俞寧

【摘要】本文針對當前小學科學課中學生實驗操作存在的問題，以“刻意練習”理論為基礎，結合小學科學課程實驗實例，提出“有目的地訓練”及“形成心理表征”兩種訓練方式，旨在有限的課堂教學時間內，提高學生的實驗操作能力。

【關鍵詞】刻意練習 實驗操作能力 教學方式

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）17-0110-03

小學科學是一門實踐性課程，實驗操作是開展科學探究活動的重要手段，也是學生獲取科學概念、掌握科學規(guī)律的重要途徑。在科學課日常教學中，實驗操作往往占用課堂較多的時間，看起來熱鬧而有序的實驗操作環(huán)節(jié)是否能真正提升學生的實驗操作能力？筆者經過多次的實驗操作檢測活動，發(fā)現(xiàn)結果不盡如人意。

那么，怎樣做才能真正提升小學生的科學實驗操作能力呢？筆者結合小學科學課程實驗實例，嘗試改變以往小學科學實驗教學中不斷重復練習的形式，以“有目的的訓練”及“形成心理表征”兩種“刻意練習”方式進行教學，旨在有限的課堂教學時間內，通過“刻意練習”提高學生的實驗操作能力，為學生未來的實驗學習奠定基礎。

一、“刻意練習”的內涵

“刻意練習”這個概念是由佛羅里達州立大學心理學家 K.Anders Ericsson（安德斯·艾利克森）首次提出，他在與羅伯特·普爾合著的《刻意練習》一書中提出：刻意練習需要找到好的導師，有目標、有計劃、有反饋，走出自己的舒適區(qū)等。“刻意練習”是一種更高階的學習方式，能讓人們在最短時間內提高學習效果。在小學科學實驗教學領域，運用“刻意練習”的方式，可以幫助學生創(chuàng)建有效的心理表征。什么是心理表征？《刻意練習》一書中是這樣定義的：心理表征是一種與我們大腦正在思考的某個物體、某個觀點、某些信息或者其他事物相對應的心理結構，或具體或抽象。比如，提起蒙娜麗莎，很多人腦海里會馬上浮現(xiàn)那幅著名油畫的形象，那個形象就是蒙娜麗莎在他們腦海中的心理表征。心理表征是在人們理解的基礎上可以被隨時取用的。自然，當實驗操作涉及的實驗儀器、實驗步驟、注意事項等在學生在腦海中形成心理表征，說明學生真正掌握了這個實驗，達到比傳統(tǒng)學習方法更高效的目的。

二、運用“刻意練習”提升學生實驗操作能力的實踐

（一）有目的地練習

目前，小學科學課中，學生進行實驗操作提升的練習大部分仍處于“天真的練習”階段。所謂“天真的練習”，是指反復地做某件事情，并期望通過反復練習提高能力或水平。實際上，采用這種模式進行實驗操作練習，學生在花費大量時間之后，實驗操作能力、水平的提升并不能達到預期的效果。而運用目的性較強的“刻意練習”方式，則能讓學生更專注、考慮更周全地進行實驗操作。小學科學課中，教師該如何有效組織、開展“刻意練習”的學習活動呢？

1.熟悉實驗器材，奠定實驗基礎

教師應當整理清楚各冊科學實驗目錄，并根據(jù)實驗目錄整理各實驗涉及的實驗器材，有計劃地進行學生實驗儀器操作訓練的安排。如果遇到之前已經學習使用過的實驗儀器，那就應當安排復習環(huán)節(jié)，幫助學生鞏固知識。

例如，教科版科學五年級下冊中，相關學生實驗有23個。在這些實驗中，學生將會接觸到水槽、彈簧測力計、酒精燈、天平、試管、燒杯、鐵架臺、量筒等實驗儀器。教師可以根據(jù)教學進度，適時突破各實驗儀器的使用方法，進而幫助學生在科學使用儀器的基礎上掌握實驗目錄中的各項實驗（如表1，見下頁）。

