技術(shù)支持下學生實證意識的有效培養(yǎng)

朱徐杰

科學教學強調(diào)從實證出發(fā)探求結(jié)果，通過實證意識的培養(yǎng)發(fā)展學生的理性思維。小學生的思維方式尚停留在具體的認知上，對事物充滿好奇，對直觀事物感知較強，判斷事物主要以生活經(jīng)驗或直覺為主，實證意識處于萌芽階段。指向?qū)嵶C意識培養(yǎng)的探究性學習是一種實踐性、綜合性的學習方式，是小學科學教學的常用手段。隨著智能化教育信息技術(shù)的發(fā)展，小學科學教學中教師、學生、教材和媒體這四要素的關(guān)系發(fā)生了變革，在一定程度上優(yōu)化了探究過程，使學生的實證意識在技術(shù)的支持下得以有效培養(yǎng)。

一、實證意識——探究性學習的培養(yǎng)目標

信息技術(shù)與科學教學相融合的目標是為了突出學科的本質(zhì)屬性和學生的主體地位，兩者融合的前提是準確把握探究性學習的本質(zhì)，利用技術(shù)服務(wù)于科學探究，切勿為了體現(xiàn)技術(shù)的強大功能，而出現(xiàn)本末倒置、喧賓奪主的情況。

（一）把握本質(zhì)——基于證據(jù)的科學解釋

課堂中的探究性學習一般分為三步：由生活現(xiàn)象引發(fā)問題，產(chǎn)生思維沖突并進行假設(shè)；通過實驗、觀察和調(diào)查等方式獲取證據(jù)，對假設(shè)進行驗證；基于可靠的證據(jù)對問題做出科學、合理的解釋?；谧C據(jù)的解釋是這一過程的關(guān)鍵。由此可見，培養(yǎng)實證意識是探究性學習的主要目標，即培養(yǎng)學生從“假設(shè)”到“解釋”的能力，學生能基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判，進而提出創(chuàng)造性見解。

（二）有效培養(yǎng)——抓住探究進程的關(guān)鍵要點

有效培養(yǎng)學生實證意識的關(guān)鍵，是教師要基于探究性學習的本質(zhì)，圍繞關(guān)鍵要素——證據(jù)，抓住探究進程的要點，使學生深刻理解做出猜想時要符合常理，實驗方案和操作方法要規(guī)范合理，證據(jù)的選取必須真實可靠，用證據(jù)論證假設(shè)的過程必須有思維邏輯，即提升猜想的合理性、方法的科學性、證據(jù)的可靠性和論證的嚴密性（見圖1）。

圖1

二、技術(shù)支持——探究性學習的有效補充

在教學中發(fā)現(xiàn)，通過探究性學習培養(yǎng)學生的實證意識存在諸多困難，而應(yīng)用智能化教育信息技術(shù)能在一定程度上破解這些難題。

（一）流于形式——培養(yǎng)實證能力困難重重

探究性學習具有很強的開放性和活動性，但存在兩個不足，影響了學生實證意識的有效培養(yǎng)。一是從課堂架構(gòu)的角度來說，探究過程相對比較耗時，尤其是實驗操作、數(shù)據(jù)收集、交流論證等環(huán)節(jié)，往往在一節(jié)40 分鐘的科學課中無法有效完成，從而限制了科學探究的開展。二是從學生學習的角度來說，缺乏思維深度參與?？茖W的猜想、方法的設(shè)計、科學的論證等探究環(huán)節(jié)都需要思維的積極參與，如果缺少交流表達、質(zhì)疑批判，思維可視化程度不高，就難以留下思維參與探究的痕跡。

（二）凸顯思維——智能技術(shù)提供優(yōu)良載體

十幾年前，現(xiàn)代信息技術(shù)孕育了多媒體教學。它融合了圖、文、影、音等信息輸入方式，給學生更多的感官刺激，便于他們學習知識。但學習主體與技術(shù)設(shè)備的關(guān)系依然是技術(shù)設(shè)備向?qū)W生輸入教學信息，與傳統(tǒng)講授式教學方式相比并沒有發(fā)生本質(zhì)的變化。隨著信息技術(shù)的智能化發(fā)展，這兩者的關(guān)系發(fā)生了微妙的變化。技術(shù)設(shè)備慢慢變成學生輸出信息或是根據(jù)需求主動選擇信息的一種工具，便于學生思維的表達，具有雙向選擇的特征。這種變化有利于學生主體性的發(fā)揮，尤其為隱性思維的表達與交流帶來了便利。課堂逐漸呈現(xiàn)體驗增強、互動增強、思維增強等特征，符合探究性學習的本質(zhì)特征，也為培養(yǎng)學生的實證意識提供了通道。

