培養學生科學思想要嚴謹

小學科學課無論哪套教材都有探究人的呼吸的教學內容，這是科學課教學中一個重要的知識點，也是中學化學知識在小學教學中僅有的幾點知識預備。這個知識點主要探究人為什么要呼吸？吸進的氣體與呼出的氣體有什么不同？驗證人吸進的氧氣比呼出的多，呼出的二氧化碳比吸進的多，證明人吸進的是氧氣，呼出的是二氧化碳。多年來，觀摩有關《人的呼吸》課教學總是感到大多教學設計不嚴謹，對人的呼吸驗證實驗設計不完整，導致小學生對科學探究過程的認識有偏差、科學思想的建立不準確。

科學證明最講究嚴謹性、準確性，證明事物現象要有根有據?？茖W課培養學生的科學思想也應該講究證明的嚴謹性、準確性，證明事物現象也要依據事實，經過推理，獲得判斷，這樣培養的學生才能真正具備嚴謹的科學態度，真正掌握科學技能，逐步形成科學素質。

一、常規實驗方案

從科學課教學看，問題不但處在有關呼吸的教學中，包括一些初中優質課錄像，大都忽視了引領學生探究過程中實驗證明的嚴謹性。這不是教師設計中搞不出嚴謹的實驗，而是不夠重視科學證明的嚴謹性、準確性，導致教學設計不嚴密，培養學生通過科學探究過程形不成嚴謹的科學思想，當然這樣就必然影響培養科學人才，這是當前科學教學中普遍存在的問題。

從呼吸教學內容看，證明吸進的氧氣比呼出的多，呼出的二氧化碳比吸進的多，這是兩個證明過程，兩個教學環節。老師們也都清楚這是兩個重要的教學環節，但是，往往只重視實驗的證明過程，不重視實驗結合的邏輯推理。

吸進的氧氣比呼出的多，通常證明方法是：用兩個廣口瓶，1號瓶是裝吸進前的空氣，蓋上玻璃片，2號瓶是裝讓學生呼出的氣體，蓋上玻璃片，然后分別插入點燃的火柴，1號瓶火柴仍正常燃燒，2號瓶火柴頓時熄滅，由此證明，人吸進的氧氣比呼出的多，人呼吸需要的是氧氣。

呼出的二氧化碳比吸進的多，通常證明方法是：在一個廣口瓶里倒入澄清的石灰水，蓋上橡膠塞，橡膠塞上插入一長一短兩根玻璃管，長的一根插進澄清的石灰水中，另一根短的插透橡膠塞即可。讓學生吸進氣體時，口含短的玻璃管吸氣，吸進的氣體先經過石灰水，吸入十口氣，石灰水并沒有明顯變渾濁。然后再讓這個學生口含長的玻璃管，呼出的氣體吹入石灰水中，三五口就能讓石灰水變得非常渾濁。由此證明，人呼出的二氧化碳比吸進的多，人呼出的是二氧化碳氣體。

通常所看到的大多科學課教師只是用這樣的實驗證明人的呼吸成分。通過這兩個實驗似乎證明了人吸進的是氧氣，呼出的是二氧化碳，其實這樣的證明是不能成立的。第一個燃燒驗證實驗，只能證明人呼出的氣體不能再支持燃燒，而不能證明人吸入的就是氧氣；第二個吹石灰水驗證實驗，只能證明人吹出氣體能讓澄清的石灰水變渾濁，而不能證明人呼出的就是二氧化碳氣體。因為這兩個實驗都缺少前提概念的鋪墊。

二、新實驗方案的提出

第一個燃燒驗證實驗。學生如果不先了解氧氣與燃燒的關系，學生就不可能理解做燃燒實驗的目的，就不能理解人吸入的就是氧氣。學生就會產生疑問：為什么人呼出的氣體不能支持燃燒，就能說明人吸進的就是氧氣呢？人呼出的氣體就一定是缺少氧氣嗎？不會是其它的氣體嗎？這在科學證明上提出這樣的疑問是成立的。因此，在做這個實驗之前，必須讓學生了解氧氣是支持燃燒的唯一條件。所以事先必須讓學生理解這一點，這是做燃燒實驗讓學生理解人呼出的氣體不支持燃燒是由于氧氣的缺少，而缺少的氧氣是被人吸收了的前提概念。這需要做一個實驗來證明氧氣與燃燒的關系?？梢宰鲞@樣一個實驗：在大燒杯里放進一支蠟燭，點燃后蓋上玻璃片，燃燒的蠟燭一會兒熄滅了。引導學生理解蠟燭為什么熄滅，教師這時一定要強調氧氣是讓物體燃燒的唯一條件。然后再做上面的第一個燃燒驗證實驗，這樣才能建立起一個嚴密的邏輯證明過程，形成三段式推理：