2.制訂階梯式的訓練目標

傳統(tǒng)的教學中，是開始新課教學學生才能接觸到實驗的內容，而且課上教師是一股腦直接將實驗要求及步驟灌輸給學生，學生一時之間難以消化。學習技能是一個循序漸進的過程，進行科學實驗操作訓練也是如此。教師可以為學生制訂階梯式的訓練目標，引導學生從易到難、一步步打牢基礎。如何科學地制訂階梯式訓練目標以幫助學生真正掌握實驗操作技能呢？下面，筆者以教科版科學五年級下冊實驗“擺錘重量與擺的快慢的研究”這一實驗為例進行分析。

第一階段的目標，是訓練學生查找、發(fā)現(xiàn)該實驗的目的。學生掌握了實驗目的后，才能沿著準確的方向推進實驗過程，避免學生目的不明確而造成實驗過程出現(xiàn)跑偏的情況。從實驗名稱“擺錘重量與擺的快慢的研究”可知，本實驗關注的是擺錘重量對擺擺動快慢的影響，因此本實驗的目的確定為研究擺錘重量是否對擺的擺動快慢產生影響。

第二階段的目標，是訓練學生了解該實驗需要的器材。本實驗是研究“擺”，實驗材料中應該包含擺錘及擺繩。根據(jù)實驗目的，我們知道本實驗關注的是擺錘的重量，因此實驗器材需要包含多個擺錘。為了方便取材，可以選擇若干個重量不等螺帽作為擺錘。為了研究擺的運動，還必須要有固定擺的儀器，因此需要鐵架臺。本實驗研究的是擺擺動的快慢，因此還要用秒表計時。如此，學生在了解實驗目的的基礎上，可以推斷出本實驗所需的實驗器材為：鐵架臺、線、若干個螺帽、秒表。

第三階段的目標，是訓練學生掌握實驗步驟。首先，教師引導學生回顧實驗目的及實驗器材，并思考：要完成本實驗第一步應該做什么？既然是擺的實驗，需要先完成擺的制作才能進行接下來的研究，因此制作一個擺是本實驗的第一步。接著，教師帶領學生分析實驗目的，學生就會發(fā)現(xiàn)本實驗主要的變量是擺錘的重量，因此接下來的實驗步驟應該是逐步改變擺錘的重量，并用秒表記錄擺擺動的時間。

第四階段的目標，是訓練學生分析、掌握實驗的注意事項。每個實驗都有要注意的細節(jié)，這些細節(jié)一旦不留意則可能影響最終的實驗結果，因此實驗注意事項的分析尤為重要。在分析實驗注意事項的環(huán)節(jié)，教師可組織學生先在小組內討論，然后全班分享討論結果。例如，本次實驗需要關注的細節(jié)較多，學生在小組內分析出現(xiàn)了一些遺漏，在全班分享時，有學生提到擺擺動的幅度不宜超過5度，否則擺會出現(xiàn)圓周運動，影響實驗結果;也有學生提出對擺動次數(shù)的記法要做統(tǒng)一要求，否則結果不具有可比性。這些細節(jié)的提出，可以較大程度規(guī)避實驗失敗的風險。

3.及時給予訓練反饋

適當?shù)挠柧毞答亴⒂欣趯W生糾正實驗過程中的錯誤操作，準確了解自己對實驗操作的掌握程度。在小學科學課堂上，實驗操作主要是以小組形式進行，小組成員各司其職，共同合作完成實驗。但因為各種因素的影響，小組中經常有個別學生游離于實驗之外，并未實際參與到實驗操作過程中。在大班教學的課堂上，教師在有限的時間內往往不能過多關注個別學生，因此適時地進行實驗操作能力檢測是十分有必要的。

檢測的時間一般安排在單元教學結束后，最好以單人操作的方式進行。因為單人操作能暴露出許多課堂實驗中教師沒有關注到的問題，能更準確、直觀地觀察每名學生的實際操作水平，所以有利于教師提出針對性的建議和評價，幫助學生肯定自我、改進不足。

由于檢測時間有限，教師無法親自為每一名學生進行監(jiān)考，所以要充分發(fā)揮學生的相互監(jiān)督作用。首先，教師要提前準備若干份檢測題，并制訂細致的評分標準（如圖1、圖2，見下頁）;其次，檢測前對監(jiān)考的學生進行培訓，讓他們掌握該實驗的準確方法、步驟和評分標準。

