【摘 要】日常的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)告訴我們，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解可能會(huì)偏離實(shí)際。究其原因，主要是有些實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象比較隱蔽或關(guān)鍵數(shù)據(jù)不可見(jiàn)，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)踐力發(fā)展不足。文章針對(duì)小學(xué)生思維特點(diǎn)，從學(xué)生反饋中探索認(rèn)知偏差產(chǎn)生的原因，提出讓實(shí)驗(yàn)過(guò)程顯現(xiàn)的有效教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)觀念正確內(nèi)化，并由此不斷提升學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐力。

【關(guān)鍵詞】認(rèn)知偏差 數(shù)據(jù)顯現(xiàn) 科學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)踐力

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，義務(wù)教育科學(xué)課程是一門(mén)體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性。這對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力提出了一定的要求，但是這些實(shí)踐能力不可能憑空產(chǎn)生，在教學(xué)的過(guò)程中學(xué)生通過(guò)觀察、思辨、試誤、練習(xí)等多種方式不斷提升自己的實(shí)踐力。但是，在各個(gè)環(huán)節(jié)由于不同的原因，總會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知偏差，那么如何通過(guò)教學(xué)幫助學(xué)生更加直觀地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，變不可見(jiàn)為可見(jiàn)，減少想象的成分，就成了教師需要積極思考解決的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，教師要再輔以必要的措施幫助學(xué)生將所見(jiàn)、所得正確內(nèi)化，才能使學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中越學(xué)越有趣、越學(xué)越輕松，不至于因?yàn)榍懊娴钠顚?dǎo)致科學(xué)探究走進(jìn)死胡同的尷尬境地。

一、認(rèn)知偏差產(chǎn)生的原因

心理學(xué)研究告訴我們認(rèn)知偏差是由于認(rèn)知機(jī)制的限制、主觀因素和情感因素等原因造成的，從而使人們?cè)谛畔⒓庸ず退季S判斷過(guò)程中產(chǎn)生的偏離客觀真相的錯(cuò)誤認(rèn)知或思維傾向。學(xué)生在科學(xué)探究的過(guò)程中也同樣要遵循以上認(rèn)知規(guī)律，在這些年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，筆者從眾多學(xué)生的反饋中總結(jié)了認(rèn)知偏差產(chǎn)生的幾點(diǎn)主要的原因。

（一）科學(xué)實(shí)驗(yàn)本身現(xiàn)象不明顯

這一種在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中屬于最為常見(jiàn)的類(lèi)型，很多時(shí)候由于實(shí)驗(yàn)條件或方法的限制，學(xué)生很難觀察清楚。如在蘇教版科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第一單元“光與色彩”，這個(gè)單元里面的內(nèi)容，如光沿直線傳播、光的反射、七色光等課程均存在這樣的問(wèn)題。主要問(wèn)題就是光在空氣中或水中傳播的時(shí)候，光的行進(jìn)路線不容易觀察到，從而造成學(xué)生對(duì)這些科學(xué)觀念的認(rèn)知產(chǎn)生偏差。從反饋來(lái)看，有的學(xué)生認(rèn)為光在發(fā)生反射時(shí)從一個(gè)地方射入從另一個(gè)地方射出，入射點(diǎn)和反射點(diǎn)不在一起；有的學(xué)生在學(xué)習(xí)完光的色散以后，仍然不清楚白光經(jīng)過(guò)三棱鏡以后為什么就分解成七色光了，以為光在三棱鏡里面發(fā)生了什么神奇的變化；還有的學(xué)生對(duì)小孔成像里面像的位置在哪里搞不清楚，沒(méi)有畫(huà)在成像屏上。上述這些認(rèn)知偏差就是因?yàn)閷W(xué)生沒(méi)有清楚地看到光的行進(jìn)路線造成的。

（二）科學(xué)實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵數(shù)據(jù)不可見(jiàn)

何謂關(guān)鍵數(shù)據(jù)不可見(jiàn)？在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一種情況，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，做得興趣盎然、看得津津有味，然而實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)老師提出的問(wèn)題無(wú)從下手。換句話(huà)說(shuō)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生是看到了很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但這些現(xiàn)象僅僅是問(wèn)題的表面，沒(méi)能深入問(wèn)題的本質(zhì)，也就是缺乏關(guān)鍵數(shù)據(jù)，導(dǎo)致學(xué)生不能深入思考并觸及問(wèn)題的核心。如在學(xué)習(xí)“熱傳遞”這個(gè)單元中熱傳導(dǎo)這一課的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有一個(gè)“燒不死的金魚(yú)”的實(shí)驗(yàn)。對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生非常感興趣，觀察得也很仔細(xì)。但是實(shí)驗(yàn)結(jié)束，教師總會(huì)問(wèn)：“金魚(yú)就在這個(gè)燒瓶中，為什么金魚(yú)燒不死呢？”學(xué)生無(wú)法給出合理的解釋。他們看到了火焰，看到了瓶口沸騰的水，也看到了燒瓶底部?jī)?yōu)哉游哉的金魚(yú)，但學(xué)生卻無(wú)法回答教師提出的問(wèn)題：為什么金魚(yú)燒不死？其中就是缺少了一個(gè)可以讓他們看見(jiàn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)—— 溫度。