三、深度融合——技術(shù)優(yōu)化探究進程

在新的技術(shù)環(huán)境下，信息技術(shù)在小學科學課堂中的應(yīng)用形式主要有三種，即微課、交互式一體機和平板電腦。教師要合理發(fā)揮三者的不同優(yōu)勢，從猜想的合理性、方法的科學性、證據(jù)的可靠性和論證的嚴密性這四個維度實現(xiàn)深度融合，切實提升探究性學習的效益，培養(yǎng)學生的實證意識。

（一）優(yōu)化情境創(chuàng)設(shè)，讓假設(shè)更合理

猜想與假設(shè)是對問題中事物的因果性、規(guī)律性做出假定性的解釋，是科學探究的重要方法。教師要根據(jù)教學內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問題情境，提供必要的感官刺激，激活學生原有的知識和經(jīng)驗，提出合理的假設(shè)。

例如，六年級上冊《誰選擇了它們》一課中，需要對黃蛙和綠蛙生活在不同環(huán)境的原因提出假設(shè)。針對學生對自然界缺乏必要認識的現(xiàn)狀，教師制作了1分鐘的微課視頻，集中播放各種動物捕食的鏡頭，如獅子捕食山羊、狗在水中捕魚、變色龍捕食螳螂等。微課是按照認知規(guī)律，運用信息技術(shù)呈現(xiàn)碎片化的學習內(nèi)容及擴展素材的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源，具有用時短、內(nèi)容精、情境化的特點。微課為學生提供了真實、直觀、動態(tài)的自然界捕食現(xiàn)象，使學生迅速獲得了具體形象的認識。隨后，教師利用平板電腦讓學生玩“抓青蛙”的游戲——在綠色的背景下，有3 只綠蛙和3 只黃蛙在快速跳動，學生用手指點擊青蛙，比比誰抓得多，哪個顏色的青蛙多（見圖2）。學生發(fā)現(xiàn)，抓住的黃蛙明顯比綠蛙多。有了這樣的親身體驗，學生提出了假設(shè)：綠蛙明顯比黃蛙難抓，這與它的顏色有關(guān)；不同的身體顏色是為了適應(yīng)不同的環(huán)境，是生活環(huán)境改變了物種的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

圖2

由此可見，微課和互動式平板游戲支持下的情境創(chuàng)設(shè)彌補了學生的認知短板，讓學生在虛擬的環(huán)境中激活原有經(jīng)驗，獲得真實體驗，從而與自然界保護色的相關(guān)知識建立聯(lián)系，并以此來分析不同體色的蛙生存在不同環(huán)境里的原因，為提出合理的假設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

（二）優(yōu)化過程指導，讓方法更科學

方法的科學性主要是指實驗方案的合理性，即在猜想或假設(shè)的引導下，綜合利用已學過的知識、實驗儀器、實驗方法等，以獨立思考和交流探討的形式設(shè)計出可行性的方案。在方案設(shè)計的過程中，需要進行分析、綜合、比較、概括等思維活動，對思維素質(zhì)具有較高的要求。但小學生以形象思維為主，正處于向邏輯思維過渡的階段，因而教師可以利用信息技術(shù)優(yōu)化方案設(shè)計的指導過程，讓實驗方法更科學，實驗方案更具可行性。

依然以《誰選擇了它們》一課為例，學生需要設(shè)計模擬實驗來驗證不同顏色的蛙在不同背景中是否受到身體顏色的保護。在學生交流自己設(shè)計的實驗方案時，教師借助交互式一體機的相關(guān)功能，逐步呈現(xiàn)實驗方案。當學生需要綠色背景時，教師操控觸摸功能，在頁面上呈現(xiàn)一個綠色方框，需要黃色背景亦如此操作。學生要將不同顏色的蛙放到不同背景方框中，教師就利用一體機選擇、拖動、復(fù)制的功能，按學生的要求放到指定位置，數(shù)量、位置、顏色等都不受限制（見圖3）。

