當(dāng)“真”科學(xué)遇到“假”探究

摘要：“探究”作為科學(xué)課程的核心理念，已經(jīng)隨著課改深入到教育的一線，“探究教學(xué)”是目前教師經(jīng)常采用的教學(xué)方式之一，但在探究教學(xué)的過程中，卻存在著很多違背“探究”精神的“假探究”。用“假探究”研究“真科學(xué)”的現(xiàn)象，也許在考試中不并不一定會有明顯的體現(xiàn)，但出于立足學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展的角度考慮，這樣的“假探究”之風(fēng)絕對需要有所改變。關(guān)鍵詞：“假探究”；長遠(yuǎn)發(fā)展；探究過程；探究體驗一次偶然的聽課，內(nèi)容是初二科學(xué)上冊第四章第三節(jié)《物質(zhì)的導(dǎo)電性與電阻》，在講到物質(zhì)的導(dǎo)電能力時，我們的上課教師按課本的要求進(jìn)行了演示實驗，教師將不同的物體接入圖中的電極兩端，通過觀察燈泡是否發(fā)光來判斷是否導(dǎo)電，非常的直觀。在驗證食鹽水是否導(dǎo)電時，我發(fā)現(xiàn)這個教師用的居然是鐵碗，估計是擔(dān)心驗證鹽水具有導(dǎo)電性時燈泡不亮。果然，教師在演示的時候不經(jīng)意間讓金屬觸頭接觸到了金屬碗，而清水時教師特意提著金屬觸頭不讓其接觸到金屬碗，于是乎，學(xué)生們得到了非常直觀的認(rèn)識：清水是不能夠?qū)щ姷?，而食鹽水是能夠?qū)щ姷?。對本?jié)課的這一環(huán)節(jié)，學(xué)生們非常滿意，因為所有的結(jié)果和資料上的一樣，關(guān)鍵還有了實驗的體驗，通過實驗驗證了資料的正確性；老師也很滿意，將知識“準(zhǔn)確無誤”地教給了學(xué)生，而且是通過實驗來“表述”，說服力很強(qiáng)，學(xué)生掌握程度也很好，從課后作業(yè)的考查結(jié)果來看，所有的學(xué)生都掌握了食鹽水可以導(dǎo)電而蒸餾水不能導(dǎo)電這一知識。從課后與這位新教師的交流中，該教師也提到了這個實驗，因為他自己做這個實驗的時候燈泡沒有亮，所以為了效果和結(jié)果，他私下“改進(jìn)”了實驗，目的就是呈現(xiàn)給學(xué)生更為準(zhǔn)確地對知識的認(rèn)可。事實上，盡管這位新教師因為經(jīng)驗問題，沒有把實驗做好，但是他所做的行為，也是我們目前很多教師在做實驗的時候最為關(guān)注的，就是如何把實驗結(jié)果呈現(xiàn)給學(xué)生們。很多教師在進(jìn)行實驗的時候，只要得到想要的“預(yù)期”結(jié)果，馬上見好就收，以免節(jié)外生枝，甚至為了得到想要的結(jié)果，本著只要沒被學(xué)生發(fā)現(xiàn)，就嘗試著去用“假探究”來做“真展示”，目的就是最大效果地提升學(xué)生對實驗結(jié)論的學(xué)習(xí)效果。其實，探究實驗過程和結(jié)論兩者本身并不存在著誰服務(wù)誰的問題。從探究的角度看，明顯探究的過程的準(zhǔn)確要勝過結(jié)論的準(zhǔn)確。在探究過程中，學(xué)生得出的結(jié)論與書本的結(jié)論不一致，也是很正常的事情，天下哪有所有的探究都是一個模子的？但是不一樣的結(jié)論，不一樣的方案，我們可以拿來比較優(yōu)劣，從而幫助學(xué)生更好地改進(jìn)自己的探究過程，獲得方法上的提升。2012版新的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中說到科學(xué)的核心是探究，教育的重要目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，科學(xué)課程應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)這兩者的結(jié)合，突出科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式。于是，探究在我們的教學(xué)中出現(xiàn)的頻率越來越高，而與之相對應(yīng)的“假探究”也越來越多。1.