（三）學(xué)生年齡特點(diǎn)導(dǎo)致理解不到位

在整個(gè)小學(xué)階段，學(xué)生的思維是從形象思維逐步向抽象思維過(guò)渡的，但仍然帶有很大的具體性。這一特點(diǎn)決定了小學(xué)生的理解能力更加傾向于具體化、形象化，對(duì)于抽象的問(wèn)題不容易理解，很大概率會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知偏差。很多課本上的知識(shí)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比較抽象，很難理解。如教學(xué)“點(diǎn)亮小燈泡”這一課，教師可以讓學(xué)生自己組裝一個(gè)簡(jiǎn)單電路，有的小組能點(diǎn)亮，有的小組點(diǎn)不亮。這里電流的流動(dòng)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)就是一個(gè)抽象的事物。因此，針對(duì)小學(xué)生的年齡特點(diǎn)，教師在教學(xué)的過(guò)程中要盡量化無(wú)形為有形，變抽象為具象，幫助他們更加容易地觀察與理解。

二、幫助學(xué)生看清科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（一）借助身邊的物體幫助凸顯現(xiàn)象

既然有些實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象不是很明顯，不利于學(xué)生的觀察和理解，那么教師就應(yīng)該想辦法讓它們“明顯”起來(lái)。一個(gè)簡(jiǎn)單的策略就是借助其他物體來(lái)突顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。還是以“光與色彩”的教學(xué)為例，光在空氣、水等透明物體中行進(jìn)時(shí)，行進(jìn)路線不明顯。教師可以在空氣中加入一些煙霧，在水中加入一些粉筆灰或面粉，讓空氣和水變得渾濁一些，這樣由于光的散射，學(xué)生就能清楚地觀察到光的行進(jìn)路線是一條直線，教師無(wú)需多言，學(xué)生很容易就理解了光沿直線傳播。在研究光的反射時(shí)也可以采取這種方法，當(dāng)學(xué)生清晰地看到入射光線和反射光線的路徑時(shí)，自然對(duì)光的反射現(xiàn)象就會(huì)有更加深入的認(rèn)知。在這些清晰的現(xiàn)象面前，教師只要稍加解釋就能達(dá)到事半功倍的效果。

（二）借助科學(xué)儀器展示關(guān)鍵數(shù)據(jù)

教師帶領(lǐng)學(xué)生辛辛苦苦完成了實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也看到了很多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但就是對(duì)教師的問(wèn)題回答不出來(lái)。這就說(shuō)明學(xué)生僅僅觀察到了表面現(xiàn)象，沒(méi)有觀察到有用的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這時(shí)教師就可以借助科學(xué)儀器設(shè)備，幫助學(xué)生觀察關(guān)鍵數(shù)據(jù)，不流于表面現(xiàn)象，深入探知這個(gè)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。以前面“燒不死的金魚(yú)”為例，在沒(méi)有看到燒瓶中瓶口與瓶底水的溫度時(shí)，絕大多數(shù)學(xué)生都不能理解為什么金魚(yú)在沸騰的水中仍能不急不慢地游動(dòng)。此時(shí)，教師可以在燒瓶口放一根溫度計(jì)，再插入一根溫度計(jì)到燒瓶底部金魚(yú)所在的位置。這樣，兩根溫度計(jì)分別記錄了兩處的溫度，一個(gè)一百攝氏度左右，所以水沸騰了，另一個(gè)只有二三十?dāng)z氏度，所以小金魚(yú)安然無(wú)恙。有了這兩個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，學(xué)生就知道金魚(yú)燒不死的原因了。

（三）借助相同類(lèi)型事物進(jìn)行類(lèi)比解惑

科學(xué)課堂上不少教學(xué)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)內(nèi)容離學(xué)生的生活還是比較遠(yuǎn)的，教師如果在學(xué)生缺少足夠的前認(rèn)知的情況下進(jìn)行教學(xué)或者提問(wèn)，學(xué)生會(huì)感到很茫然。

