鄔繼軍

就目前小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況來(lái)看，很多教學(xué)涉及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多數(shù)都是學(xué)生按照教師或課本上預(yù)先設(shè)計(jì)好的過(guò)程機(jī)械地操作儀器，盲目地記錄數(shù)據(jù)，然后拼湊實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種做法對(duì)培養(yǎng)學(xué)生能力毫無(wú)益處。從實(shí)際教學(xué)情況來(lái)看，也不會(huì)降低教學(xué)難度，學(xué)生在不明就里的情況下聽(tīng)懂或看懂別人的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，花費(fèi)的精力似乎不少于學(xué)生親自設(shè)計(jì)所花費(fèi)的精力。筆者通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力不僅完全可行，而且是提高教學(xué)質(zhì)量、減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)的根本途徑。我們根據(jù)學(xué)生情況并參照心理學(xué)、教育學(xué)規(guī)律，制定了以下方案，經(jīng)實(shí)施成效顯著。

一、劃分實(shí)驗(yàn)類型，明確設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)按其目的可分為：①探索性實(shí)驗(yàn)；②驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；③測(cè)定性實(shí)驗(yàn)。每種類型的實(shí)驗(yàn)都有其特定的設(shè)計(jì)思路。探索性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是：考查所研究的科學(xué)過(guò)程中涉及到哪幾個(gè)物理量（即所研究的過(guò)程需要用哪幾個(gè)參量來(lái)描述），想辦法測(cè)出這些物理量的幾組對(duì)應(yīng)值，然后分析歸納得到這些物理量之間的函數(shù)關(guān)系。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是：任何科學(xué)規(guī)律都包含條件、結(jié)論兩部分，滿足定律所要求的條件進(jìn)行實(shí)施（即在實(shí)驗(yàn)中重復(fù)定律所描述的科學(xué)過(guò)程），測(cè)量幾組對(duì)應(yīng)的描述該科學(xué)過(guò)程的物理量的值，如果其間的函數(shù)關(guān)系與定律結(jié)論吻合，則定律得以驗(yàn)證。對(duì)測(cè)定性實(shí)驗(yàn)，我們主要研究的是間接測(cè)定某個(gè)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)。其思路是：考查待測(cè)量在哪些科學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)，又與描述這些過(guò)程的哪些量有關(guān)，在這些量中又有哪些可以直接測(cè)量，找出這些直接可測(cè)量與待測(cè)量之間的關(guān)系，再由該關(guān)系求出待測(cè)量。

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)論哪種實(shí)驗(yàn)，都離不開(kāi)兩組相關(guān)對(duì)應(yīng)的物理量測(cè)定。按照《譜論》的觀點(diǎn)，我們把兩組相關(guān)對(duì)應(yīng)的物理量叫做物理顯譜聯(lián)。這樣，無(wú)論哪種類型的實(shí)驗(yàn)，都可以歸納為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：①確定譜聯(lián)，創(chuàng)設(shè)科學(xué)圖景；②選擇器材；③編排實(shí)驗(yàn)步驟；④設(shè)計(jì)記錄表格。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)質(zhì)，就是設(shè)計(jì)測(cè)譜聯(lián)和處理譜聯(lián)方法的過(guò)程。清楚了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和思路，就可以有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)了。

二、確定能力構(gòu)成要素，找出其中關(guān)系

與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相對(duì)應(yīng)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力包括：①尋找確定譜聯(lián)的能力（判斷力）；②創(chuàng)設(shè)科學(xué)圖景的能力（時(shí)空想象力）；③量值估算能力（計(jì)算能力）。這三部分稱為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力構(gòu)成三要素。其中尋找確定譜聯(lián)的能力與確定譜聯(lián)和設(shè)計(jì)記錄表格相對(duì)應(yīng)；量值估算能力與合理篩選實(shí)驗(yàn)儀器相對(duì)應(yīng)。三者彼此依存，相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體——實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)能力。例如，量值估算的對(duì)象是譜聯(lián)中涉及的物理量，創(chuàng)設(shè)的科學(xué)圖景中涉及的物理量還是譜聯(lián)中的物理量，而確定譜聯(lián)從某種意義上講也隱含了構(gòu)想科學(xué)圖景的過(guò)程。弄清了三要素之間的關(guān)系及其特點(diǎn)，就可以根據(jù)其特點(diǎn)和規(guī)律制定實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案。

三、依據(jù)要素特點(diǎn)，進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練

心理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)能力一般需經(jīng)過(guò)這樣的過(guò)程：尋找能力構(gòu)成要素→分別強(qiáng)化形成技能→綜合連貫形成能力。按照上述理論，培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的關(guān)鍵是強(qiáng)化能力構(gòu)成要素形成技能，而練習(xí)又是形成技能的基本途徑。