為實驗而實驗的“假探究”在探究阿基米德原理時，有的教師，特別是一些老教師，就讓學(xué)生直接做阿基米德實驗，直接測量F浮和G排，然后利用兩者相等得到阿基米德原理。但是如果有學(xué)生問：老師，在研究浮力的時候，你是怎么想到去測排開液體的體積的？我們將很難回答，最大的原因是我們已經(jīng)知道了浮力的大小等于物體排開液體的重力，所以我們才這樣設(shè)計實驗，但是，真正的探究是不知道答案的，像這樣已經(jīng)知道答案的探究，沒有思維過程的引導(dǎo)，學(xué)生沒有進(jìn)行深度的思考的探究實驗，純粹為了實驗而實驗的探究，就是典型的“假探究”表象之一。2.按教師編排的假設(shè)進(jìn)行的“假探究”在研究滑動摩擦力的影響因素時，當(dāng)有學(xué)生提出滑動摩擦力與物體的質(zhì)量、重力有關(guān)時，我們的教師一般會予以否定，告訴學(xué)生這兩個假設(shè)是不對的，或者說是有問題的，然后解釋一下，重力實質(zhì)就轉(zhuǎn)化成了壓力，因此可以不要考慮。在做實驗的時候，大部分的教師最終只留下了與壓力、接觸面的粗糙程度有關(guān)這兩個假設(shè)去進(jìn)行驗證，還有少部分教師留下與接觸面積有關(guān)這個假設(shè)去實驗，這也不是真探究！真正的探究哪有老師用口頭來糾正錯誤的？就算要糾正錯誤，也應(yīng)該在探究過程中讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)，而不是靠教師的經(jīng)驗去糾正，畢竟學(xué)生是沒有這樣的經(jīng)驗的。這樣的探究無非就是按著教師的編排走個過場，學(xué)生自己的疑問并沒有在實驗中得以解決，這樣的探究也是“假探究”。3.為了達(dá)到知識目的，不尊重實驗數(shù)據(jù)的“假探究”在研究串聯(lián)電路的電壓特點時，我們在做實驗的時候經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)總電壓并不一定會等于兩個分電壓之和，但是因為這個涉及電壓表分壓的問題，和初中的學(xué)生很難解釋清楚，特別是剛學(xué)習(xí)電壓特點的學(xué)生，因此，很多教師就不會點出來，讓學(xué)生自己發(fā)揮，而學(xué)生就把這點歸到了實驗的誤差，于是這類不相等會被歸到實驗誤差中去，學(xué)生能理解，考試也考不到，皆大歡喜。但是，這樣的對數(shù)據(jù)的處理，就是對實驗數(shù)據(jù)的不尊重，作為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)者，帶著這份為了知識目的而不尊重實驗數(shù)據(jù)的心在指導(dǎo)學(xué)生，我們培養(yǎng)出來的學(xué)生真能做到對科學(xué)的一絲不茍嗎？這樣的環(huán)境能培養(yǎng)出一流的科學(xué)家？事實上，隨著探究教育的普及，各種類型的“假探究”也越來越多，這類探究與真探究的區(qū)別主要在于缺少探究的一些特質(zhì)性的東西，缺乏學(xué)生思維的深度參與，缺乏科學(xué)性，缺少嘗試性和開拓性，缺少探究的完整性等等，這些假探究的產(chǎn)生，固然存在著目前以“考”定天下中是過程重要還是結(jié)論更重要，其實也有著心理學(xué)上的原因所在。在有關(guān)兒童假設(shè)檢驗的研究中人們發(fā)現(xiàn)，在把得到的實驗結(jié)果作為支持或者拒絕假設(shè)（理論）的證據(jù)時，兒童的思維表現(xiàn)出某些方面的缺陷。即使在兒童進(jìn)行有效的實驗時，他們也常常得出與實驗結(jié)果不一致而與他們原有信念相一致的結(jié)論。簡單來說，兒童常常不能區(qū)分什么是基于觀測得出的結(jié)論，什么是基于他們原來的信念或理論得出的結(jié)論。他們經(jīng)常忽視不一致的證據(jù)，或者以某種選擇性、歪曲的方式注意這些證據(jù)，他們有時調(diào)整證據(jù)以適合于他們自己的那一套理論。從我們的實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，雖然教師沒有如兒童那般夸張，很少采用直接推翻結(jié)論的方式，但是出于對知識結(jié)果準(zhǔn)確性的保護(hù)，我們教師會在探究實驗的各個環(huán)節(jié)給學(xué)生圈定一個范圍，在這個范圍內(nèi)，學(xué)生很難得到教師預(yù)想之外的探究結(jié)果，目的就是為了更好地將實驗結(jié)論作為知識教給學(xué)生。