猜想在不同類型小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

科學(xué)創(chuàng)新起始于大膽的猜想和卓越的預(yù)見力，同時(shí)還要讓孩子們懂得大膽的猜想不是目的，只是手段，要達(dá)到目的，還要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)證明過程。[1]猜想和實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系密不可分，進(jìn)行不同類型的科學(xué)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)類型，切實(shí)了解學(xué)生相應(yīng)的已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)基礎(chǔ)，并以此合理組織學(xué)生進(jìn)行有針對性的猜想活動(dòng)，這個(gè)活動(dòng)的過程包括“收集已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)信息→將信息與猜想的問題進(jìn)行比較、分析、歸納、概括→形成對研究問題的假設(shè)性結(jié)論→按照一定的方式進(jìn)行表述”。在猜想活動(dòng)中促成學(xué)生和學(xué)生、教師和學(xué)生間的積極互動(dòng)，分享各自的個(gè)性化的認(rèn)識(shí)，展開積極的思維活動(dòng)，可以有效地彌補(bǔ)個(gè)體經(jīng)驗(yàn)的不足，加深對即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的理解，從而更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)對科學(xué)學(xué)習(xí)的重要作用，幫助學(xué)生建構(gòu)新知，提升科學(xué)興趣、協(xié)作能力、批判性思維等方面的科學(xué)素養(yǎng)。以下筆者就日?？茖W(xué)教學(xué)中涉及的幾種主要科學(xué)實(shí)驗(yàn)類型，結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)際，談?wù)劜孪朐诓煌愋涂茖W(xué)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用心得。

1.以觀察為主的實(shí)驗(yàn)：猜想引導(dǎo)細(xì)致觀察

評判一項(xiàng)科學(xué)研究是否科學(xué)，首先不在于你的理論有多高深，而在于你的觀察資料有多真實(shí)。訓(xùn)練孩子們觀察得細(xì)致、準(zhǔn)確是非常重要的教學(xué)內(nèi)容。[2]本文所論述的“觀察為主的實(shí)驗(yàn)”，主要指實(shí)驗(yàn)中涉及的操作技能簡單，學(xué)生的操作沒有困難，重點(diǎn)是期望孩子在操作過程中仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題或搜集證據(jù)，進(jìn)而深入研究感興趣的未知科學(xué)秘密的實(shí)驗(yàn)。因此進(jìn)行此類實(shí)驗(yàn)之前，有沒有適時(shí)、適度的猜想，直接影響著學(xué)生的觀察活動(dòng)，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)的成效。

以蘇教版小學(xué)科學(xué)三上“空氣占據(jù)空間”學(xué)習(xí)內(nèi)容為例。（以下所涉及的教學(xué)內(nèi)容均為蘇教版小學(xué)科學(xué)）

