让实证贯穿科学探究过程

　　摘要  在科学课中，要让实证意识贯穿科学探究的始终。在探究过程中，问题指引着探究的方向，证据推动着学生科学思维的发展。证据是逻辑推理的基石，也是质疑的出发点。

　　关键词  小学科学课  科学探究  证据意识

　　科学探究指的是科学家用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。在科学课中，应该让实证意识贯穿科学探究的始终，一切尊重事实，尊重证据，这就是理性的思维，是科学课的一个本质特征。那么，如何在小学科学课中体现证据意识，如何让实证贯穿在整个科学探究过程呢？

　　一、创设情境，提出问题

　　在科学课中，科学问题应该是针对客观世界中的物体和事件提出的。它与科学课程标准中的科学概念相联系，能引发学生通过观察或实验收集证据和利用证据对科学现象做出解释的活动。

　　例如《抵抗弯曲》一课中，教师出示世界第一长跨海桥杭州湾跨海大桥图片，在简要介绍后：

　　师：你认为建筑杭州湾跨海大桥的工程师设计时，首要考虑的是桥的哪个因素？

　　生：桥是否漂亮。

　　生：桥的通航能力。

　　生：桥的牢固程度。

　　生：桥的宽度。

　　……

　　师：比较这些因素，哪个因素对于桥梁来说是最重要的？

　　……

　　在讨论中，学生很快形成共识，桥梁的牢固性是最重要的，这样教师就很自然的将问题引到有什么方法提高抵抗弯曲能力这个主题上。

　　在《分离盐和水的方法》一课中，试图让学生形成这样两个科学概念：当食盐留在水中再也不能溶解时，可以通过增加水量的方法让食盐溶解；当食盐溶解在水中后，可以通过减少水量让食盐分离出来。如何提出指向这两个科学概念的科学问题呢？教学中可以这样设计：利用上一节课《一杯水能溶解多少食盐》实验留下来的一杯食盐饱和溶液，每天给这杯溶液拍摄一张照片，组成一组杯子底部处于同一水平线的照片，在上课时让学生观察。

　　师：这是我们上节课留下的再也不能溶解的盐水这几天来的照片，观察一下，你能发现什么变化？

　　生：水在一天天的减少，底部出现了象盐的东西，并且一天天的增多。

　　师：根据这一变化，你会产生什么问题？

　　生：盐水中，随着水的减少，底部象盐的东西会不会一天天的增多起来？最后水没有了，底部会不会出现更多的象盐的东西？

　　生：老师，我反过来看这组照片，发现是水一天天的增多，象盐的东西一天天减少，所以我认为水增多后了，沉淀在底部的会不会逐渐减少，直至全部溶解到水中？

　　这一组关于盐溶液的变化照片，反映的就是静置的盐溶液逐渐变化的现象，教师要善于引导学生观察生活中出现的现象，产生问题，从中提炼出科学问题。

　　二、基于证据，提出预测（猜测）

　　学生根据客观世界中的物体和事件提出的针对问题的解释应该是有一定依据的，或者说这种解释应该是受到一定证据支撑的，这才是预测（猜测）。那种没有任何依据的，凭空想象的，或者看支持人数多少的想法，只能叫瞎猜，在科学课中应特别注意避免出现这种情况。预测是有一定证据支撑的，是与科学问题一同产生，并且用以回答科学问题；预测反映的是学生的前概念，可能是对的，也可能是错的，她需要也会引发学生寻找更多的证据去证实或证伪。

　　如在上述的《分离盐和水的方法》一课中，产生“减少水量会让盐水中的盐分离出来吗”和“增加水量会让不能溶解在水中的盐溶解吗”两个科学问题是在盐水几天来的变化这一现象中产生的，在产生这一问题的同时，学生心中已经有了初步的答案（前概念）：减少水量可以让盐从水中分离出来；增加水量可以让未溶解的盐溶解在水中。并且这一预测（前概念）的产生是有一定的证据支撑的，这就是盐水的变化：“水在一天天的减少，底部出现了象盐的东西，并且一天天的增多”；“反过来看这组照片，发现是水一天天的增多，象盐的东西一天天减少”。但就这样的一个现象还不足以支撑住要达到的科学概念，还需要引导学生通过观察实验寻找更多的证据。

　　再如，在《声音是怎样产生的》一课中，可以让学生在观察“半根露出桌面的纹丝不动的静静的尺子；半根露出桌面但在用手按后产生振动发出声音的尺子”这样一静一动，一无声一有声的两根尺子的现象中提出预测。

　　……

　　师：声音是怎样产生的？

　　生：发出声音的尺子用了力，所以我认为对物体用力就能产生声音。

　　生：手跟尺子摩擦后产生了声音，所以我认为声音是手跟物体摩擦产生的。

　　生：发出声音的尺子在动，没有发出声音的尺子没有在动，所以我认为声音是由物体在动产生的。

　　尽管学生展现的前概念不一定都对，但无疑学生的猜测都是建立在一定依据的基础上的。

　　三、观察实验的目的应该是收集证据

　　学生针对问题提出预测，展现的前概念全班可能有一个，也许有几个，这都需要寻找更多的更有力的证据去证实——证明前概念是对的，或证伪——证明前概念是错误的。在科学课中，证据通常需要通过观察实验活动去获得。观察是有目的的，观察的目的是为了寻找证据，验证预测。科学的观察是一种客观、理性的活动，是在假说指引下的观察。学生的课堂观察活动应是围绕着建立一个核心概念有目的地进行。

