寻实验失败之源，渗科学思想之痕

徐滢滢

【缘起和背景】

《怎样得到更多的光和热》是教科版五年级上册《光》单元的一节内容。我选择这节来作为这学期的学校教研活动课，主要考虑到这课中的三个活动都需要记录大量的数据，探究场地也比平时大，安排这课对培养学生良好的实证精神和科学态度是一个不错的选择。对教龄不长的教师而言，如何可以更好地带领学生在室外开展科学探究，又如何可以更好地引导学生用数据分析现象，通过这节课也可以积累一定的经验。

这节课我把课堂从科学教室搬到操场，通过温度计和自制的纸袋让学生们探究吸热能力与物体颜色、表面光滑程度以及物体摆放角度的关系。在第一次试教中，每个探究活动都有好几小组的实验数据与理论结果相差甚远。以第一次试教失败为起点，我不断寻找实验失败之源，也和组内老师以及试教后的学生们一起思考各种实验改进的方法。通过几次尝试，慢慢改变了课堂最初的“不尽人意”，在最后教研活动中，无论是探究结果还是学生表现都有了“质的飞跃”。

【回顾与聚焦】

1.回顾第一次试教

第一次试教504班，根据教材编排，我组织安排了三个探究活动，

活动一：探究吸热能力与物体颜色的关系;

活动二：探究吸热能力与粗糙程度的关系;

活动三：探究吸热能力与摆放角度的关系。

为了提高课堂效率，我把活动一和活动二整合在了一个实验中同时开展。

2.聚焦第一次实验结果

现象一：实验现象凌乱

我把11小组的各个活动的数据结果进行了统计，情况如下图所示。

现象二：学生数据造假

有个别比较“聪明”的学生利用原有的认知对实验数据进行了“造假”记录，呈现了所谓“成功”的实验结论。

现象三：学生探究分心

有些学生边做实验边聊天，没有带着思考去做实验，出现了很多不该犯的操作错误。实验失败后也不反思导致失败的原因。

【分析与思考】

这是一节典型的以直观数据来呈现实验结论的探究课，这样的课更具有科学性和严谨性，更需要学生全身心地观察与思考。教材编排的几个活动从操作难度来看其实都不大，但从学生实验结果和表现来看，这节课无疑贴上了“失败”的标签。在实验失败之后，我引导学生和我一起反思为什么同样的实验，结果却大相径庭。

通过对场地、实验材料、实验操作等方面分析，我和学生一起总结了实验失败的原因，归纳有以下几点：

主观原因：（1）学生没有规范地读温度计示数，趴在地上读数也不方便（2）在探究中，学生无意识地会用手去拿温度计来固定纸袋位置，从而影响温度计读数。（3）在探究活动三中，与太阳垂直需要学生用手扶着纸袋，但很多组学生在实验中会不自觉地改变纸袋的角度，没有真正地与太阳垂直。（如右图所示）

客观原因：（1）受风或人走动导致空气流动的影响。（2）纸张较薄易受地面热传递的影响。（3）铝箔纸做成纸袋时和学生操作时都容易起褶皱，而影响本有的光滑度（4）普通的水银温度计精确度不够，对于1℃不到的变化，很难准确记录。

【改进与尝试】

1.改进实验材料

针对以上实验中种种可能失败的原因，引导学生和我一起不断尝试，我们一起对原有的实验材料作了如下改进。

（1）温度计的改进

为了方便学生对放在低处的温度计读数和减少温度计精确度较低而造成的示数不明显现象，我们用电子温度计来替换了之前的水银温度计。这种电子温度计与水银温度计相比，精确度提高了十倍，所以能更好地感知温度的变化。另外它可以直接显示温度示数，能更快更准地读出温度，消除学生趴在地面上读而造成的读数误差。（如下图）

（2）纸袋的改进

为了避免纸袋子一端开口，使纸袋内部空气流动而造成的温度变化，我们把纸袋子改造成了密封的直筒塑料瓶，并在塑料瓶表面贴上颜色不同和光滑度不同的纸。用塑料瓶来代替纸袋，不仅解决了纸袋内空气流动带走一部分热量导致温度降低，还可以避免温度计接触地面，吸收来自地面的热量而使温度叠加导致示数偏高。另外把铝箔纸包在塑料瓶外不容易起折痕，保证铝箔纸原有的光滑。（如下图）

（3）固定纸袋方法改进

在活动三中，由于第一次实验时学生用手固定纸袋位置，总会有学生无意识地就移动了手的位置，导致并没有在整个实验中严格做到被照射物体与地面垂直或与阳光垂直。所以我将人为固定的方式用三个360度可以旋转的手机夹来固定来代替。这样一来，在实验中，学生不用刻意地人为控制。（如下图）

2.聚焦第二次实验结果

进步一：实验现象统一

通过以上三方面的改进，我们将教材建议的实验材料改得“面目全非”。在大课间时，学生用改良后的材料再次尝试之前的三个探究活动，实验后11个探究小组所记录的温度变化趋势都是一样的。学生很容易从直观的数据中发现在其他条件相同時，物体颜色越深吸热越快，表面粗糙吸热越快，与太阳垂直摆放时吸热越快。我对11组的实验数据分别绘制成了折线图，以第七小组为例，如下图所示：