教學(xué)A：（不組織猜想）

師：（演示）把一團(tuán)報(bào)紙塞在玻璃杯底部，再將杯子倒著豎直放入水中，仔細(xì)觀察有什么現(xiàn)象。

（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)）

師：實(shí)驗(yàn)中你觀察到什么？

生：把杯子豎直放入水中，沒有什么變化！

師：沒有變化的意思什么？

……

師：報(bào)紙濕了嗎？

生：沒有。

師：為什么會(huì)這樣呢？

……

教學(xué)B：（組織猜想）

師：（演示：把一團(tuán)報(bào)紙塞在玻璃杯底部。）如果把杯子倒著豎直放入水中，可能會(huì)出現(xiàn)什么情況？

生：可能會(huì)有氣泡冒出來。

生：報(bào)紙變潮濕。（為什么？）因?yàn)樗畷?huì)慢慢漫到杯子里，再接觸到報(bào)紙。

生：報(bào)紙不會(huì)濕，因?yàn)楸永镉锌諝?，水根本進(jìn)不去。

師：大家能大膽提出自己的看法都非常好，不管對和錯(cuò)，都說明我們能像科學(xué)家一樣認(rèn)真觀察，仔細(xì)分析，想通過自己的努力解決問題。

（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。）

師：實(shí)驗(yàn)中你觀察到什么？

生：報(bào)紙沒有濕。（能說完整嗎？）杯子倒著豎直放入水中，報(bào)紙根本就不會(huì)濕。

師：報(bào)紙沒有濕說明什么？

生：水沒有進(jìn)入杯子。

生：水進(jìn)去了，只不過只進(jìn)入了一點(diǎn)點(diǎn)，沒接觸到報(bào)紙。

師：觀察真仔細(xì)，水為什么不能接觸到報(bào)紙呢？

生：杯子里有空氣。

生：杯子里有很多空氣，把水和報(bào)紙隔開了。

……

從以上兩個(gè)片斷我們可以看出，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前的猜想可以幫助學(xué)生明確觀察的角度、側(cè)重點(diǎn)、邏輯次序，這樣在觀察中就有了一個(gè)思維主線，觀察能更全面、更細(xì)致。教學(xué)A只教給實(shí)驗(yàn)方法，沒有猜想活動(dòng)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的觀察就漫無目的，沒有強(qiáng)趣味性現(xiàn)象刺激，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)僅僅停留在“玩玩”的原有水平，沒有思維過程，交流環(huán)節(jié)學(xué)生就無話可說。教學(xué)B，經(jīng)過猜想活動(dòng)，學(xué)生充分調(diào)動(dòng)了前概念：“空氣是真實(shí)存在的”、“水的流動(dòng)性”、“空氣在水中會(huì)有氣泡”等，這些都是學(xué)生的原有認(rèn)知，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)在此基礎(chǔ)上展開，學(xué)生的觀察就有了自我的視角和側(cè)重點(diǎn)，并且觀察中有比較、有反思，實(shí)驗(yàn)后就有話可說、爭著說。甚至實(shí)驗(yàn)中的一些微小的細(xì)節(jié)也被學(xué)生清晰地關(guān)注到，如“水進(jìn)去了，只不過只進(jìn)入了一點(diǎn)點(diǎn)”，這雖然對建構(gòu)“空氣占據(jù)空間”概念幫助不大，但卻是下一個(gè)概念“壓縮空氣”研究的重要切入點(diǎn)，問題不斷生成，探究活動(dòng)也就得以不斷延續(xù)和深入。

2.以方法為主的實(shí)驗(yàn)：猜想引領(lǐng)創(chuàng)意操作

實(shí)驗(yàn)方法的本質(zhì)在于它是人們根據(jù)一定的研究目的，運(yùn)用適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)手段（科學(xué)儀器和設(shè)備），人為地控制模擬或創(chuàng)造自然現(xiàn)象，使之以純粹、典型、精確、系統(tǒng)、明顯的形式表現(xiàn)出來，從而獲取人類經(jīng)驗(yàn)的方法。[3]以方法為主的實(shí)驗(yàn)（此處論述的側(cè)重點(diǎn)是學(xué)生已具備實(shí)驗(yàn)中的操作技能），整個(gè)過程中，教師對研究的問題不預(yù)先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、方法和過程。學(xué)生以所學(xué)的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能為基礎(chǔ)，根據(jù)自我研究的需要，設(shè)計(jì)個(gè)性的研究方法。針對此類實(shí)驗(yàn)，猜想環(huán)節(jié)的目的是引導(dǎo)學(xué)生能明晰自己的設(shè)計(jì)依據(jù)，并且對他人的設(shè)計(jì)進(jìn)行借鑒或質(zhì)疑，用批判性思維去審視不同方案，利于學(xué)生在動(dòng)手操作中及時(shí)調(diào)整思路，完善自己的方案，更好地完成實(shí)驗(yàn)。

