论文部分内容阅读
【摘要】本文针对当前小学科学课中学生实验操作存在的问题，以“刻意练习”理论为基础，结合小学科学课程实验实例，提出“有目的地训练”及“形成心理表征”两种训练方式，旨在有限的课堂教学时间内，提高学生的实验操作能力。
【关键词】刻意练习 实验操作能力 教学方式
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2021）17-0110-03
小学科学是一门实践性课程，实验操作是开展科学探究活动的重要手段，也是学生获取科学概念、掌握科学规律的重要途径。在科学课日常教学中，实验操作往往占用课堂较多的时间，看起来热闹而有序的实验操作环节是否能真正提升学生的实验操作能力？笔者经过多次的实验操作检测活动，发现结果不尽如人意。
那么，怎样做才能真正提升小学生的科学实验操作能力呢？笔者结合小学科学课程实验实例，尝试改变以往小学科学实验教学中不断重复练习的形式，以“有目的的训练”及“形成心理表征”两种“刻意练习”方式进行教学，旨在有限的课堂教学时间内，通过“刻意练习”提高学生的实验操作能力，为学生未来的实验学习奠定基础。
一、“刻意练习”的内涵
“刻意练习”这个概念是由佛罗里达州立大学心理学家 K.Anders Ericsson（安德斯·艾利克森）首次提出，他在与罗伯特·普尔合著的《刻意练习》一书中提出：刻意练习需要找到好的导师，有目标、有计划、有反馈，走出自己的舒适区等。“刻意练习”是一种更高阶的学习方式，能让人们在最短时间内提高学习效果。在小学科学实验教学领域，运用“刻意练习”的方式，可以帮助学生创建有效的心理表征。什么是心理表征？《刻意练习》一书中是这样定义的：心理表征是一种与我们大脑正在思考的某个物体、某个观点、某些信息或者其他事物相对应的心理结构，或具体或抽象。比如，提起蒙娜丽莎，很多人脑海里会马上浮现那幅著名油画的形象，那个形象就是蒙娜丽莎在他们脑海中的心理表征。心理表征是在人们理解的基础上可以被随时取用的。自然，当实验操作涉及的实验仪器、实验步骤、注意事项等在学生在脑海中形成心理表征，说明学生真正掌握了这个实验，达到比传统学习方法更高效的目的。
二、运用“刻意练习”提升学生实验操作能力的实践
（一）有目的地练习
目前，小学科学课中，学生进行實验操作提升的练习大部分仍处于“天真的练习”阶段。所谓“天真的练习”，是指反复地做某件事情，并期望通过反复练习提高能力或水平。实际上，采用这种模式进行实验操作练习，学生在花费大量时间之后，实验操作能力、水平的提升并不能达到预期的效果。而运用目的性较强的“刻意练习”方式，则能让学生更专注、考虑更周全地进行实验操作。小学科学课中，教师该如何有效组织、开展“刻意练习”的学习活动呢？
1.熟悉实验器材，奠定实验基础
教师应当整理清楚各册科学实验目录，并根据实验目录整理各实验涉及的实验器材，有计划地进行学生实验仪器操作训练的安排。如果遇到之前已经学习使用过的实验仪器，那就应当安排复习环节，帮助学生巩固知识。
例如，教科版科学五年级下册中，相关学生实验有23个。在这些实验中，学生将会接触到水槽、弹簧测力计、酒精灯、天平、试管、烧杯、铁架台、量筒等实验仪器。教师可以根据教学进度，适时突破各实验仪器的使用方法，进而帮助学生在科学使用仪器的基础上掌握实验目录中的各项实验（如表1，见下页）。
2.制订阶梯式的训练目标
传统的教学中，是开始新课教学学生才能接触到实验的内容，而且课上教师是一股脑直接将实验要求及步骤灌输给学生，学生一时之间难以消化。学习技能是一个循序渐进的过程，进行科学实验操作训练也是如此。教师可以为学生制订阶梯式的训练目标，引导学生从易到难、一步步打牢基础。如何科学地制订阶梯式训练目标以帮助学生真正掌握实验操作技能呢？下面，笔者以教科版科学五年级下册实验“摆锤重量与摆的快慢的研究”这一实验为例进行分析。
第一阶段的目标，是训练学生查找、发现该实验的目的。学生掌握了实验目的后，才能沿着准确的方向推进实验过程，避免学生目的不明确而造成实验过程出现跑偏的情况。从实验名称“摆锤重量与摆的快慢的研究”可知，本实验关注的是摆锤重量对摆摆动快慢的影响，因此本实验的目的确定为研究摆锤重量是否对摆的摆动快慢产生影响。
