探究活动失败的原因与对策

洪忠明

在日常教学活动中，我们经常会组织学生开展科学探究活动。学生通过科学探究，观察、记录数据，收集信息，分析对比，构建新的科学概念。但在课堂上，学生的探究过程往往出现实验现象不明显或实验失败的情况。而课堂时间十分有限，老师不大可能当堂再准备材料，改进方法，重新安排实验，只能把正确的实验结果或结论告诉学生，无奈收场，使探究活动留下遗憾。

一、探究活动中出现的问题

1．材料准备不充分带来的遗憾

《给冷水加热》一课需要学生通过探究，认识到冷水变热过程中体积变大，热水会浮在冷水上面。在这个实验中，学生把一袋用透明塑料袋封好的冷水放到热水中，观察到冷水袋沉在水槽底部，再把变热后的这袋水放到冷水中，发现变热后的水袋浮在水面。学生发现这袋水变热后袋子里出现了很多气泡，于是认为是气泡让袋子浮起来的，忽视了其他因素。因为时间关系，老师也没有详细解释气泡产生的原因，只能让学生无视这个因素，这让学生心中留下了大大的疑问。

2．实验“节外生枝”

《电磁铁》一课要求学生在学习了“电和磁”的基础上探究电磁铁。电磁铁有一条性质是“通电后产生磁，断电后磁性消失”。我先让学生制作一个电磁铁，通电后检验电磁铁是否带有磁性。学生实验后发现，电磁铁通电后能吸住大头针，说明产生了磁性。接着断开电源，大多数小组发现电磁铁还是能吸住大头针，尽管吸住的大头针非常少，于是有小组认为电磁铁“通电后产生磁性，断电后磁性减弱”。我课前没有考虑到这样的问题，而课堂时间有限，不可能再向学生详细讲解“磁化”这一知识，只能草草解释一下，然后进入下一个探究环节。

3．实验操作烦琐导致实验失败

《测量水的温度》一课中，有一个探究活动是用温度计在10分钟内连续测量冷水、温水、热水的水温并每隔两分钟进行记录，最后分析数据，发现温水、热水的温度始终在下降，冷水则不变，从而推测温水、热水的温度会降低到与冷水同样的温度时才不下降。我让学生用同一支温度计测量三杯水的温度并记录，汇报时学生都认为温水、热水的温度在下降，但是大多数小组的冷水温度也发生了变化，而且有时上升有时下降，没有规律。第二次上这堂课，我让学生用三支温度计测量三杯水的温度并记录，奇怪的是，还是有超过半数的小组冷水的温度在变化，在10分钟里有时上升，有时又降回到原来的温度，因此大多数学生在汇报时都认为冷水的温度也在变化。这就会给学生思考下一个问题“温水、热水的温度会降到与冷水的温度（室温）相同时才停止下降”带来困扰。

4．因实验现象不明显而得出不同结论

《溶解的快与慢》一课要探究物质在水中溶解的快或慢与哪些因素有关。学生猜测影响溶解快慢的因素主要有：是否搅拌、水的温度。接下来就要用实验来验证自己的猜测。但是在探究温度对溶解快慢的影响时，我按照教材的要求，取大约30ml热水(60℃)和冷水（新取的自来水）各一杯，将两份同样多的食盐同时放入水中，都不搅拌，观察比较哪一杯中的食盐溶解得更快一些。可能是热水温度不是太高，也可能是30ml的水太少，热量迅速散失，两个杯中的食盐都没怎么溶解，差别不明显。大多数学生认为看不出到底哪个溶解得快，也有个别小组认为食盐在冷水中溶解得快。

二、探究活动失败的原因及应对策略

1．适当改进材料，确保探究活动不出纰漏

第一个案例是因为教师对准备的材料考虑不足而出现的“遗憾”。普通的水中有较多的空气，水在变热过程中，空气会溢出来，从而产生气泡，而这个知识点并不是本次探究活动所要探讨的重点问题。解决这个问题的方法很简单，我们可以把水先烧开，让空气溢出一部分，冷却后再装在袋子里，在探究过程中就不会出现这种现象。