　　在上述的《分离盐和水的方法》一课中，学生提出的预测需要通过更多的实验获得证据支撑，才能上升到科学概念。在《声音是怎样产生的》一课中，学生提出的三种不同的预测同样需要更多的证据来证实或证伪。学生的前概念“尺子发出声音是由于对尺子用力产生的”可以通过“用手慢慢的将尺子按下去，然后手在一直与尺子接触的情况下让尺子慢慢的恢复原状，（手对尺子施加力，使尺子发生形变，但没有产生声音）”的证据证伪；学生的前概念“声音是手跟物体摩擦产生的”可以同样可以通过刚才“手对尺子施加力，使尺子发生形变，同时产生摩擦，但没有产生声音”的证据证伪。“声音是由物体在动产生的”的前概念同样需要更多的证据支撑——尺子发出声音时尺子在（振）动，是不是物体发出声音时都在（振）动？；如果振动是物体发出声音的真正因素，那么正在振动发出声音的物体让它停止振动会不会马上停止发出声音？只有找到物体发出声音时都在振动和正在振动发出声音的物体让它停止振动马上停止发出声音这两个方面的足够多的证据（当然在课堂上只能不完全归纳）才能证实声音确实是由物体振动产生的。

　　四、要基于证据进行讨论交流，提出解释

　　证据是讨论交流的基石，参与讨论的各方要围绕通过观察实验收集到的证据展开讨论，要根据事实证据形成解释，对科学性问题做出回答。科学解释借助于推理提出现象产生的原因，并在证据和逻辑论证的基础上建立各种各样的联系，它须同自然观察或实验所得的证据一致，并遵循证据规则。科学课中的科学解释往往就是教师要引导学生形成的科学概念。通常在讨论交流的过程中教师可以组织学生在以下方面进行讨论。

　　这个证据真实吗？如果证据是伪，以这个伪证为基础支持的所有解释都是无效的，因此教师要高度重视证据的真实性，在讨论交流阶段，教师首先要引导学生关注证据的真实性。证据不能来自想象，课堂中的证据大多来自观察和实验，数据类的证据要力求精确。所谓眼见为实的说法是值得商榷的，观察得到的现象不一定都是真实的，还需要通过人的大脑的鉴别，如：我们坐在往前行驶汽车上看到树往后退；我们看到穿着横纹衣服的人变胖了等现象。当在课堂上，学生对证据的真实性存在争议时，教师通常可以采取把刚才的观察实验严格按照科学程序再做一次，再次取证的策略。

　　有关的证据是否支持提出的解释？一定的证据只能支持一定的解释，我们不能拔高，当然也不宜降低。在《各种各样的叶子》一课中，学生基于对课堂上收集到的叶子的观察研究，提出了“同种植物的叶子的叶形是一样的”解释。实际上这个解释是不科学的，被称为“沙漠的脊梁”的胡杨，叶子变异很大，在幼树或嫩枝上的叶呈线状披针形，而中年树上的叶却变成卵形或肾形。从收集到的证据看，我们只能够得出这样的解释：课堂上收集到的同种植物的叶形是一样的。实际课堂中，教师经常把证据支持的解释拔高。

　　从相关的证据中是否还能推论出其他合理的解释？一个证据往往支持多个合理的解释。前述提到的《声音是怎样产生的》中做的一静一动，一无声一有声的两根尺子的对比实验，单从这个实验收集的证据支持的三个解释看：“尺子发出声音是由于对尺子用力产生的；声音是手跟物体摩擦产生的；声音是由物体在动产生的”都是有一定依据的，存在合理性。再如《昼夜交替现象》一课中，地球、太阳怎样运动时才会导致这种现象发生呢？通过模拟实验收集证据，地球太阳的多种可能的运动方式都会导致昼夜交替，如：地球不动，太阳绕着地球转；太阳不动，地球自转；地球绕着太阳转，同时自转等。当一个，或几个证据支持的合理解释有多个时，教师要引导学生寻找更多的更有利的证据来缩小解释的范围，逼近直至找到科学的解释。

　　从证据到解释的推理过程是否明显存在某些偏见或缺陷？在《声音是怎样产生的》一课中，找到所有物体（实际上课堂中只能找到多个物体）发出声音时都在振动的证据，就推理出声音是由物体振动产生的，这样的推理过程是不足以说服学生的（譬如学生认为发出声音的物体都受到力的作用），也是存在缺陷的，只有当我们拿到逆向的证据——“发出声音的物体受到力的作用停止振动马上停止发出声音（发出声音的物体受到力的作用马上不发出声音）”时，从证据到解释的推理才符合逻辑，有说服力。

　　在交流过程中，教师有必要让学生意识到：只有证据是真实有力的，从证据到解释的推理过程是符合逻辑的，产生的解释才是科学的。

　　总之，教师在引导学生进行科学探究的过程中，一定要贯穿实证意识，要设置情境，针对客观世界中的物体和事件提出科学问题，要求学生针对问题产生的预测要有一定的依据，然后以证实或证伪预测为目的，通过观察实验收集证据，最后通过整理分析证据，以交流和讨论的形式建立证据和预测间的逻辑联系，形成科学解释。在探究过程中，问题指引着探究的方向，证据推动着学生科学思维的发展。证据是逻辑推理的基石，也是质疑的出发点。

　　参考文献

　　[1] 陈琴，庞学娟。 科学探究：本质、特征与过程的思考[J ] . 教育科学，2005 , （1） .

　　[2] 邹俊。 《科学》课程中探究式教学的理论与实践研究[D]. 上海师范大学 , 2004