第二阶段的目标，是训练学生了解该实验需要的器材。本实验是研究“摆”，实验材料中应该包含摆锤及摆绳。根据实验目的，我们知道本实验关注的是摆锤的重量，因此实验器材需要包含多个摆锤。为了方便取材，可以选择若干个重量不等螺帽作为摆锤。为了研究摆的运动，还必须要有固定摆的仪器，因此需要铁架台。本实验研究的是摆摆动的快慢，因此还要用秒表计时。如此，学生在了解实验目的的基础上，可以推断出本实验所需的实验器材为：铁架台、线、若干个螺帽、秒表。
第三阶段的目标，是训练学生掌握实验步骤。首先，教师引导学生回顾实验目的及实验器材，并思考：要完成本实验第一步应该做什么？既然是摆的实验，需要先完成摆的制作才能进行接下来的研究，因此制作一个摆是本实验的第一步。接着，教师带领学生分析实验目的，学生就会发现本实验主要的变量是摆锤的重量，因此接下来的实验步骤应该是逐步改变摆锤的重量，并用秒表记录摆摆动的时间。
第四阶段的目标，是训练学生分析、掌握实验的注意事项。每个实验都有要注意的细节，这些细节一旦不留意则可能影响最终的实验结果，因此实验注意事项的分析尤为重要。在分析实验注意事项的环节，教师可组织学生先在小组内讨论，然后全班分享讨论结果。例如，本次实验需要关注的细节较多，学生在小组内分析出现了一些遗漏，在全班分享时，有学生提到摆摆动的幅度不宜超过5度，否则摆会出现圆周运动，影响实验结果;也有学生提出对摆动次数的记法要做统一要求，否则结果不具有可比性。这些细节的提出，可以较大程度规避实验失败的风险。 3.及时给予训练反馈
适当的训练反馈将有利于学生纠正实验过程中的错误操作，准确了解自己对实验操作的掌握程度。在小学科学课堂上，实验操作主要是以小组形式进行，小组成员各司其职，共同合作完成实验。但因为各种因素的影响，小组中经常有个别学生游离于实验之外，并未实际参与到实验操作过程中。在大班教学的课堂上，教师在有限的时间内往往不能过多关注个别学生，因此适时地进行实验操作能力检测是十分有必要的。
检测的时间一般安排在单元教学结束后，最好以单人操作的方式进行。因为单人操作能暴露出许多课堂实验中教师没有关注到的问题，能更准确、直观地观察每名学生的实际操作水平，所以有利于教师提出针对性的建议和评价，帮助学生肯定自我、改进不足。
由于检测时间有限，教师无法亲自为每一名学生进行监考，所以要充分发挥学生的相互监督作用。首先，教师要提前准备若干份检测题，并制订细致的评分标准（如图1、图2，见下页）;其次，检测前对监考的学生进行培训，让他们掌握该实验的准确方法、步骤和评分标准。
（二）帮助学生形成心理表征
大部分科学教师在进行实验教学时，通常会先为学生整理出所需的实验器材，再详细讲解实验步骤，最后强调实验要注意的事项。课堂上，学生基本都能在教师的指导下顺利完成实验，但过了一段时间，学生往往会逐渐淡忘该实验的一些细节，只能记住部分操作，这说明学生对实验只产生了短时记忆，没有形成心理表征。那么，教师该如何帮助学生建立有效的心理表征呢？
1.建立关于器材的心理表征
科学实验仪器较多，教师可按照教材涉及的情况进行分类，并安排相关仪器使用方法的学习，逐步帮助学生创建相关仪器的具体心理表征。以教科版科学六年级下册使用到的生物显微镜使用教学为例。第一步：建立关于仪器具体结构的心理表征。首先，教师向学生提供生物显微镜实物并出示生物显微镜结构图，通过实物与图片相结合的方式，向学生介绍生物显微镜各结构的名称及作用;接着，撤掉生物显微镜实物与结构图，要求学生绘制生物显微镜结构图（只需学生画出简易结构图即可）;最后，让学生根据绘制的结构图解释生物显微镜各部分的作用。此过程能帮助学生将生物显微镜的结构信息加工成为图片及场景，并将其保存在长时记忆中，方便未来有效且快速地调用。第二步：建立关于仪器使用方法的心理表征。仪器使用方法的心理表征必须建立在学生理解的基础上，所以教师教学过程中要给予学生充分思考和讨论的时间，加大学生在学习使用仪器过程中的参与度。如先让学生根据前知识尝试描述显微镜的使用方法，再引入讨论话题：“最先提出的使用方法是否存在遗漏或者错误的地方？”学生在讨论过程中不仅总结出生物显微镜的使用方法，还提出在未来的操作中避免错误的使用方法。