进步二：学生记录实事求是

在第一次学生实验之后，对个别学生在记录数据时弄虚作假的现象加强了教育和引导。再加上改进后的电子温度计能更直观地显示数据，每一小组都能实事求是地填写实验数据。

进步三：学生操作全神贯注

在第一次失败之后，特别引导学生意识到三心二意地实验只会一无所获，再让学生参与了改进探究材料的制作过程，学生对改进后的材料更有积极性，整个二探过程非常投入。

【反思与渗透】

这课的几次试教，从一探中各组学生“各执一词”的结论，再到二探中收获统一的成功，从一探结束时的尴尬到二探结束时的喜悦。我想渗透到学生内心深处的不仅仅只是所谓的正确结论。

教师不能把上课和下课当做教学的起点和终点，小学生探究科学的活动往往不是一节课所能完成的。在实验探究中可能会因为各种主客觀的原因导致实验失败，但失败不代表课堂的结束。找到失败的源头，我们能反思的有很多;抓住失败为契机，我们能引导给学生的也有很多。

1.以实事求是为根，植入探究课堂

新课程标准指出科学探究要培养学生的实证意识作为科学素养之一。在课堂中一个最重要的表现就是“用数据说话”。但在实际操作中可能会因为各种主客观因素导致实验现象或数据偏离“理想的轨道”。有些“聪明”的学生为了向老师呈现成功的实验结果用造假的方法去“迎合”探究，而这样的探究也失去了它该有的意义。基于有些学生这种弄虚作假的心理，在指导学生实验操作外，更重要地要引导学生用正确的心态对待实验结果。实验是允许失败的，但是探究精神是不可以含糊的。在实验后教师可以让实验成功的学生向大家分享能够成功的关键，更要鼓励实验失败的学生坦然面对并勤于反思导致失败的原因。让学生意识到坦诚面对真实的“失败”比创造虚伪的“成功”更让老师欣赏。在实验中强调以“实事”为基去真正“求是”。潜移默化地把实事求是的探究精神橡树根一样植入学生的内心深处，只有把这“根”扎稳了，探究才会有真正的“生命力”。

2.以优化材料为茎，支撑探究课堂

材料是学生探究的载体，合理的材料对一节实验课能否顺利展开至关重要。好比是一棵树的树干，如果茎干不够有力，难以支撑大树继续向上生长。由于不合理的材料导致实验失败也是非常常见的，尤其是上常规课，教师对材料的选择会出现“敷衍型”，导致实际教学中实验结果的尴尬。因此要坦诚地向学生承认材料设计上还不够合理。失败之后，在自己深刻反思的同时也可以引导学生对材料的反思，鼓励学生大胆分享实验操作中的困难之处，引导学生也参与对材料的优化制作，让学生从头至尾成为探究路上的小主人。我们不管是上公开课还是常规课，都要认真对待，以“对应目标，有的选材;突破重点，灵活选材”为要求，根据实际教学，潜心优化材料，让结构化材料支撑学生更好地探究，让学生探究的茎干奋力向上生长。

3.以手脑并用为叶，生长探究课堂

苏霍姆林斯基说：“儿童的智慧会在他的手指间生长”。著名教育家陶行知先生也曾论述过“手脑并用”的教育理念。但很多时候有些学生习惯用老师提供的材料根据实验步骤，只是简单地动手做了一个实验。但科学的本质是“手”与“脑”结合，“做”与“思”同行。在实际教学中，教师一定要阻止学生借合作探究的时间里随意聊天，避免让学生出现“动手有余而不带思维”的操作，积极引导学生动手之前先动脑，操作之中加思考，实验之后要回顾。鼓励学生大胆真实地分享活动中的成功和不足之处，让学生意识到认真思考和观察在实验中的重要性，不然就会像这节课第一次探究中那样，虽然有些学生也做了实验但马上忘记了实验中的重要现象，在实验失败之后更不会反思失败的原因可能是什么。只有真正手脑并用去探究，才会更好更深地理解每节课的核心内容，才能使学生的思维在动手中延伸开去。在每一个实验中渗入“手与脑并用，做与思共生”思想，让学生的探究之树开枝散叶，使探究的课堂能更好地延伸生长。

教育家周培源说：“科学本身并不全是枯燥的公式和操作，而是有着潜在的美和无穷的趣味，科学探索本身也充满了诗意”。课堂虽然只有40分钟，但探究绝不仅仅只是40分钟，探究的意义也绝不只是实验操作。引导孩子们沿着起初失败实验的痕迹追根溯源，和老师一起思考实验不理想的原因，一起探讨如何使之理想的办法，在经历“一探→思考→制作→二探”的过程中，在他们内心深处埋一颗何为真正探究的种子，把科学的学科思想如春雨一般无声无痕地渗透进他们的内心，静待他们在探究路上可以悄悄地生根发芽并会枝繁叶茂、诗意满满。