例：《建橋梁》，實(shí)驗(yàn)操作難度不大，關(guān)鍵是根據(jù)自己的原有認(rèn)知，設(shè)計(jì)出自認(rèn)為承受力最大、有創(chuàng)意的形狀，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，尋找形狀與承受力之間的關(guān)系。具體過程：在學(xué)生發(fā)現(xiàn)用一張紙建成“——”形狀的橋梁不能解決問題時(shí)，適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生討論：“你還能設(shè)計(jì)出其他形狀的橋梁嗎？”“你認(rèn)為這樣的設(shè)計(jì)承受力大的理由是什么？”“怎樣比較設(shè)計(jì)出的橋梁形狀哪種承受力大，能讓小車通過？”讓學(xué)生理清對比實(shí)驗(yàn)的注意點(diǎn)，然后放手盡早滿足學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)的愿望。

經(jīng)過之前的猜想，學(xué)生對研究形狀與承受力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法有了更多的了解，在實(shí)驗(yàn)中不但能快速完成自已設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，而且更注重不斷改進(jìn)方法，不斷重新實(shí)驗(yàn)，尋求更成功的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使得實(shí)驗(yàn)研究更開放、更自由。

3.以測量為主的實(shí)驗(yàn)：猜想規(guī)避錯(cuò)誤數(shù)據(jù)

這類實(shí)驗(yàn)主要是定量研究的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中往往要借助工具測量得出具體數(shù)據(jù)。工具的正確使用、使用的時(shí)機(jī)、各種變量的控制等等因素，都會(huì)影響著數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有時(shí)可能得出的數(shù)據(jù)誤差過大，有時(shí)獲得的甚至是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。針對這些可能出現(xiàn)的問題，組織合理的猜想活動(dòng)，可以幫助學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中可能得出的數(shù)據(jù)，進(jìn)行一個(gè)基于自己常識(shí)經(jīng)驗(yàn)的大體判斷，從而規(guī)避實(shí)驗(yàn)中因?yàn)椴牧稀⒉僮鞣椒?、記錄等因素造成的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，并盡可能地減少實(shí)驗(yàn)中的誤差。

例：《固體混合》，100ML黃豆，100ML綠豆，100ML小米，三樣物體混合后體積會(huì)有變化嗎？我們成人都知道，混合后體積不會(huì)大于300ML，不會(huì)小于100ML。（其他物體可能有特殊情況，另當(dāng)別論，如混合在一起會(huì)產(chǎn)生化學(xué)變化的物質(zhì)）但兒童在實(shí)際的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，即使出現(xiàn)了大于300ML的數(shù)據(jù)，他們也很少會(huì)質(zhì)疑，他們只相信自己親自動(dòng)手操作、親眼觀察記錄的數(shù)據(jù)，至于其中的操作是否正確、實(shí)驗(yàn)器材是否有問題則往往被忽略。教學(xué)中出現(xiàn)這樣的情況，通常關(guān)注過程的老師會(huì)組織學(xué)生重新審視實(shí)驗(yàn)，找到錯(cuò)誤的原因，然后再重新實(shí)驗(yàn)；只重結(jié)果的老師會(huì)以“少數(shù)服從多數(shù)”的原則，肯定正確答案，讓有錯(cuò)誤的小組“課后研究”，甚至直接宣布這小組“你們肯定操作錯(cuò)了”。

如果實(shí)驗(yàn)前組織學(xué)生猜想：你們認(rèn)為三樣物體混合后體積會(huì)有變化嗎？可能會(huì)怎么變化？（不變、變小、變大）你是怎么樣想的？學(xué)生根據(jù)常識(shí)認(rèn)識(shí)到：①黃豆、綠豆、小米混合到一起，每一種物體都會(huì)保持原樣，不會(huì)像鹽在水里一樣會(huì)溶解；②黃豆、綠豆、小米混合到一起，只要我們認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，每樣物體都不會(huì)少了幾粒，更不會(huì)多幾粒；③黃豆、綠豆、小米混合到一起，沒有水，不會(huì)被泡大了。從而形成對混合后體積的大致認(rèn)識(shí)，同時(shí)也初步了解到，有一些物體混合在一起，體積一定會(huì)變大。（如，大米煮成米飯、面粉加水烤成面包等）實(shí)踐證明，通過這樣的猜想活動(dòng)，學(xué)生面對異常的數(shù)據(jù)，會(huì)主動(dòng)反思實(shí)驗(yàn)過程，從而主動(dòng)規(guī)避錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。

