豐富驗(yàn)證模式 強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)

□沈東明

豐富驗(yàn)證模式 強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)

□沈東明

小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)中“猜測—驗(yàn)證”是核心環(huán)節(jié)，學(xué)生通過驗(yàn)證活動(dòng)獲取證據(jù)來驗(yàn)證猜測。獲得的證據(jù)是否科學(xué)、全面、可靠對驗(yàn)證猜測至關(guān)重要。面對當(dāng)下“猜測—驗(yàn)證”教學(xué)中存在的問題，教師需要從強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)入手，豐富驗(yàn)證模式，并通過完善驗(yàn)證活動(dòng)的科學(xué)性來提高證據(jù)的科學(xué)性，對同一猜測開展多種形式的驗(yàn)證，對同一探究活動(dòng)開展反復(fù)驗(yàn)證、正反驗(yàn)證使獲取的證據(jù)更全面、更多樣，從而達(dá)到對“猜測—驗(yàn)證”環(huán)節(jié)的教學(xué)優(yōu)化。

猜測 驗(yàn)證 證據(jù)意識(shí)

科學(xué)探究是小學(xué)科學(xué)最重要的教學(xué)形式，而“猜測—驗(yàn)證”是學(xué)生科學(xué)探究過程中的核心環(huán)節(jié)，是學(xué)生對探究問題依據(jù)前概念做出猜測，然后通過驗(yàn)證活動(dòng)尋找證據(jù)驗(yàn)證猜測的過程?！膀?yàn)證”環(huán)節(jié)通過形式多樣的探究活動(dòng)讓學(xué)生獲取科學(xué)合理的證據(jù)來檢驗(yàn)自己的猜測并形成科學(xué)概念的過程。只有證據(jù)的科學(xué)可靠才能驗(yàn)證或者推翻原先的猜測，從而形成科學(xué)的概念。因此，獲取證據(jù)的驗(yàn)證活動(dòng)就顯得尤為重要。但在課堂教學(xué)過程中，因?yàn)槎喾N原因造成獲得的證據(jù)不夠科學(xué)以致很難支持或否定原先猜測的情況時(shí)有發(fā)生。

【問題一】驗(yàn)證活動(dòng)比較單一，獲取證據(jù)片面

很多教師在教學(xué)“猜測—驗(yàn)證”環(huán)節(jié)時(shí)，目標(biāo)始終指向結(jié)論和概念，追求形式上的高效、環(huán)節(jié)上的單一，希望通過驗(yàn)證活動(dòng)直接獲得結(jié)論。例如，《小蘇打和白醋的變化》一課，研究小蘇打和白醋混合后產(chǎn)生的氣體是哪一種新物質(zhì)時(shí)，學(xué)生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象與汽水類似為依據(jù)猜測這種新物質(zhì)是二氧化碳。教師通過聞一聞味道和用該氣體熄滅燃燒的蠟燭這兩個(gè)驗(yàn)證活動(dòng)得出“這種氣體無色無味、不支持燃燒、比空氣重”的結(jié)論，并以此作為證據(jù)來驗(yàn)證原先的猜測。其實(shí)無色無味、比空氣重、不支持燃燒的氣體除了二氧化碳外還有氙氣、氡氣等。僅靠這兩個(gè)片面的證據(jù)無法證明這種氣體就是二氧化碳。

【問題二】驗(yàn)證方法不夠嚴(yán)謹(jǐn)，獲取證據(jù)無效

如果驗(yàn)證的方法本身就不科學(xué)，驗(yàn)證的步驟設(shè)計(jì)不合理，那么得出的證據(jù)就更不可靠，不可靠的證據(jù)是無效證據(jù)，是無法證明猜測的。如有一位教師在教學(xué)《小蘇打和白醋的變化》一課時(shí)，把探究的重點(diǎn)放在“混合后留下的液體里面還有沒有白醋，有沒有小蘇打”這一環(huán)節(jié)上。引導(dǎo)學(xué)生猜測，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在尋找混合液中有沒有小蘇打時(shí)，學(xué)生用到了多種驗(yàn)證方法，有學(xué)生說加白醋，如果繼續(xù)冒泡就說明還有小蘇打；有學(xué)生說把混合液加熱，讓其蒸發(fā)，如果有粉末出來就有小蘇打。這兩種驗(yàn)證方法教師都進(jìn)行了肯定并分組驗(yàn)證，也得到了相應(yīng)的證據(jù)：出現(xiàn)氣泡和白色粉末?；仡櫼幌?，這位教師的驗(yàn)證方法科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)嗎？混合液蒸發(fā)后得到白色粉末一定是小蘇打嗎？也有可能是醋酸鈉！不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證方法獲得的證據(jù)就是不可靠的、無效的，也無法驗(yàn)證原先的猜測。

