性得到了怎樣的提升。

科學(xué)教科書(shū)利用如圖1所示裝置，探究空氣中氧氣成分的含量，如果只是照書(shū)本做實(shí)驗(yàn)，那么完全失去了實(shí)驗(yàn)的意義。從提高思維深刻性角度來(lái)看，在實(shí)驗(yàn)前，一定要學(xué)生明白以下幾個(gè)問(wèn)題：為什么使用如圖的裝置？為什么水升高的體積等于氧氣占有的體積？為什么要燃燒紅磷，而不燃燒別的物質(zhì)？怎樣測(cè)量氧氣的含量？

這樣的教學(xué)思路，學(xué)生更能抓住事務(wù)的本質(zhì)，更加全面的、深刻的思考問(wèn)題，揭示事物的本質(zhì)，尋找解決問(wèn)題的多種途徑，在互相的“刁難”和評(píng)價(jià)中，鼓舞學(xué)生思維的深刻性。

2.3 質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，實(shí)踐中體驗(yàn)思維的深刻性

羅素說(shuō)，“這個(gè)世界上最大的麻煩就在于，傻瓜和狂熱分子對(duì)自我總是如此肯定，而智者的內(nèi)心總是充滿著疑惑”，羅素這里講的疑惑，就是質(zhì)疑和批判，質(zhì)疑和批判不但能使我們理智的思考和理智的行動(dòng)，還能幫我們沖破思想的牢籠。

在有一次培訓(xùn)中，一位老師在教學(xué)摩擦力時(shí)，講到兩個(gè)物體的接觸面有水時(shí)，摩擦力會(huì)減小，但在課堂上有同學(xué)卻對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)提出質(zhì)疑：農(nóng)民在使用鋤頭勞動(dòng)時(shí)為了防滑，通常要在手心吐一口唾沫，這不是說(shuō)明水能增大摩擦力嗎？面對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑，施老師沒(méi)有用“這個(gè)問(wèn)題同學(xué)們課后去探究”之類話語(yǔ)去搪塞，而是通過(guò)探究去尋找問(wèn)題的答案。她將一個(gè)木塊分別在兩塊木板上做滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量木塊滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力。當(dāng)木塊在有油漆的木板上滑動(dòng)時(shí)，如果接觸面是干燥的，摩擦力為1N，如果接觸面間有水，摩擦力減小到0.8N。由此得出：接觸面之間有液體，摩擦力會(huì)減小。當(dāng)木塊在沒(méi)有油漆的木板上滑動(dòng)時(shí)，如果接觸面是干燥的，摩擦力為1.3 N，但是，當(dāng)在接觸面之間抹少量水，使之稍稍變濕時(shí)，摩擦力反而增大到1.7N。如果在接觸面之間加大量水，摩擦力又減小到1.1N。

通過(guò)這樣的探究，學(xué)生明白：兩個(gè)固體接觸面之間有液體時(shí)，這個(gè)液體薄層會(huì)將兩個(gè)接觸面隔開(kāi)，使接觸面之間的摩擦力減小。而當(dāng)接觸面雖然變濕但未能形成液體層時(shí)，由于表面性質(zhì)被破環(huán)，接觸面之間的摩擦力不一定減小。長(zhǎng)期這樣的教學(xué)，學(xué)生就會(huì)帶著非?？b密的懷疑態(tài)度去看待各種事物，像科學(xué)家一樣思考問(wèn)題，提高思維的深刻性。

2.4 回歸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本質(zhì)，創(chuàng)造中生成思維的深刻性

科學(xué)教育中會(huì)涉及一些技術(shù)產(chǎn)品，它們都是人類思維的產(chǎn)物，在教學(xué)過(guò)程中，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)的需要和學(xué)生的認(rèn)知水平，選擇一些合適的技術(shù)產(chǎn)品，引導(dǎo)學(xué)生退回到設(shè)計(jì)這些產(chǎn)品的最初思維狀態(tài)上來(lái)，像發(fā)明家一樣思考，體驗(yàn)這些技術(shù)產(chǎn)品的創(chuàng)造過(guò)程。

例五：自制變阻器

教學(xué)片段：

師：根據(jù)影響電阻大小的因素分析，改變電阻大小的方法有哪些？最簡(jiǎn)單的方法是什么？

生：長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度

師：最簡(jiǎn)單的方法是什么？

生：改變長(zhǎng)度。

師：思考調(diào)光臺(tái)燈的兩岸是怎么控制的？

生：直線式的變阻器

師：要使燈光調(diào)的更暗些該怎么辦？

生：電阻絲更長(zhǎng)一些。

師：合金線太長(zhǎng)，使用不方便，如何改正缺點(diǎn)。

生：把合金線纏繞起來(lái)。

師：繞合金所選材料有什么要求？

生：絕緣體，如陶瓷、橡膠等。

師：緊密繞法會(huì)使合金線之間相碰而短路？如何解決？

生：表面涂上絕緣的。

師：對(duì)，我們今天使用漆包線（合金線外面涂上漆，絕緣），如何解決滑片與漆包線之間的接觸？

生：與滑片接觸的漆包線把表面的漆去除。

師：那我們接下來(lái)就一起制作簡(jiǎn)易的變阻器吧。

這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)能讓學(xué)生從根本上了解變阻器的原理，變阻器的學(xué)習(xí)也不再只是一個(gè)操作問(wèn)題，而是明確原理、制作的過(guò)程，學(xué)生在整個(gè)學(xué)生，是一個(gè)積極、主動(dòng)建構(gòu)的過(guò)程，培養(yǎng)思維的深刻性。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與學(xué)生思維的深刻性密不可分，思維在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程重得到有效的訓(xùn)練和培養(yǎng)，通過(guò)分析目的、完善過(guò)程、質(zhì)疑結(jié)果、回歸本質(zhì)，讓學(xué)生深入理解科學(xué)概念和規(guī)律，正確把握科學(xué)過(guò)程的本質(zhì)特征，提高思維的深刻性。

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浙江省海寧市許村中學(xué) （浙江省海寧市 314409）