所謂練習(xí)是指有目的、有計(jì)劃地采取必要的方法，并不斷改進(jìn)某種動(dòng)作方式或智力活動(dòng)方式，逐步熟練和完美的重復(fù)活動(dòng)過(guò)程。因此練習(xí)不同于動(dòng)作的機(jī)械重復(fù)。單純的重復(fù)對(duì)技能的形成不一定有好處。在沒(méi)有改善動(dòng)作方式的指導(dǎo)和要求的情況下，盲目重復(fù)往往會(huì)把不正確的動(dòng)作方式鞏固下來(lái)。有人寫(xiě)了一輩子的字，仍然寫(xiě)不好，這是由于沒(méi)有根據(jù)一定要求有計(jì)劃地練字，只是機(jī)械重復(fù)寫(xiě)字動(dòng)作的緣故。蘇聯(lián)教育家贊科夫十分強(qiáng)調(diào)練習(xí)在學(xué)習(xí)中的作用，但他反對(duì)盲目地、多次地、單調(diào)的重復(fù)。所以要想通過(guò)練習(xí)形成技能，必須做到以下幾點(diǎn)：

①明確練習(xí)的目的和要求，掌握有關(guān)技能的基本知識(shí)。在練習(xí)過(guò)程中，老師既要對(duì)學(xué)生進(jìn)行全部練習(xí)目的指導(dǎo)，又要讓學(xué)生了解每一種練習(xí)的具體目標(biāo)和要求。當(dāng)學(xué)生明確了練習(xí)的目的要求以后，便能形成完成練習(xí)的內(nèi)部動(dòng)因，從而調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，更加自覺(jué)地進(jìn)行練習(xí)。否則練習(xí)會(huì)使學(xué)生感到枯燥無(wú)味。例如，指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)量的值估算時(shí)，學(xué)生明確了進(jìn)行量值估算是為了確定所選儀器的量程（測(cè)量范圍），再傳授給他們具體的估算方法后，學(xué)生都能踴躍地練習(xí)估算。

②要掌握正確的練習(xí)方法。掌握正確的練習(xí)方法，可以避免盲目嘗試，提高練習(xí)的效果。我們的做法是：教師首先通過(guò)言語(yǔ)講解，使學(xué)生獲得關(guān)于練習(xí)方法的清晰表象。有了模仿的樣板以后，再讓學(xué)生自己練習(xí)，就可以收到較好的效果。例如，指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)確定譜聯(lián)時(shí)，教師先示范確定譜聯(lián)，再讓學(xué)生練習(xí)確定同一類型的譜聯(lián)，并通過(guò)反復(fù)練習(xí)進(jìn)行強(qiáng)化。在練習(xí)之前，要對(duì)不同類型的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行劃分，以便對(duì)每部分分別強(qiáng)化。劃分的原則是：1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型進(jìn)行劃分；2. 根據(jù)譜聯(lián)類型劃分；3. 根據(jù)儀器類型劃分。

③要讓學(xué)生知道每次練習(xí)的結(jié)果。學(xué)生在每次練習(xí)之后，如能及時(shí)知道練習(xí)的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果有所分析，就能對(duì)自己做出正確評(píng)價(jià)，也就能集中精力克服困難，改正錯(cuò)誤。從生理機(jī)制上看，肯定成績(jī)和優(yōu)點(diǎn)就能使有關(guān)的神經(jīng)聯(lián)系受到陽(yáng)性的強(qiáng)化；而挖出缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，就能使有關(guān)的神經(jīng)聯(lián)系受到陰性的強(qiáng)化，這樣就加速了分化過(guò)程，促進(jìn)了正確的暫時(shí)神經(jīng)聯(lián)系系統(tǒng)的形成。例如，我們對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案及時(shí)采用面批面改的形式進(jìn)行評(píng)價(jià)，肯定成績(jī)與優(yōu)點(diǎn)，指出缺點(diǎn)和不足，提出改進(jìn)意見(jiàn)。通過(guò)這樣的反復(fù)強(qiáng)化，使學(xué)生對(duì)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的諸要素都能熟練掌握，就可以進(jìn)一步通過(guò)綜合訓(xùn)練而逐步形成能力了。

四、加強(qiáng)綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力

在學(xué)生熟練掌握了構(gòu)成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力諸要素——技能之后，就可以通過(guò)綜合訓(xùn)練培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力了。具體做法是：讓學(xué)生按照教師傳授的設(shè)計(jì)思路對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)課上讓學(xué)生按自己的方案完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課后，再讓學(xué)生練習(xí)設(shè)計(jì)一些與本實(shí)驗(yàn)同類型、同系列的實(shí)驗(yàn)以強(qiáng)化其掌握設(shè)計(jì)思路和儀器性能，在條件允許的情況下讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)自己方案的不足，并加以修正，教師同時(shí)對(duì)學(xué)生的方案進(jìn)行批改，并引導(dǎo)學(xué)生共同分析。分析的內(nèi)容包括：1. 實(shí)驗(yàn)類型；2. 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)；3. 譜聯(lián)類型和儀器類型（即實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)）。通過(guò)分析，使學(xué)生進(jìn)一步提高綜合能力，把各個(gè)環(huán)節(jié)連貫起來(lái)，從而形成完整的實(shí)驗(yàn)方案，最后達(dá)到培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)能力的目的。