那么，怎樣優(yōu)化課堂驗(yàn)證的形式，使我們的驗(yàn)證過程更為有效、產(chǎn)生的證據(jù)更為科學(xué)、驗(yàn)證猜測的過程更為合理嚴(yán)謹(jǐn)呢？筆者認(rèn)為，可以從以下幾方面去考慮。

一、完善驗(yàn)證方法，獲取可靠證據(jù)

驗(yàn)證方法的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)是獲取可靠證據(jù)的前提，可靠證據(jù)的獲取是驗(yàn)證或否定猜測的關(guān)鍵。小學(xué)生驗(yàn)證活動(dòng)一般設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)比較簡單，實(shí)驗(yàn)步驟比較清晰，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)比較容易得出。教師在引導(dǎo)學(xué)生探究時(shí)應(yīng)更多地把重點(diǎn)放在驗(yàn)證方法的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證環(huán)節(jié)的開展上。對驗(yàn)證方法是否科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鎏骄客钦n堂上容易疏忽的環(huán)節(jié)。因此從強(qiáng)化證據(jù)可靠性出發(fā)，在驗(yàn)證環(huán)節(jié)中教師首先要引導(dǎo)學(xué)生分析探究驗(yàn)證方法是否合理科學(xué)，有沒有存在錯(cuò)誤和漏洞，并根據(jù)分析結(jié)果對驗(yàn)證方案進(jìn)行改進(jìn)和完善，具體可以在以下兩個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)展開。

（一）設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案時(shí)討論方法是否科學(xué)

在設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案時(shí)討論該方法是否科學(xué)，這是教師在驗(yàn)證環(huán)節(jié)中對驗(yàn)證方法科學(xué)性探究常用的方式。教師根據(jù)常規(guī)驗(yàn)證模式開展驗(yàn)證活動(dòng)：猜測—設(shè)計(jì)驗(yàn)證活動(dòng)—開展驗(yàn)證活動(dòng)—得出證據(jù)—驗(yàn)證猜測。教師在小組或個(gè)人匯報(bào)驗(yàn)證方案后，通過提問引導(dǎo)學(xué)生分析驗(yàn)證方法是否科學(xué)。問題一般是：同學(xué)們看看，他們的設(shè)計(jì)有問題嗎？你能對他們的方案提出意見嗎？

（二）數(shù)據(jù)（現(xiàn)象）匯報(bào)分析時(shí)討論方法是否科學(xué)

從學(xué)生學(xué)習(xí)需求和自主探究能力培養(yǎng)出發(fā)，對驗(yàn)證步驟進(jìn)行合理重組。在猜測后給學(xué)生提供材料，先讓學(xué)生嘗試驗(yàn)證，獲取初步的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行分析：我們獲取的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象科學(xué)嗎？從不科學(xué)的數(shù)據(jù)現(xiàn)象倒推此前的驗(yàn)證活動(dòng)有沒有不科學(xué)的設(shè)計(jì)，有沒有錯(cuò)誤的操作，然后對這些不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證活動(dòng)進(jìn)行改進(jìn)和完善，形成更為科學(xué)合理的驗(yàn)證過程和方案后再進(jìn)行二次驗(yàn)證，獲取相對第一次更為科學(xué)可靠的證據(jù)，從而驗(yàn)證原先的猜測。