如在教學(xué)“生物的啟示”一課時(shí)，學(xué)生很容易對(duì)蜂巢結(jié)構(gòu)產(chǎn)生認(rèn)知偏差，很多學(xué)生認(rèn)為是小蜜蜂選擇了正六邊形的結(jié)構(gòu)來(lái)筑巢的想法。其實(shí)這里我們就可以采用相同類(lèi)型事物進(jìn)行類(lèi)比的方法解決這個(gè)問(wèn)題。小蜜蜂筑巢不容易看見(jiàn)，但生活中有一類(lèi)事物與其具有相似的性質(zhì)，就是在桌面上吹泡泡游戲。當(dāng)我們吹一個(gè)泡泡時(shí)，它的橫截面呈圓形，在物理學(xué)上，泡泡內(nèi)的空氣會(huì)盡可能多地填充空間，但同時(shí)泡泡表面的張力又會(huì)限制泡泡的周長(zhǎng)，也就是說(shuō)要滿(mǎn)足面積最大且周長(zhǎng)最小的條件。這與野外獨(dú)居的蜜蜂建造的單獨(dú)巢穴的橫截面形狀一樣。當(dāng)我們吹很多很多的泡泡時(shí)，它們會(huì)相互擠壓，在力的作用下形成六邊形。19世紀(jì)末，比利時(shí)物理學(xué)家約瑟夫·普拉托計(jì)算出120°的交角，也正是物理上最穩(wěn)定的排列結(jié)構(gòu)，此時(shí)膜上受力均衡，泡泡會(huì)堆出六邊形，也就是說(shuō)完美滿(mǎn)足“面積最大且周長(zhǎng)最小”這個(gè)條件的就是六邊形。因此，如果在水面上吹起一層泡泡，其連接處便會(huì)形成約為120°的夾角，而泡泡也會(huì)在四周的“夾擊”下形成一個(gè)六邊形。教師可以借助與蜜蜂筑巢相似的吹泡泡活動(dòng)幫助學(xué)生理解圓形的物體在四周的擠壓下就會(huì)形成六邊形，并遷移到蜜蜂筑巢上來(lái)。

（四）借助多媒體手段直觀呈現(xiàn)

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)有一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象難以直接觀察，或者有些實(shí)驗(yàn)受到條件的限制無(wú)法實(shí)地觀察。看不見(jiàn)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)就很難理解，對(duì)教師來(lái)說(shuō)就很難教，而多媒體手段恰好可以幫助教師解決這個(gè)難題。如在教學(xué)“點(diǎn)亮小燈泡”一課時(shí)，學(xué)生對(duì)點(diǎn)亮小燈泡很感興趣，也能看到具體的連接方法，只是對(duì)形成電流的通路難以理解。原因就在于電流不可見(jiàn)也無(wú)法觸摸，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)造成了認(rèn)知困難，從而容易形成認(rèn)知偏差。在這種情況下，教師就可以借助多媒體手段，用動(dòng)畫(huà)的形式將電流以直觀可見(jiàn)的方式展現(xiàn)給學(xué)生，促進(jìn)他們形成有關(guān)電流的觀念，對(duì)理解形成電流的通路、接觸不好燈泡不會(huì)亮等問(wèn)題就容易多了。

三、科學(xué)觀念還需正確內(nèi)化

（一）圖形化的記錄以直觀反饋

圖形是最直觀的表達(dá)方式，能直接反映學(xué)生的真實(shí)想法。教師可以盡可能讓學(xué)生用畫(huà)圖的方式表達(dá)他所看到的，以及自己理解的內(nèi)容。一方面，將所學(xué)用書(shū)面的形式表達(dá)，也是匯總整理的一種方式；另一方面，通過(guò)反饋了解此時(shí)的認(rèn)知狀態(tài)，并及時(shí)做出調(diào)整，幫助他們進(jìn)行必要的修改，糾正偏差，強(qiáng)化正確認(rèn)知，促進(jìn)科學(xué)觀念的正確內(nèi)化。

（二）合理設(shè)計(jì)練習(xí)以強(qiáng)化認(rèn)知

練習(xí)是學(xué)生鞏固所學(xué)內(nèi)容的重要途徑。通過(guò)相應(yīng)的練習(xí)，學(xué)生可以加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，發(fā)現(xiàn)自身的不足，促進(jìn)科學(xué)思維和能力的發(fā)展。在科學(xué)教學(xué)中，受到時(shí)間的限制，教學(xué)內(nèi)容不能太難，不可能像語(yǔ)數(shù)外那樣精講精練，必要時(shí)可以尋求家長(zhǎng)的幫助；要有針對(duì)性，圍繞主要內(nèi)容開(kāi)展設(shè)計(jì)，忌偏忌怪；最好能充滿(mǎn)趣味性，充分吸引學(xué)生積極參與，自覺(jué)完成，方能有效促進(jìn)其科學(xué)觀念的正確發(fā)展。

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