2.建立关于实验步骤的心理表征
创建实验步骤的相关心理表征，主要通过两个途径实现。第一，运用信息处理创建心理表征。科学课堂上传递的实验信息较多且零碎，教师帮助学生提升信息提取及整理的能力，是学生有效创建心理表征的关键。参与实验设计是一个让学生接触信息、处理信息的重要方式，学生在设计实验时经历思考、质疑、重构等加工过程，输入的信息才更容易变为长时记忆。所以，教学过程中，教师应邀请学生主动参与到实验设计环节中来，并给予学生充分的时间进行相关问题的探讨，如为何要如此进行实验？如果不这样做会出现什么问题？等等。充分讨论能帮助学生未来在调用该实验的相关信息时能灵活自如。学生在实验过程中，对实验信息做详细的笔记，也能有效提升自己的整理信息能力。科学课堂信息量较大，却因课时的限制，教師不能做到经常利用课堂时间组织学生复习实验操作，因此建议每名学生准备一个《科学记录本》，记录实验过程及实验注意事项，这样学生在课后就可以根据《科学记录本》中的记录进行有目的地复习。第二，运用虚拟实验创建实验步骤心理表征。由于科学课堂教学时间有限，教师无法提供大量时间让学生在课中进行实验操作练习，而实验实践操作时间过少容易导致学生疏于练习而忘记操作步骤。这时，教师可以指导学生进行虚拟实验。虚拟实验既能帮助学生感受真实的实验情境，又能节省教师因准备实验额外花费的时间与精力，更适用于学生课堂外的长期巩固练习。
小学科学是一门基础性课程，在课中对学生进行科学实验操作能力的“刻意练习”，既是培育学生科学素养的重要策略，也能为后续物理、化学、生物等学科的学习打下基础。因此，在实际的训练过程中，教师除了要关注短期的训练效率，还要培养学生长期的学习习惯及实验习惯。
【作者简介】俞 宁（1987— ），女，广东梅州人，大学本科学历，一级教师，现就职于南宁市滨湖路小学，研究方向为科学教育。
（责编 黄健清）
【关键词】刻意练习 实验操作能力 教学方式
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2021）17-0110-03
小学科学是一门实践性课程，实验操作是开展科学探究活动的重要手段，也是学生获取科学概念、掌握科学规律的重要途径。在科学课日常教学中，实验操作往往占用课堂较多的时间，看起来热闹而有序的实验操作环节是否能真正提升学生的实验操作能力？笔者经过多次的实验操作检测活动，发现结果不尽如人意。
那么，怎样做才能真正提升小学生的科学实验操作能力呢？笔者结合小学科学课程实验实例，尝试改变以往小学科学实验教学中不断重复练习的形式，以“有目的的训练”及“形成心理表征”两种“刻意练习”方式进行教学，旨在有限的课堂教学时间内，通过“刻意练习”提高学生的实验操作能力，为学生未来的实验学习奠定基础。
一、“刻意练习”的内涵
“刻意练习”这个概念是由佛罗里达州立大学心理学家 K.Anders Ericsson（安德斯·艾利克森）首次提出，他在与罗伯特·普尔合著的《刻意练习》一书中提出：刻意练习需要找到好的导师，有目标、有计划、有反馈，走出自己的舒适区等。“刻意练习”是一种更高阶的学习方式，能让人们在最短时间内提高学习效果。在小学科学实验教学领域，运用“刻意练习”的方式，可以帮助学生创建有效的心理表征。什么是心理表征？《刻意练习》一书中是这样定义的：心理表征是一种与我们大脑正在思考的某个物体、某个观点、某些信息或者其他事物相对应的心理结构，或具体或抽象。比如，提起蒙娜丽莎，很多人脑海里会马上浮现那幅著名油画的形象，那个形象就是蒙娜丽莎在他们脑海中的心理表征。心理表征是在人们理解的基础上可以被随时取用的。自然，当实验操作涉及的实验仪器、实验步骤、注意事项等在学生在脑海中形成心理表征，说明学生真正掌握了这个实验，达到比传统学习方法更高效的目的。