例如，筆者在教學(xué)《形狀和抗彎曲能力》一課時(shí)，提出探究問題“什么樣的形狀能提高紙的抗彎曲能力”后先讓學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證活動(dòng)的討論，討論后不進(jìn)行匯報(bào)直接提供材料讓學(xué)生開展驗(yàn)證并獲取數(shù)據(jù)。學(xué)生把紙分別折成U形、正方形進(jìn)行驗(yàn)證，然后在這些形狀上放置墊圈，以墊圈承重個(gè)數(shù)作為數(shù)據(jù)來驗(yàn)證原先的猜測。驗(yàn)證活動(dòng)結(jié)束后讓學(xué)生匯報(bào)：“你們小組是怎么做的？獲得哪些數(shù)據(jù)？能驗(yàn)證你們的猜測嗎？”在匯報(bào)過程中引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，通過對這些問題的分析，讓學(xué)生明白剛才的驗(yàn)證還有很多不科學(xué)的地方，還有許多不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)沫h(huán)節(jié)，而不合理的驗(yàn)證活動(dòng)得出的數(shù)據(jù)是不正確、不可靠的，無法作為證據(jù)驗(yàn)證猜測。學(xué)生根據(jù)分析的問題對驗(yàn)證方案進(jìn)行修改完善，再次進(jìn)行驗(yàn)證，再次獲得數(shù)據(jù)。第二次驗(yàn)證獲取的數(shù)據(jù)是在更為科學(xué)的驗(yàn)證活動(dòng)下得到的，相對第一次來說更為可靠。

對比這兩種方式，都能對驗(yàn)證過程在方法上是否科學(xué)進(jìn)行探究并完善。但哪種方式更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和科學(xué)探究特點(diǎn)呢？顯然是第二種，在匯報(bào)驗(yàn)證方案時(shí)探究方法是否科學(xué)，學(xué)生沒有經(jīng)過探究活動(dòng)的操作，提出的修改意見大多體現(xiàn)在操作更加細(xì)心、觀察更加仔細(xì)等方面，在后面的驗(yàn)證過程中還會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問題。而第二種方式，學(xué)生經(jīng)歷了驗(yàn)證活動(dòng)，也碰到了驗(yàn)證中的困難、失誤。對完善驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，尋求更為可靠的證據(jù)產(chǎn)生心理上的需求，同時(shí)具備修改的能力，能用修改后更加科學(xué)的方法進(jìn)行二次驗(yàn)證，并獲取更為可靠證據(jù)驗(yàn)證猜測。

二、拓展驗(yàn)證形式，豐富證據(jù)組成

學(xué)生在對猜測開展驗(yàn)證活動(dòng)時(shí)，如果能用不同的方式進(jìn)行驗(yàn)證，獲得的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象都能作為證據(jù)支持猜測，這些不同驗(yàn)證方式產(chǎn)生的證據(jù)就形成證據(jù)組，能夠豐富證據(jù)的組成，也更有力地驗(yàn)證了猜測。對學(xué)生來說概念體系的形成也更加客觀和全面。

例如教學(xué)《空氣的流動(dòng)》一課，在對“空氣會(huì)流動(dòng)”這一猜測開展驗(yàn)證時(shí)，教師通過提供多種實(shí)驗(yàn)材料，如紙條、檀香、扇子、氣球等，讓學(xué)生自主選擇材料，各自開展不同的驗(yàn)證活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)不同的現(xiàn)象。飄動(dòng)的紙條、飄動(dòng)的煙氣、氣球的噴氣、扇扇子產(chǎn)生的風(fēng)等現(xiàn)象都可以作為證據(jù)驗(yàn)證“空氣會(huì)流動(dòng)”這個(gè)猜測。多樣的驗(yàn)證形式產(chǎn)生多種證據(jù)，豐富了證據(jù)組成。

三、反復(fù)多次驗(yàn)證，取得更多證據(jù)

科學(xué)的真理往往是經(jīng)過漫長時(shí)間并通過反復(fù)驗(yàn)證獲取的。但是我們的科學(xué)課堂，由于受到時(shí)間的限制，驗(yàn)證過程次數(shù)較少，得出的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象也相對較少，出現(xiàn)異常現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的概率就高。在這種情況下，這些現(xiàn)象和數(shù)據(jù)作為證據(jù)驗(yàn)證猜測就顯得有些單薄。因此，教師應(yīng)該有意識(shí)地在課堂上對驗(yàn)證過程進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)以獲取更多數(shù)據(jù)，形成更多證據(jù)驗(yàn)證猜測。

在一次同課異構(gòu)教研活動(dòng)中，兩位教師分別教學(xué)《擺的研究》一課，在驗(yàn)證“擺在相同時(shí)間內(nèi)擺動(dòng)次數(shù)相同”這一猜測時(shí)，兩位教師設(shè)計(jì)的驗(yàn)證方法基本一致：制作一個(gè)擺，用秒表連續(xù)計(jì)時(shí)15秒鐘，同時(shí)統(tǒng)計(jì)擺動(dòng)次數(shù)并記錄。但兩位教師對實(shí)驗(yàn)次數(shù)采用了不同的設(shè)計(jì)，一位教師采用每隔15秒計(jì)數(shù)一次，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，得到數(shù)據(jù)（如表1）。