4.以想象為主的實(shí)驗(yàn)：猜想建立虛實(shí)聯(lián)系

愛因斯坦說過：“想象力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想象力概括著世界上的一切，并且是一切知識(shí)的源泉?！痹谕陼r(shí)期，想象性游戲是兒童最初的活動(dòng)之一，如果不在學(xué)校，它就在好玩的沙堡建筑中；在“好人和壞人”的情節(jié)中；在地下室或后院的喬裝打扮游戲中。[4]想象思維活動(dòng)在科學(xué)探究過程中是學(xué)生學(xué)習(xí)理解科學(xué)知識(shí)的一個(gè)不可缺少的經(jīng)歷，學(xué)生進(jìn)行猜想的過程，就是展開想象的過程。在科學(xué)課中有許多研究內(nèi)容是我們無法實(shí)驗(yàn)操作的，如有關(guān)“天空中的星體”“地球運(yùn)動(dòng)”“微觀世界”的內(nèi)容等等，很多時(shí)候，我們都是通過建立模型或通過模擬實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生增加體驗(yàn)、豐富感知、建構(gòu)概念。猜想就是把現(xiàn)實(shí)與模擬聯(lián)系起來，把證據(jù)與解釋聯(lián)系起來，更好地幫助學(xué)生將新知真正內(nèi)化吸收，建構(gòu)屬于兒童自己的科學(xué)概念。

如《日食和月食》一課的教學(xué)，通常做法是用一個(gè)光源、小球、大球分別替代太陽、月球、地球，變動(dòng)三者之間的位置關(guān)系來研究日食和月食，當(dāng)三個(gè)星體處在一條直線上，月球運(yùn)行到太陽和地球中間，月球的影子落在地球上，形成了日食。完成實(shí)驗(yàn)后，似乎有關(guān)日食的概念也應(yīng)該建構(gòu)完成，可是實(shí)際的情況卻是：你能解釋一下日食是怎么回事嗎？絕大部分學(xué)生都依然沉默，為什么呢？究其原因我們發(fā)現(xiàn)，模擬畢竟不是現(xiàn)實(shí)，在模擬和現(xiàn)實(shí)之間我們?nèi)笔Я祟惐扰c想象?？吹降厍蛏嫌性虑虻年幱?，不代表學(xué)生能體驗(yàn)到處在月球陰影中看太陽的情況。

所以我們需要把現(xiàn)實(shí)中的現(xiàn)象和模擬建立聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生分析：炎熱的夏天，當(dāng)天空偶爾飄來一朵白云，我們希望白云飄在哪兒？從而認(rèn)識(shí)到：云朵阻斷了光線，太陽光照不到我們，我們處在白云的影子里，我們也暫時(shí)看不到太陽。進(jìn)一步猜想：如果月球運(yùn)行到太陽和我們地球之間會(huì)怎么樣？經(jīng)過這樣的過渡，學(xué)生就把模擬與現(xiàn)實(shí)（雖然不能從宏觀上看到）聯(lián)系起來了，在用模擬實(shí)驗(yàn)間接的研究過程，在頭腦中想像現(xiàn)實(shí)世界中日食的成因，真正完成對日食的意義建構(gòu)。