二、运用“刻意练习”提升学生实验操作能力的实践
（一）有目的地练习
目前，小学科学课中，学生进行實验操作提升的练习大部分仍处于“天真的练习”阶段。所谓“天真的练习”，是指反复地做某件事情，并期望通过反复练习提高能力或水平。实际上，采用这种模式进行实验操作练习，学生在花费大量时间之后，实验操作能力、水平的提升并不能达到预期的效果。而运用目的性较强的“刻意练习”方式，则能让学生更专注、考虑更周全地进行实验操作。小学科学课中，教师该如何有效组织、开展“刻意练习”的学习活动呢？
1.熟悉实验器材，奠定实验基础
教师应当整理清楚各册科学实验目录，并根据实验目录整理各实验涉及的实验器材，有计划地进行学生实验仪器操作训练的安排。如果遇到之前已经学习使用过的实验仪器，那就应当安排复习环节，帮助学生巩固知识。
例如，教科版科学五年级下册中，相关学生实验有23个。在这些实验中，学生将会接触到水槽、弹簧测力计、酒精灯、天平、试管、烧杯、铁架台、量筒等实验仪器。教师可以根据教学进度，适时突破各实验仪器的使用方法，进而帮助学生在科学使用仪器的基础上掌握实验目录中的各项实验（如表1，见下页）。
2.制订阶梯式的训练目标
传统的教学中，是开始新课教学学生才能接触到实验的内容，而且课上教师是一股脑直接将实验要求及步骤灌输给学生，学生一时之间难以消化。学习技能是一个循序渐进的过程，进行科学实验操作训练也是如此。教师可以为学生制订阶梯式的训练目标，引导学生从易到难、一步步打牢基础。如何科学地制订阶梯式训练目标以帮助学生真正掌握实验操作技能呢？下面，笔者以教科版科学五年级下册实验“摆锤重量与摆的快慢的研究”这一实验为例进行分析。
第一阶段的目标，是训练学生查找、发现该实验的目的。学生掌握了实验目的后，才能沿着准确的方向推进实验过程，避免学生目的不明确而造成实验过程出现跑偏的情况。从实验名称“摆锤重量与摆的快慢的研究”可知，本实验关注的是摆锤重量对摆摆动快慢的影响，因此本实验的目的确定为研究摆锤重量是否对摆的摆动快慢产生影响。
第二阶段的目标，是训练学生了解该实验需要的器材。本实验是研究“摆”，实验材料中应该包含摆锤及摆绳。根据实验目的，我们知道本实验关注的是摆锤的重量，因此实验器材需要包含多个摆锤。为了方便取材，可以选择若干个重量不等螺帽作为摆锤。为了研究摆的运动，还必须要有固定摆的仪器，因此需要铁架台。本实验研究的是摆摆动的快慢，因此还要用秒表计时。如此，学生在了解实验目的的基础上，可以推断出本实验所需的实验器材为：铁架台、线、若干个螺帽、秒表。
第三阶段的目标，是训练学生掌握实验步骤。首先，教师引导学生回顾实验目的及实验器材，并思考：要完成本实验第一步应该做什么？既然是摆的实验，需要先完成摆的制作才能进行接下来的研究，因此制作一个摆是本实验的第一步。接着，教师带领学生分析实验目的，学生就会发现本实验主要的变量是摆锤的重量，因此接下来的实验步骤应该是逐步改变摆锤的重量，并用秒表记录摆摆动的时间。
第四阶段的目标，是训练学生分析、掌握实验的注意事项。每个实验都有要注意的细节，这些细节一旦不留意则可能影响最终的实验结果，因此实验注意事项的分析尤为重要。在分析实验注意事项的环节，教师可组织学生先在小组内讨论，然后全班分享讨论结果。例如，本次实验需要关注的细节较多，学生在小组内分析出现了一些遗漏，在全班分享时，有学生提到摆摆动的幅度不宜超过5度，否则摆会出现圆周运动，影响实验结果;也有学生提出对摆动次数的记法要做统一要求，否则结果不具有可比性。这些细节的提出，可以较大程度规避实验失败的风险。 3.及时给予训练反馈
适当的训练反馈将有利于学生纠正实验过程中的错误操作，准确了解自己对实验操作的掌握程度。在小学科学课堂上，实验操作主要是以小组形式进行，小组成员各司其职，共同合作完成实验。但因为各种因素的影响，小组中经常有个别学生游离于实验之外，并未实际参与到实验操作过程中。在大班教学的课堂上，教师在有限的时间内往往不能过多关注个别学生，因此适时地进行实验操作能力检测是十分有必要的。