教材中提示的一些材料，我们如果死板地拿来就用，往往会出现一些小问题。教师在准备材料时要做个有心人，最好自己先做一做实验，找出问题，对材料作一些适当改进。如《浮力》一课，教材中提示用水槽和大小不同的泡沫块来开展探究活动其实是不太合适的。因为选择的泡沫块太小，学生就很难观察到水位上升的变化；如果选择较大的泡沫块，由于浮力太大，往往会把水槽底固定的钩子拉起来。因此，我们可以改进一下材料，比如换一个开口大的容器（大烧杯），如果刻度不够精细，可以事先画一个精细的刻度条贴在容器外壁；也可以选用重量适当、材料相同而大小不同的瓶子（玻璃瓶），避免物体全部浸入水中时因浮力太大而拉起容器底部的钩子。

2．巧妙设计探究步骤，避免“节外生枝”

在第二个案例中，由于电磁铁通电后产生较强磁性，把铁芯磁化了，所以断电后也能吸大头针。这个实验我们可以变换一下顺序，完成电磁铁的制作后先不通电，让学生试着把电磁铁靠近大头针，发现电磁铁不能吸引大头针，引导学生通过思考就会得出：电磁铁在不通电的情况下没有磁性。然后让学生把电磁铁通电后靠近大头针，证明电磁铁通电后产生磁性。

材料在探究活动中使用后，性状发生一些变化是比较普遍的现象，如果我们要把同一材料在探究活动中进行比较而得出结论，就要考虑材料的性状可能发生改变的问题。如果巧妙地设计好探究过程的每个步骤，就可以避免这一类问题的发生。

3．突出探究活动的核心价值，适当降低实验的操作难度

在第三个案例中，测量物体的温度时，要等到温度计里的液柱不再上升或下降时才能读取温度。用一支温度计测量三杯不同水温的水，三年级学生多数会出错，因为温度计在三个杯子中变换，温度变化大，学生在读取温度时难以分辨温度计的液柱是否还在变化。教师要充分考虑到实验操作的烦琐、难度对实验的影响，将实验操作简化处理，有利于避免这一现象的发生。在这个实验中，可以把三支温度计一直放在三杯液体中，记录温度时，让学生在温度计离开杯子的底和壁时读取温度，从而降低实验操作难度。

不同的探究活动有不同的核心价值，如果这个探究活动的目的不是让学生亲自准备、制作探究活动的所有材料，或记住严格的实验操作规范，就可以适当降低实验的操作难度来提高实验的成功率，因为学生的动手操作等能力不是在一堂课上就能培养起来的。再比如《给冷水加热》一课，学生用气球皮盖住装满水的玻璃瓶，然后把玻璃瓶放到热水中，看到气球皮鼓起来。如果学生自己动手把水装满，然后盖上气球皮并用橡皮筋扎紧，很费时间，而且瓶子很容易因为没装足水而有很多空气。课堂上，要让学生思考并交流实验的方法及步骤，而材料的制作，教师可以事先完成，以降低实验操作的难度。

4．尽可能增大变量，使实验现象便于观察

在第四个案例中，杯子中都只有30ml的水，气温比较高时，冷水和热水(60℃的温差就不会太大，导致实验现象不明显。我们在准备时，可以一杯用冷水（常温），一杯用更热的水（热水瓶里的水），就能使实验现象更明显。也可将食盐改为方糖，因为方糖比食盐更容易溶解在水中，也能使实验现象更明显。

这类对比实验，如果需要改变的变量相差不大，就会导致实验现象不明显。我们完全可以在设计探究活动时，让变量相差大一些，让实验现象更直观、更明显。如《电磁铁的磁力》一课，需要学生探究电磁铁的磁力大小与线圈缠绕的圈数多少之间的关系，这时，线圈缠绕的圈数应当差别大一些。如果圈数相差不多，会因为每次的操作手法、误差等原因使电磁铁吸引的大头针数量差别不大，实验现象不明显。

浙江省宁波市北仑区梅山学校( 315832)

责任编辑 刘绍江