圖3

教師在智能技術(shù)的支持下，將實驗方案靈活、直觀地演示出來，可視化地展示學生的思維過程，不僅可以幫助學生清楚、形象地向全班學生闡述實驗方案，還能及時發(fā)現(xiàn)實驗步驟和實驗操作中的錯誤或瑕疵，從而進一步深入思考，客觀歸因，使實驗方案不斷完善，變得更科學。

（三）優(yōu)化呈現(xiàn)方式，讓證據(jù)更可靠

證據(jù)呈現(xiàn)是科學論證的基礎(chǔ)，直接影響了實證的可靠性。學生在證據(jù)呈現(xiàn)中經(jīng)常會出現(xiàn)實驗現(xiàn)象不清晰、耗費時間等問題。而技術(shù)支持下的教學環(huán)境能有效破解以上難題，優(yōu)化實驗現(xiàn)象的呈現(xiàn)方式。

例如，五年級上冊的《我們的小纜車》是第四單元的起始課，旨在引導學生利用自己測量的數(shù)據(jù)來驗證“拉力大，小車運動得快；拉力小，小車運動得慢”這一假設(shè)。每個小組需要提供3個數(shù)據(jù)，全班9個小組共需板演27個數(shù)據(jù)，大約需要5分鐘。實驗數(shù)據(jù)是一種常見的證據(jù)，數(shù)據(jù)論證也是小學科學教學廣泛采用的一種論證方法。在數(shù)據(jù)論證的過程中需要通過收集全班的實驗數(shù)據(jù)放大樣本容量，將單一數(shù)據(jù)變?yōu)橄鄬Υ髷?shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)的可靠性。針對板演數(shù)據(jù)耗時、易出錯的弊端，教師將平板電腦引入課堂并設(shè)計制作程序頁面（見圖4）。學生在每次實驗操作結(jié)束后就立刻將數(shù)據(jù)輸入頁面，確保數(shù)據(jù)的可靠性；3 次實驗結(jié)束后就能立即提交，耗時微乎其微。提前完成的小組還可以通過“查看結(jié)果”的按鈕查閱其他小組的數(shù)據(jù)，得到全班的大數(shù)據(jù)，滿足了學生數(shù)據(jù)分析的需求，提高了課堂教學效率。

圖4

此外，平板電腦的拍攝功能能清晰呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象，其回放、慢放、快進等功能還有力支持了學生用各種形式呈現(xiàn)各種實驗現(xiàn)象，提升呈現(xiàn)的效果，既節(jié)約了教學時間，又便于學生觀察記錄，具有不可比擬的優(yōu)勢。

（四）優(yōu)化交流互動，讓論證更嚴密

論證，是指通過實踐操作取得實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)后，與假設(shè)建立聯(lián)系，以判斷證據(jù)是否支持假設(shè)，能否形成合理的科學解釋。在論證時一般要面向全班學生進行互動式論述，學生容易出現(xiàn)突然語塞、思路不清、表述不明等現(xiàn)象。因此，利用信息技術(shù)輔助學生進行論證，可以讓論證過程更有序，表述更清晰，論證更嚴密。

以五年級上冊《光的反射》一課為例，學生利用手電筒、書本、鏡子和小球來驗證反射現(xiàn)象。實驗過程并不復(fù)雜，學生能順利獲取實驗現(xiàn)象，收集實驗證據(jù)，但由于光的傳播路線并不能直接看見，學生難以清晰、有效地進行論述。于是，教師為學生提供了一體機和相關(guān)軟件，讓學生把實驗現(xiàn)象拍攝下來，上傳到一體機上。論證時，學生出示有關(guān)實驗現(xiàn)象的照片，借助一體機的畫筆涂鴉功能，把光線的路徑畫了出來（見圖5），形象直觀地呈現(xiàn)了光的反射現(xiàn)象。便捷有效的智能技術(shù)為清晰完整的交流表達提供了支撐，為論證提供了更可靠的證據(jù)，促進學生科學思維的發(fā)展。

圖5

綜上所述，探究性學習是培養(yǎng)學生實證意識的重要路徑。教師要立足兒童立場，把握探究性學習的本質(zhì)，充分發(fā)揮信息技術(shù)智能化的優(yōu)勢，優(yōu)化探究過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，讓假設(shè)更合理，方法更科學，證據(jù)更可靠，論證更嚴密，使學生的實證意識在技術(shù)支持下得以有效培養(yǎng)。