2012版新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)，我們的教學(xué)要立足學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展。什么是長遠(yuǎn)？記得愛因斯坦曾說過：教育就是當(dāng)一個人把在學(xué)校所學(xué)全部忘光之后剩下的東西。如果我們能夠直面這個教育的真諦，我們就會發(fā)現(xiàn)這一系列假探究所帶來問題的嚴(yán)重性，忽略了探究本身，甚至人為地進(jìn)行不利于探究思維形成的干預(yù)，目的僅僅是將來學(xué)生最容易忘記的知識，是否真的有點得不償失。若干年之后，當(dāng)我們的孩子長大成人，直面更多的未知領(lǐng)域知識的時候，哪怕他沒有忘記在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識，他仍舊可能會無所適從。真正的“探究”并非只關(guān)注知識本身，而是同時關(guān)注知識獲得的過程，科學(xué)探究≠動手做實驗，判斷學(xué)習(xí)方式是否具有探究性，關(guān)鍵是看學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中是否存在自主性，學(xué)生的思維是否參與到了探究的過程中，并在探究的過程中得到了解決此類問題的辦法。1.教師不但要關(guān)注學(xué)生在探究中是否獲得了科學(xué)的結(jié)論，還要關(guān)注學(xué)生在探究過程中獲得了怎樣的體驗，學(xué)到哪些科學(xué)技能和方法，思維得到怎樣的訓(xùn)練，形成了怎樣的情感、態(tài)度、價值觀。例如，讓學(xué)生做實驗，不能只是讓學(xué)生“按方抓藥”地按設(shè)計好的實驗步驟操作，而應(yīng)創(chuàng)造機(jī)會，讓學(xué)生的思維也參與進(jìn)來。比如前面講到的阿基米德原理的探究中，應(yīng)該創(chuàng)設(shè)情境，將學(xué)生的前概念轉(zhuǎn)化為思維的有利素材。目前我們的教材中關(guān)于阿基米德原理的設(shè)計有這么一段話“在圖1-15所示的活動中，塑料瓶浸入水中的體積越大，手會感覺越費勁。根據(jù)這一事實，你認(rèn)為浮力的大小可能跟哪些因素有關(guān)？”這段話就很好地將生活常識與我們探究的內(nèi)容結(jié)合在一起了，但事實上，很多教師特別是年紀(jì)大的老教師，經(jīng)常會忽略這段話。應(yīng)該想辦法讓學(xué)生明白，我們的探究要源于生活并高于生活。當(dāng)然，光憑這段話，總覺得還缺點什么，這個時候可以增加一個學(xué)生感知的環(huán)節(jié)，引入溢水杯并做如下感知，主要有以下目的：（1）學(xué)生在初中階段從來沒有接觸過溢水杯，作為該實驗的主要器材，學(xué)生必須對其擁有足夠的認(rèn)知，才能在實驗中加以利用，特別是開始裝滿水，才能真正測量出排出來水的體積。（2）通過生活現(xiàn)象的再感知，從探究的角度出發(fā)再現(xiàn)情境，讓學(xué)生找尋生活實際與科學(xué)探究的聯(lián)系。隨著瓶子的不斷浸入，手感覺到阻力也來越大，同時也非常容易觀察到進(jìn)入燒杯的水越來越多，這個水就是被瓶子排出來的水，建立排開水這么一個概念就水到渠成，下一步，學(xué)生就會自行將排開水與浮力建立聯(lián)系。如果教師經(jīng)常性地把生活中的實例的感知放到探究教學(xué)的過程中，學(xué)生就會找到探究問題的一類方法，可以從生活已知出發(fā)為起點，研究起來會比較方便。2.學(xué)生在探究的過程中，教師不能完全把自己當(dāng)成是一個評判者的角色。學(xué)生的生活經(jīng)歷畢竟不如教師，他們的想法固然有其稚嫩之處，但仔細(xì)推敲，也有可取之道。