表1

第二位教師采用的方法是在5分鐘時(shí)間內(nèi)反復(fù)做這個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，每隔15秒鐘計(jì)數(shù)一次并記錄，在擺擺動(dòng)停止無法計(jì)數(shù)后再次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄次數(shù)，最終得到數(shù)據(jù)（如表2）。

表2

分析這兩位教師的數(shù)據(jù)，第一位教師驗(yàn)證3次，得到9個(gè)數(shù)據(jù)，7個(gè)數(shù)據(jù)能作為證據(jù)驗(yàn)證猜測，其中第一小組、第二小組3個(gè)數(shù)據(jù)中只有2個(gè)能作為證據(jù)，采用率67%。而第二位教師通過更多的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，連續(xù)驗(yàn)證12次，獲取更多的數(shù)據(jù)。第一小組能作為證據(jù)的數(shù)據(jù)有9個(gè)，第二小組有10個(gè)，第三小組有9個(gè)，采用率都達(dá)到90%以上，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)采用人工計(jì)時(shí)、數(shù)數(shù)的方式展開，驗(yàn)證數(shù)據(jù)在課堂上很難做到每組每次全部一致，但更多次數(shù)、更長時(shí)間的驗(yàn)證，出現(xiàn)的誤差數(shù)據(jù)就越少，獲得的有效數(shù)據(jù)就越多，形成的可靠證據(jù)就越充分。對學(xué)生來說，也能形成對驗(yàn)證猜測反復(fù)探究的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

四、進(jìn)行正反驗(yàn)證，形成雙面證據(jù)

小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)都是驗(yàn)證性的活動(dòng)，都是對已發(fā)現(xiàn)的科學(xué)概念從小學(xué)生的角度再次進(jìn)行探究驗(yàn)證。如今小學(xué)生課外知識(shí)豐富，對探究問題形成的猜測以正向居多，驗(yàn)證活動(dòng)也多為正驗(yàn)證，得出的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)基本上能支持猜測。但從學(xué)生通過“猜測—驗(yàn)證”活動(dòng)形成概念這一過程來說，對猜測進(jìn)行正反驗(yàn)證，能形成正反不同的證據(jù)，既能用正面證據(jù)驗(yàn)證猜測，也能用反面證據(jù)反證猜測。這樣正反驗(yàn)證模式獲取正反證據(jù)，用正反證據(jù)能更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)仳?yàn)證猜測。

例如在教學(xué)《聲音的產(chǎn)生》一課時(shí)，學(xué)生猜測聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，教師可以設(shè)計(jì)正向驗(yàn)證活動(dòng)，即提供有結(jié)構(gòu)的材料，如皮筋、鋼尺、鑼鼓。讓學(xué)生利用這些材料進(jìn)行撥動(dòng)或者敲擊，讓它們產(chǎn)生振動(dòng)，通過振動(dòng)聽到聲音獲得正面證據(jù)驗(yàn)證猜測。也可以設(shè)計(jì)反向驗(yàn)證活動(dòng)，教師出示正在發(fā)聲的鑼面、鋼尺，讓學(xué)生輕輕觸摸感受振動(dòng)，然后用力握住讓振動(dòng)停止，通過聲音馬上消失這一現(xiàn)象作為反面證據(jù)反證聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的。

小學(xué)科學(xué)課上的探究都是驗(yàn)證性的探究活動(dòng)，怎么樣獲得更為可靠、科學(xué)、全面的證據(jù)是驗(yàn)證猜測的關(guān)鍵，只有從優(yōu)化驗(yàn)證活動(dòng)入手，利用方式多樣的驗(yàn)證活動(dòng)，開展反復(fù)驗(yàn)證、正反驗(yàn)證，在每一次驗(yàn)證過程中始終關(guān)注方法的科學(xué)性，才能獲取科學(xué)有效的證據(jù)驗(yàn)證猜測并形成概念。長此以往，也有利于學(xué)生在關(guān)注驗(yàn)證過程、重視方法探究、注重證據(jù)意識(shí)等方面的科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（浙江省桐鄉(xiāng)市茅盾實(shí)驗(yàn)小學(xué) 314500）