坦然面對(duì)科學(xué)探究中的不確定性

法國(guó)社會(huì)學(xué)家艾德加·莫蘭在《教育的七個(gè)黑洞》一書中提出：“人們教授確定性，然而需要教授的恰恰是不確定性?！彼@樣描述我們的學(xué)習(xí)：“我們被迫在充滿不確定因素的海洋上航行，時(shí)而穿行于確定的群島之間，這就是人類的冒險(xiǎn)。今天，我們知道這是未知的冒險(xiǎn)，我們需要一種教育，能幫助我們面對(duì)這個(gè)冒險(xiǎn)而不氣餒?！彼J(rèn)為教育不應(yīng)該只關(guān)注一些確切知識(shí)，一定要正視不確定性。就科學(xué)教學(xué)而言，在以自主、合作、探究為主要學(xué)習(xí)方式的背景下，學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和學(xué)習(xí)結(jié)果出現(xiàn)一些不確定，也許更貼近真實(shí)的探究狀態(tài)。多一些這樣的經(jīng)歷，會(huì)讓孩子從小就明白，很多事都不那么確定。在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生產(chǎn)生不確定思考并不少見，我們不妨坦然面對(duì)，理性處理。

一、尊重不確定猜測(cè)，鼓勵(lì)質(zhì)疑

為了幫助學(xué)生建立某一概念，設(shè)置實(shí)驗(yàn)時(shí)，教材一般會(huì)選擇一些典型的材料和實(shí)驗(yàn)。如溶解實(shí)驗(yàn)選用清沙、食鹽、面粉，熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)選擇銅球、鐵條，用酒精燈加熱進(jìn)行對(duì)比。這樣做，一是現(xiàn)象明顯，二是簡(jiǎn)易清晰。然而，一些較真的學(xué)生不一定買賬，他們會(huì)依據(jù)具體的生活經(jīng)驗(yàn)提出自己的思考。

例如，為了幫助學(xué)生建立“溶解”概念，教材以面粉為例，讓學(xué)生先觀察面粉在水中攪拌后似乎溶解的渾濁狀態(tài)，后觀察過(guò)濾后清澈的濾液和留在濾紙上的面粉顆粒，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，像面粉這樣可以過(guò)濾分離出來(lái)的物質(zhì)是不溶解的。

面粉真的沒(méi)有溶解嗎？一個(gè)學(xué)生認(rèn)為也許溶解了一些在水里，他的理由是食鹽溶解在水里的顆粒也是看不見的。同時(shí)他還懷疑前面實(shí)驗(yàn)中的沙粒在水中也可能溶解了一些不可見的物質(zhì)。

質(zhì)疑出乎意料，教師隨機(jī)應(yīng)變。

“是的，一個(gè)有理由的懷疑！”教師當(dāng)即點(diǎn)贊。教師想到了即將接觸的關(guān)于“尋找淀粉的蹤跡”的實(shí)驗(yàn)，何不借機(jī)呈現(xiàn)？

“下面我給大家做一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)?！苯處燅R上從器材室拿來(lái)了碘酒，擺出了一杯清水和過(guò)濾后的面粉濾液，兩杯液體都顯得清澈透明。教師在三杯液體中各滴入兩滴碘酒，奇跡出現(xiàn)了——面粉濾液呈現(xiàn)出美麗的藍(lán)色！教室里一片驚呼。

教師請(qǐng)學(xué)生談想法，學(xué)生紛紛發(fā)言：

“面粉中有一些物質(zhì)是可以溶解在水中的！”

“沙粒在水中可能也溶解了一些物質(zhì)，可能很少，很難發(fā)現(xiàn)而已?！?/p>

“面粉看起來(lái)是一種東西，其實(shí)是由多種物質(zhì)構(gòu)成的，有的容易溶解，有的不容易溶解。”

……

學(xué)生的思考難能可貴！他們對(duì)于“溶解”的認(rèn)識(shí)不再是“沙不會(huì)溶解，食鹽能溶解，面粉可以過(guò)濾出來(lái)，所以也是不溶解的”這樣簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)。

二、重視不確定過(guò)程，積極演繹

不確定并不意味不嚴(yán)謹(jǐn)。也許，日常的探究活動(dòng)我們強(qiáng)調(diào)更多的是行動(dòng)，但真正的問(wèn)題研究更應(yīng)該看重的是一種態(tài)度。因?yàn)檎嬲目茖W(xué)實(shí)踐要求人們勇敢地面對(duì)問(wèn)題，謹(jǐn)慎地思考問(wèn)題，踏實(shí)地研究問(wèn)題，以求得對(duì)問(wèn)題的清晰認(rèn)識(shí)。這既是一種行為也是一種態(tài)度，可以完美地統(tǒng)一在對(duì)不確定問(wèn)題的處理之中。學(xué)生的科學(xué)探究過(guò)程中會(huì)有種種不確定因素，教師怎么辦？