比如前面滑動摩擦力的影響因素探究，站在教師的立場上，因為我們已經(jīng)經(jīng)過了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，自然知道以重力為影響因素是不可取的；但是如果我們對自己稚化，拋開那些我們已經(jīng)知道的東西，站在學(xué)生的角度出發(fā)，我們就會發(fā)現(xiàn)，得到摩擦力可能與重力有關(guān)已經(jīng)是學(xué)生那么多探究中特別靠譜的了，并且似乎可以得到很多生活事實的佐證。對這樣的素材，教師采用直接否定的方式本身就不符合探究精神。探究過程中出現(xiàn)的問題應(yīng)該用探究的方法解決，教師應(yīng)該用探究的思路，利用實驗來證明假設(shè)的錯誤，而不是直接進(jìn)行評判。其實關(guān)于重力與摩擦力的探究，不是不能探究，在我們很多的練習(xí)中已經(jīng)出現(xiàn)，難度也不是很大，但是卻幾乎沒有教師在課堂上進(jìn)行這個環(huán)節(jié)的探究，具體設(shè)計如下：兩幅圖對應(yīng)的是同一個物體，接觸面積、重力、接觸面粗糙程度是完全一樣的，但是兩次勻速拉動時候的摩擦力是不一樣，如果和重力等上述控制相同的量有關(guān)，那么摩擦力應(yīng)該是一樣的，可見，真正影響滑動摩擦力大小的應(yīng)該不是物體的重力，而是與向上拉的彈簧測力計有關(guān)的某個力。單純要讓學(xué)生來設(shè)計這個實驗方案，肯定是有難度的，針對這些很難探究的問題，教師采用教學(xué)演示也未嘗不可，至少比直接否定學(xué)生的假設(shè)會要好很多。探究并不一定要動手操作才算是探究，深度的思考、與原有方案的對比也應(yīng)該屬于探究的范疇。3.課堂的探究實驗并不需要特別先進(jìn)的儀器，但是必須要尊重實驗的結(jié)果，當(dāng)數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果對不上的時候，必須要有充分的原因分析，而不是一筆帶過或者用簡單的原因來搪塞學(xué)生。就比如前面串聯(lián)電路的電壓特點，分電壓之和不等于總電壓是可以預(yù)見的實驗結(jié)果，教師又自知很難解釋清楚，為何要受書本上實驗電路的限制？如果讓學(xué)生來設(shè)計實驗，其實很大概率是會需要三個電壓表的，我們在測量的時候直接用三個電壓表一步到位地測量不是更好？也不大會出現(xiàn)不相等的情況。有些老師可能會認(rèn)為這個是逃避問題，但如果我們拋開書本的設(shè)計，其實使用三個電壓表才是最正常的探究思路。教材中采用一個電壓表可能是考慮到了電路連接過于復(fù)雜的原因。當(dāng)然，這里僅想說明我們應(yīng)該尊重數(shù)據(jù)，事實上，在探究實驗過程中得到錯誤的數(shù)據(jù)、結(jié)論也是很正常的，探究本身就允許存在錯誤，沒有誰生來就是能進(jìn)行探究的，關(guān)鍵是要把錯誤的原因找到，進(jìn)行錯誤原因的分析，這也是以后我們面對未知時候所要不斷進(jìn)行的過程：失敗→分析原因→改進(jìn)→再失敗→再分析原因→再改進(jìn)→直到成功。這才是我們直面未知應(yīng)有的態(tài)度。尊重實驗的結(jié)果，對錯誤結(jié)果合理應(yīng)對，實驗數(shù)據(jù)固然有對和錯，但更重要的是要挖掘錯誤背后的原因，這才是探究與其他學(xué)習(xí)方式的區(qū)別。4.教師自己也需要學(xué)會用探究的辦法去解決問題。6冊書，那么多的演示實驗，教師自己都做了足夠的探究了嗎？不說思路，就是能把所有實驗都去親自動手做一遍的科學(xué)教師，都已經(jīng)比較稀少了。比如開頭我講到的那位新教師，用鐵碗做的“假探究”來忽悠學(xué)生，難道用玻璃做的燒杯真的就沒有辦法了嗎？課后我還原了這位教師的實驗（當(dāng)時我用習(xí)慣上的兩節(jié)電池來進(jìn)行實驗，為了防止不亮不能說明問題，我又在電路中加入了電流表），當(dāng)直接把兩極接在一起時，燈泡是亮的，但是當(dāng)我把兩個電極插入到食鹽水中去時，果然如這位新教師說所的一樣——燈泡不亮。從探究的角度來說，燈泡不亮是有原因的，就是電流不夠大，對于學(xué)生來說，最簡單的方法莫過于增加電池，于是我就嘗試著增加了一節(jié)電池，燈泡果然亮了，這個問題不就解決了嗎？這個實驗失敗的探究分析其實是不難的，是我們這位新教師知識不夠嗎