（二）幫助學生形成心理表征

大部分科學教師在進行實驗教學時，通常會先為學生整理出所需的實驗器材，再詳細講解實驗步驟，最后強調實驗要注意的事項。課堂上，學生基本都能在教師的指導下順利完成實驗，但過了一段時間，學生往往會逐漸淡忘該實驗的一些細節(jié)，只能記住部分操作，這說明學生對實驗只產生了短時記憶，沒有形成心理表征。那么，教師該如何幫助學生建立有效的心理表征呢？

1.建立關于器材的心理表征

科學實驗儀器較多，教師可按照教材涉及的情況進行分類，并安排相關儀器使用方法的學習，逐步幫助學生創(chuàng)建相關儀器的具體心理表征。以教科版科學六年級下冊使用到的生物顯微鏡使用教學為例。第一步：建立關于儀器具體結構的心理表征。首先，教師向學生提供生物顯微鏡實物并出示生物顯微鏡結構圖，通過實物與圖片相結合的方式，向學生介紹生物顯微鏡各結構的名稱及作用;接著，撤掉生物顯微鏡實物與結構圖，要求學生繪制生物顯微鏡結構圖（只需學生畫出簡易結構圖即可）;最后，讓學生根據(jù)繪制的結構圖解釋生物顯微鏡各部分的作用。此過程能幫助學生將生物顯微鏡的結構信息加工成為圖片及場景，并將其保存在長時記憶中，方便未來有效且快速地調用。第二步：建立關于儀器使用方法的心理表征。儀器使用方法的心理表征必須建立在學生理解的基礎上，所以教師教學過程中要給予學生充分思考和討論的時間，加大學生在學習使用儀器過程中的參與度。如先讓學生根據(jù)前知識嘗試描述顯微鏡的使用方法，再引入討論話題：“最先提出的使用方法是否存在遺漏或者錯誤的地方？”學生在討論過程中不僅總結出生物顯微鏡的使用方法，還提出在未來的操作中避免錯誤的使用方法。

2.建立關于實驗步驟的心理表征

創(chuàng)建實驗步驟的相關心理表征，主要通過兩個途徑實現(xiàn)。第一，運用信息處理創(chuàng)建心理表征?？茖W課堂上傳遞的實驗信息較多且零碎，教師幫助學生提升信息提取及整理的能力，是學生有效創(chuàng)建心理表征的關鍵。參與實驗設計是一個讓學生接觸信息、處理信息的重要方式，學生在設計實驗時經歷思考、質疑、重構等加工過程，輸入的信息才更容易變?yōu)殚L時記憶。所以，教學過程中，教師應邀請學生主動參與到實驗設計環(huán)節(jié)中來，并給予學生充分的時間進行相關問題的探討，如為何要如此進行實驗？如果不這樣做會出現(xiàn)什么問題？等等。充分討論能幫助學生未來在調用該實驗的相關信息時能靈活自如。學生在實驗過程中，對實驗信息做詳細的筆記，也能有效提升自己的整理信息能力?？茖W課堂信息量較大，卻因課時的限制，教師不能做到經常利用課堂時間組織學生復習實驗操作，因此建議每名學生準備一個《科學記錄本》，記錄實驗過程及實驗注意事項，這樣學生在課后就可以根據(jù)《科學記錄本》中的記錄進行有目的地復習。第二，運用虛擬實驗創(chuàng)建實驗步驟心理表征。由于科學課堂教學時間有限，教師無法提供大量時間讓學生在課中進行實驗操作練習，而實驗實踐操作時間過少容易導致學生疏于練習而忘記操作步驟。這時，教師可以指導學生進行虛擬實驗。虛擬實驗既能幫助學生感受真實的實驗情境，又能節(jié)省教師因準備實驗額外花費的時間與精力，更適用于學生課堂外的長期鞏固練習。

小學科學是一門基礎性課程，在課中對學生進行科學實驗操作能力的“刻意練習”，既是培育學生科學素養(yǎng)的重要策略，也能為后續(xù)物理、化學、生物等學科的學習打下基礎。因此，在實際的訓練過程中，教師除了要關注短期的訓練效率，還要培養(yǎng)學生長期的學習習慣及實驗習慣。

【作者簡介】俞 寧（1987— ），女，廣東梅州人，大學本科學歷，一級教師，現(xiàn)就職于南寧市濱湖路小學，研究方向為科學教育。

（責編 黃健清）