理性反思在科学探究中的有效应用

\[摘 要 \]理性反思可以让学生自觉审视和监督自己的学习过程.教师在教学环节中引导学生进行反思,可以让学生更好地理解自己的学习行为是否符合理性探索的意义.教师需要捕捉让学生进行反思的最适当时机,让反思和教学过程柔性结合,使学生的反思趋于理性.

\[关键字\]反思；认知冲突；科学探究

\[中图分类号\]G421\[文献标识码\]A\[文章编号\]2095-3712（2014）11-0085-02\[作者简介\]俞磊忠,江苏省无锡市育红小学教师；潘利峰,江苏省无锡市天一实验小学教师.

英国哲学家洛克认为,反思或反省是人心对自身活动的注意和知觉,是知识的来源之一；它包括知觉、思维、怀疑、信仰等心理活动.理性反思是元认知的一部分,是个体对其思维活动的自我体验、自我观察、自我监控和自我调节.科学探究活动各个环节都需要先思后行,教师在教学过程中要恰时地引入反思,让学生审视自己的所思、所想和所言,促进学生的思辨,使其能够选择合适的探究方法和路径,少走弯路,避免今后无意义的探索.

学生的反思是学生在心理上对探索过程的再体验.教师在探究环节适时地让学生进行反思可以调整探究的节奏,拓宽学生的思维,使其思维具有穿透力,提升探究能力,从而领悟科学活动的本质.教师在教学环节中适当应用和引导学生进行反思,让学生审视并自觉监督自己的学习过程,调整学习策略和方法,才能使学生真正成为学习的主人,这样的反思才是理性反思.

一、当学生的前概念与事实证据相矛盾时进行反思

认知冲突是引起进一步探索的主要原因,认知冲突一般发生在已有的生活经验或前概念与当前的事实证据发生矛盾时.在这个时候,教师指导学生反思自己对事物的概念理解和经验是否存在问题,是否科学,是否普遍适用,可以唤起学生的旧知,产生主动转变前概念、建构新概念的积极性.

在研究摩擦力的教学初始阶段,通过谈话笔者了解到,学生认为物体只有在互相摩擦的过程中才存在摩擦力,认为物体间相互接触时只要不运动就不存在摩擦力,事实上物体间互相接触只要存在压力就存在静摩擦力.怎样创设学生的认知冲突呢?为此,笔者设计了一个小实验：准备一个玻璃瓶（瓶口小瓶身粗）,在里面装满大米,把一根筷子插入瓶子的大米里面,再向下把大米压实,并向学生提问,如果提起筷子,会出现什么现象?学生一般都会说筷子会从瓶中脱出来.事实上,笔者提起筷子后,瓶子和筷子牢牢地固定在一起,停留在空中,学生都很惊讶.笔者顺势向学生提问：“这是怎么回事?筷子和米粒间存在摩擦力吗?米粒和瓶子之间、米粒之间存在摩擦力吗?存在的又是什么摩擦力呢?”这样唤起了学生的探究,为学习静摩擦力提供了契机.

二、在制定实验方案阶段对实验方案进行反思

建构主义学习理论强调,学生是学习的主体,教师不能过多干预学生的探究过程；强调鼓励学生自己制定探究方案和步骤.学生由于年龄小,知识经验相对不足,考虑问题难免片面些,制定的实验方案和探究步骤可能存在随心所欲和不科学之处,无法实施或实施起来有所欠妥.教师可以指导学生反思自己制定的实验方案,考虑方案的每一个实施细节和所需要的器材,预测可能出现的结果和所能说明的结论等,甚至可以让全班对几个方案进行研究和辩论,精心挑选和完善方案.例如教学《使沉在水里的物体浮起来》一课时,学生研究加盐能不能使马铃薯浮起来,笔者在这里没有马上让学生开始动手,而是放缓了节奏,让学生思考如何加盐,要加多少盐,需不需要搅拌,怎样搅拌等操作细节方面的问题.有的学生提出可以边加盐边搅拌；有的提出可以先多加盐,然后把马铃薯直接放入盐水中再观察沉浮等经过思考和斟酌,我们采取用小量杯装盐,每次记下盐的容量,再把盐倒入水中搅拌,这样在逐杯加盐搅拌的过程中观察马铃薯由沉到浮的过程最科学、合理.

三、当预测和结果不一致时对检测设进行反思

当预测和探究结果不一致时,教师可以引导学生反思实验条件是否充分,变量控制是否严密,让学生重新审定实验流程和操作细节,思考检测设是否成立,考虑预测和现实结果不一致的原因.如四年级《摆》一课中需要让学生探究摆的快慢与什么因素有关,学生经过讨论提出检测设,认为摆的快慢可能与摆的重量有关,摆的快慢可能与摆的角度有关等.学生作出了检测设,设计了实验方案,按照控制变量的操作程序进行实验,记录下在不同条件下摆的时间,结果发现时间数据差不多,并没有明显的差异,说明摆的快慢与上述两个因素都没有关系.那摆的快慢到底和什么因素有关呢?学生根据摆的结构重新思考,作出新的预测和检测设.

四、当分组的实验数据相差太大时进行反思

学生之间存在差异,在同样的实验条件和操作步骤下,各小组的实验数据常常会有差距,有时差距会很大.差异数据的背后隐含着学生实验能力的差异,显露出学生对操作细节的掌控能力.这时教师不能只强调标准数据而忽略一些无效数据,这些无效数据具有较大的教学价值.教师可以让学生对这些数据进行对比,思考数据存在差异的原因,动态地生成课堂教学资源.

在研究杠杆省力的秘密时,重点离支点的距离和勾码数固定,让学生选择力点和勾码数使得杠杆能够平衡,学生通过实验得出能使杠杆平衡的数据分别如表1―表3：

表1

重点（格）勾码数（个）力点（格）勾码数（个）2214表2

重点（格）勾码数（个）力点（格）勾码数（个）2222表3

重点（格）勾码数（个）力点（格）勾码数（个）2213上述数据中力点到支点的距离与勾码数是学生得出的数据,都能使杠杆平衡,但有些差距.笔者挑选出这些有差异的数据展示给大家,让大家寻找和分析原因,后来发现表3中的数据是小组内实验时没把勾码挂在正确的力点上,挂偏了,所以得出的勾码数是3.方法错误导致数据错误,而表1和表2中的数据都是正确的,那这两组数据能说明什么呢?通过观察和再次实验,学生从数据中得出了规律：重点到支点的距离×勾码数＝力点到支点的距离×勾码数,这就是阻力臂×力距＝动力臂×力距的简化形式,学生加深了对这一科学定理的认识和理解.

五、在总结课堂时进行反思

课堂教学结束前,教师要引导学生回顾本课的学习过程,针对某一具体环节进行思考,让学生谈谈学习的感受和困惑,讨论自己的收获和不足,对探究成功和失败之处进行反思,联系生活实际,深化探究学习的生命意义.

在探究失败后反思能总结失败原因,在成功后反思能总结经验和规律.一般从教者认为教师应该不断反思自身的教学活动,抓住教学的规律,其实教师还可以把这种对自身思维和活动的反思引入课堂教学,引导学生对自己提出的方法和观点作出决定,进行正向和反向思考,发展学生辩证的科学思维,使探究更有理性.

当然,以上可以让学生进行反思的环节并不是僵化和固定不变的,适时地引入反思必须有恰当的时机,需要教师在课堂上捕捉住瞬间出现的机会,这也要求教师有极强的教学敏感度和“嗅觉”,时常关注学生,以生为本,教会学生思考.