5.以探索為主的實(shí)驗(yàn)：猜想促進(jìn)多樣探究

新課程改革的基本理念倡導(dǎo)學(xué)生形成“自主、合作、探究”的學(xué)習(xí)方式，于是有觀點(diǎn)認(rèn)為，探索實(shí)驗(yàn)就是讓學(xué)生獨(dú)立研究，教師無需指導(dǎo)，乍一聽起來，體現(xiàn)了學(xué)生的自主性、課堂的民主性，但往往事實(shí)是，有些學(xué)生不知道該做什么、該怎么做。以探索為主的實(shí)驗(yàn)，沒有唯一正確的實(shí)驗(yàn)方法，也沒有唯一正確的答案，而是可以從不同角度、不同深度進(jìn)行多方面的研究。因此，往往對實(shí)驗(yàn)的要求較高，學(xué)生要對材料的特點(diǎn)、組合方式、內(nèi)部原理等都要有所認(rèn)識(shí)，更特別的是，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可能經(jīng)歷較多的失敗的考驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前的猜想，要更多關(guān)注學(xué)生原有資源的分享與交流，肯定學(xué)生創(chuàng)新性的想法，鼓勵(lì)指導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，形成探究未知世界的科學(xué)精神。

如《簡單電路》，教師為學(xué)生準(zhǔn)備了電池、導(dǎo)線、小電珠、開關(guān)等一堆材料，不加引導(dǎo)全部發(fā)放給學(xué)生，讓學(xué)生自己組裝，課堂熱熱鬧鬧，看起來充滿了自主與民主，但實(shí)際是放任自流，學(xué)生把實(shí)驗(yàn)材料當(dāng)成了玩具，漫無目的地?cái)[弄材料，有的甚至玩起了“滾電池”的游戲，因?yàn)樗麄兏静恢栏鞣N材料之間的關(guān)系，多次嘗試后挫敗感強(qiáng)烈，失去了繼續(xù)研究的興趣。

類似這種實(shí)驗(yàn)，之前的猜想可以設(shè)計(jì)為“畫前概念”，首先，讓學(xué)生動(dòng)手畫一畫：有了電線、電池、小燈泡，怎么連接才能讓小燈泡發(fā)光；然后，組織展示學(xué)生的想法，引導(dǎo)他們表述：你是怎么想的？除了你自己的方法外，你還比較贊同誰的方法？通過這樣一個(gè)過程，讓學(xué)生把注意力集中到探究目的和方法上來，大家為了同一個(gè)探索目標(biāo)，可能選擇的方法不一樣，也不僅限于一種。這樣在實(shí)驗(yàn)中遇到失敗的小組可以及時(shí)選擇其他實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行嘗試；成功的小組也不僅僅滿足于“點(diǎn)亮了”，而會(huì)嘗試用其他方法來點(diǎn)亮小燈泡；善于思考的學(xué)生也許會(huì)找一找點(diǎn)亮小燈泡背后的秘密。實(shí)驗(yàn)中，每一個(gè)學(xué)生都有事做、都做自己喜歡的事，這不就是我們愿意看到的么！

猜想既是科學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和思維形式，又是科學(xué)研究活動(dòng)的基本程序之一。一個(gè)合理的猜測活動(dòng)既需要教師精心的預(yù)設(shè)，又要依據(jù)學(xué)生的猜想能力，而后者需要教師在教學(xué)實(shí)踐中不斷地進(jìn)行引導(dǎo)與訓(xùn)練。以上僅是我個(gè)人對“猜想”在不同類型科學(xué)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用的一些體會(huì)。當(dāng)然，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的類型還不限于此，猜想與實(shí)驗(yàn)之間如何更好地處理與把握，更好地服務(wù)于學(xué)生的發(fā)展，還需要不斷地實(shí)踐與反思。

參考資料：

[1][2]張紅霞.科學(xué)究竟是什么[M].北京：教育科學(xué)出版社，2003.12.

[3]瞿曉峰編.課型范式與實(shí)施策略（小學(xué)科學(xué)）[M].南京：江蘇教育出版社，2012.12.

[4]薩瑪·沃澤曼、喬治·伊芙妮著.宋戈，袁慧譯.新小學(xué)科學(xué)教育[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2006.9.

（徐春明，溧陽市外國語學(xué)校，213300） 責(zé)任編輯：顏瑩