在研究馬鈴薯在液體中的沉浮問(wèn)題時(shí)，需要調(diào)制一杯鹽溶液。學(xué)生先把馬鈴薯放進(jìn)燒杯里，再加100毫升水，然后一小勺一小勺地加鹽溶解，以驗(yàn)證鹽水濃度與馬鈴薯沉浮的關(guān)系。有一組加到11勺時(shí)，見其他小組已經(jīng)完成實(shí)驗(yàn)，急急忙忙在記錄單上寫上13勺。

老師問(wèn)：“你們?cè)趺粗兰?3勺鹽就能?。俊?/p>

組長(zhǎng)說(shuō)：“加11勺鹽已經(jīng)快浮起來(lái)了，我邊上的小組加13勺鹽時(shí)馬鈴薯已經(jīng)浮起來(lái)，所以……”

“也就是說(shuō)，13勺鹽是其他小組的結(jié)果，能算你們小組的結(jié)果嗎？請(qǐng)你們繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，得出自己的結(jié)果。”

最終，他們加了15勺鹽時(shí)馬鈴薯才浮起來(lái)。到底溶解多少勺食鹽可以使馬鈴薯浮起來(lái)？答案不確定！小學(xué)科學(xué)這類實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定性，是由實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的諸多不確定因素造成的，如馬鈴薯質(zhì)量、每一勺取鹽量等。然而恰恰是這些不確定因素，成就了探究活動(dòng)的真實(shí)性。13勺還是15勺？重要的不是數(shù)據(jù)，而是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的形成過(guò)程！這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是學(xué)生是否具有尊重事實(shí)、尊重證據(jù)的意識(shí)。

三、期待不確定思考，推進(jìn)探究

小學(xué)科學(xué)課常常引導(dǎo)學(xué)生用一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證自己的猜想，希望獲得可信的結(jié)論。然而，簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)條件和簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法往往難以形成確定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使許多教師遭遇教學(xué)的尷尬。我們只有正視此類教學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)有創(chuàng)意的探究活動(dòng)，才能演繹別樣的精彩。

教師和學(xué)生一起研究固體的熱脹冷縮問(wèn)題，學(xué)生將條狀的鋼尺、塑料尺、橡膠、大理石、瓷磚用開水加熱，測(cè)量比較它們加熱前后的長(zhǎng)度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：塑料、橡膠會(huì)熱脹冷縮，鋼鐵、大理石、瓷磚、玻璃則不會(huì)。

針對(duì)這一結(jié)果，教師請(qǐng)大家交流看法，學(xué)生提出：

1.塑料、橡膠會(huì)熱脹冷縮，其他材料不會(huì)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果就是這樣。

2.熱水的溫度不夠，如果用火加熱也許會(huì)不一樣。

3.從書中得知這些材料都會(huì)熱脹冷縮，也許是我們測(cè)量還不夠精確。

4.有些材料太短，熱脹冷縮不明顯，如果材料長(zhǎng)一些也許就可以測(cè)量出來(lái)了。

基于學(xué)生對(duì)研究結(jié)果做的“不確定”思考，教師設(shè)計(jì)了兩項(xiàng)后續(xù)研究：

1.鋼尺會(huì)熱脹冷縮嗎？——再次實(shí)驗(yàn)，用酒精燈加熱，觀察現(xiàn)象。

2.大理石、瓷磚、玻璃會(huì)熱脹冷縮嗎？——呈現(xiàn)研究資料：不同氣溫下水泥橋間隙寬度的變化。

新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

1.鋼鐵也有熱脹冷縮的性質(zhì)。

2.混凝土大橋有熱脹冷縮的性質(zhì)。大理石、瓷磚、玻璃這類材料很可能像混凝土那樣會(huì)熱脹冷縮，但做用火加熱實(shí)驗(yàn)很困難，所以缺少證據(jù)，還不確定。

從期待學(xué)生順利得出研究結(jié)果，到期待學(xué)生形成不確定思考，并借助思考的力量推進(jìn)問(wèn)題研究，這是值得我們思考的問(wèn)題。坦然面對(duì)科學(xué)探究中的不確定性，我們的教學(xué)才能趨向開放，學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)才能走向自主。

浙江省常山縣教育局教研室

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（本欄目責(zé)任編輯　劉紹江）