大前提：燃燒的物體由于缺少氧氣就會熄滅，

小前提： 人呼出的氣體讓蠟燭熄滅了。

結論： 所以，人呼出的氣體缺少氧氣，缺少的氧氣是被人體吸收了。

這樣的推理證明才是嚴密的，才是科學的實驗證明過程。

第二個吹石灰水實驗，首先讓學生明白二氧化碳與澄清的石灰水的關系。如果學生不先明白這一點，學生就會產生疑問，呼出的氣體能讓澄清的石灰水變渾濁就一定是二氧化碳氣體嗎？不會是其它氣體嗎？同樣會產生疑問的，產生的疑問也同樣是成立的。因此，也要先做一個實驗，讓學生了解蠟燭燃燒后會產生二氧化碳氣體，澄清的石灰水遇到二氧化碳氣體會產生白色渾濁物，這是檢驗二氧化碳存在的簡便的有效方法。再做一個實驗：蠟燭焊在一個重物塊上，放進大燒杯里，向大燒杯里倒進澄清的石灰水。先不點燃蠟燭，蓋上玻片，振蕩大燒杯，澄清的石灰水不會產生白色渾濁。然后點燃蠟燭，蓋上玻璃片，一會兒蠟燭熄滅了，振蕩大燒杯，澄清的石灰水會產生白色渾濁。教師在這時要強調：蠟燭燃燒會產生二氧化碳氣體，二氧化碳遇到澄清的石灰水會產生白色渾濁。然后再做第二個吹石灰水實驗。

這樣才能建立起一個嚴密的邏輯證明過程，形成三段式推理：

大前提： 二氧化碳氣體能使澄清的石灰水產生白色渾濁，

小前提： 人呼出的氣體能使澄清的石灰水產生白色渾濁，

結論： 所以，人呼出的氣體里含有二氧化碳氣體。

這樣的推理證明才是嚴密的，才是科學的實驗證明過程。

從三段式邏輯推理形式不難看出，證明人的呼吸通常采用簡單的證明方法缺少了大前提，所以說，簡單的證明方法是不完整的，不科學的，教學過程是不嚴謹的。

三、結論

那么為什么不完整的證明方法沒有被老師們發現呢？原因大概有四各方面：一，這兩個實驗證明的大前提概念對于成年人的教師早已成為常識，沒有想到孩子們還沒有具備這個常識，教學中省略了大前提的證明。二，有的教材在這個知識點教學編排上忽略了實驗過程教學的嚴謹性。三，有的一線教師照本宣科，只重視實驗過程的教學，不重視科學思維培養的教學。四，有些一線教師實驗教學中缺乏運用邏輯推理形式證明觀點的意識。其中最主要的原因是：一線教師對科學課教學目標認識不深，只重視知識概念的傳授，不重視培養學生科學思維的發展、科學素質的形成。

如果按照嚴謹的實驗證明教學過程進行《人的呼吸》一課教學的話，不僅能使學生清楚地認識到人吸進的是氧氣，呼出的是二氧化碳氣體的道理，更重要的是有效地培養了學生對待科學實驗或證明事物時要有嚴謹的科學態度，建立探究問題要有根有據、要依據推理判斷、不說沒根據的話、不說大話的科學意識，同時還培養了學生的思維能力，教會學生怎樣依據事實進行分析推理，從而獲得科學的判斷的方法，學生的知識與技能都得到有效的提高。

為了確保實驗設計的的嚴謹性，培養學生形成新知、形成科學探究能力的準確性、有效性，教師的實驗設計要切實把握以下幾個方面：

1、準確把握知識點在教材中的地位和作用，準確把握學生的認知基礎。絕不能忽視或者憑主觀猜測代替學生的認知實際、認知特點和認識過程。

2、掌握實驗材質在實驗中的作用的同時，還要充分考慮材質的其他物理性質，警惕材質在實驗中產生干擾學生認知的其他反應，避免誤導學生。

3、清楚認識實驗在引導學生建立新知識的作用和途徑，恰當選擇運用演繹推理、歸納推理、類比推理等推理形式，警惕不完全歸納推理、類比推理中的或然性。正確采用恰當的論證方法，例如，因果論證，注意揭示現象和本質的內在聯系。

4、實驗設計培養目標具體化，清楚認識該次實驗教學側重培養學生那些思維品質。例如，《人的呼吸》實驗教學側重培養學生崇尚科學、不畏權威、大膽質疑的批判思維品質，培養學生思維的廣闊性、思維的條理性。

5、設計學生的分組實驗一定要充分考慮到學生操作的嚴謹性、規范性、安全性。嚴謹的實驗設計不要讓學生的不規范不嚴謹的操作給毀掉，把握好容易出現干擾因素的關鍵點和安全點。例如：讓學生向大燒杯里吹呼出的氣體時一定讓學生先憋一會兒再慢慢吹到燒杯底部，蓋上玻璃片，指導學生劃火柴和點燃蠟燭的方法。

總而言之，科學課的教學是一門嚴謹的教學藝術?？茖W課教師自身要有嚴謹的科學素養，以嚴謹的科學態度把握好科學課的教材，以嚴謹的教學思想設計教學過程，以嚴謹的教育理念有效地培養學生的科學素質，這是科學課教師應該追求并達到的教學藝術境界。

【作者單位：洛陽市實驗小學 河南】