检测的时间一般安排在单元教学结束后，最好以单人操作的方式进行。因为单人操作能暴露出许多课堂实验中教师没有关注到的问题，能更准确、直观地观察每名学生的实际操作水平，所以有利于教师提出针对性的建议和评价，帮助学生肯定自我、改进不足。
由于检测时间有限，教师无法亲自为每一名学生进行监考，所以要充分发挥学生的相互监督作用。首先，教师要提前准备若干份检测题，并制订细致的评分标准（如图1、图2，见下页）;其次，检测前对监考的学生进行培训，让他们掌握该实验的准确方法、步骤和评分标准。
（二）帮助学生形成心理表征
大部分科学教师在进行实验教学时，通常会先为学生整理出所需的实验器材，再详细讲解实验步骤，最后强调实验要注意的事项。课堂上，学生基本都能在教师的指导下顺利完成实验，但过了一段时间，学生往往会逐渐淡忘该实验的一些细节，只能记住部分操作，这说明学生对实验只产生了短时记忆，没有形成心理表征。那么，教师该如何帮助学生建立有效的心理表征呢？
1.建立关于器材的心理表征
科学实验仪器较多，教师可按照教材涉及的情况进行分类，并安排相关仪器使用方法的学习，逐步帮助学生创建相关仪器的具体心理表征。以教科版科学六年级下册使用到的生物显微镜使用教学为例。第一步：建立关于仪器具体结构的心理表征。首先，教师向学生提供生物显微镜实物并出示生物显微镜结构图，通过实物与图片相结合的方式，向学生介绍生物显微镜各结构的名称及作用;接着，撤掉生物显微镜实物与结构图，要求学生绘制生物显微镜结构图（只需学生画出简易结构图即可）;最后，让学生根据绘制的结构图解释生物显微镜各部分的作用。此过程能帮助学生将生物显微镜的结构信息加工成为图片及场景，并将其保存在长时记忆中，方便未来有效且快速地调用。第二步：建立关于仪器使用方法的心理表征。仪器使用方法的心理表征必须建立在学生理解的基础上，所以教师教学过程中要给予学生充分思考和讨论的时间，加大学生在学习使用仪器过程中的参与度。如先让学生根据前知识尝试描述显微镜的使用方法，再引入讨论话题：“最先提出的使用方法是否存在遗漏或者错误的地方？”学生在讨论过程中不仅总结出生物显微镜的使用方法，还提出在未来的操作中避免错误的使用方法。
2.建立关于实验步骤的心理表征
创建实验步骤的相关心理表征，主要通过两个途径实现。第一，运用信息处理创建心理表征。科学课堂上传递的实验信息较多且零碎，教师帮助学生提升信息提取及整理的能力，是学生有效创建心理表征的关键。参与实验设计是一个让学生接触信息、处理信息的重要方式，学生在设计实验时经历思考、质疑、重构等加工过程，输入的信息才更容易变为长时记忆。所以，教学过程中，教师应邀请学生主动参与到实验设计环节中来，并给予学生充分的时间进行相关问题的探讨，如为何要如此进行实验？如果不这样做会出现什么问题？等等。充分讨论能帮助学生未来在调用该实验的相关信息时能灵活自如。学生在实验过程中，对实验信息做详细的笔记，也能有效提升自己的整理信息能力。科学课堂信息量较大，却因课时的限制，教師不能做到经常利用课堂时间组织学生复习实验操作，因此建议每名学生准备一个《科学记录本》，记录实验过程及实验注意事项，这样学生在课后就可以根据《科学记录本》中的记录进行有目的地复习。第二，运用虚拟实验创建实验步骤心理表征。由于科学课堂教学时间有限，教师无法提供大量时间让学生在课中进行实验操作练习，而实验实践操作时间过少容易导致学生疏于练习而忘记操作步骤。这时，教师可以指导学生进行虚拟实验。虚拟实验既能帮助学生感受真实的实验情境，又能节省教师因准备实验额外花费的时间与精力，更适用于学生课堂外的长期巩固练习。
小学科学是一门基础性课程，在课中对学生进行科学实验操作能力的“刻意练习”，既是培育学生科学素养的重要策略，也能为后续物理、化学、生物等学科的学习打下基础。因此，在实际的训练过程中，教师除了要关注短期的训练效率，还要培养学生长期的学习习惯及实验习惯。
【作者简介】俞 宁（1987— ），女，广东梅州人，大学本科学历，一级教师，现就职于南宁市滨湖路小学，研究方向为科学教育。
（责编 黄健清）