坦然面對科學探究中的不確定性

法國社會學家艾德加·莫蘭在《教育的七個黑洞》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。”他這樣描述我們的學習：“我們被迫在充滿不確定因素的海洋上航行，時而穿行于確定的群島之間，這就是人類的冒險。今天，我們知道這是未知的冒險，我們需要一種教育，能幫助我們面對這個冒險而不氣餒。”他認為教育不應該只關注一些確切知識，一定要正視不確定性。就科學教學而言，在以自主、合作、探究為主要學習方式的背景下，學生的學習經歷和學習結果出現一些不確定，也許更貼近真實的探究狀態。多一些這樣的經歷，會讓孩子從小就明白，很多事都不那么確定。在實際教學中，學生產生不確定思考并不少見，我們不妨坦然面對，理性處理。

一、尊重不確定猜測，鼓勵質疑

為了幫助學生建立某一概念，設置實驗時，教材一般會選擇一些典型的材料和實驗。如溶解實驗選用清沙、食鹽、面粉，熱脹冷縮實驗選擇銅球、鐵條，用酒精燈加熱進行對比。這樣做，一是現象明顯，二是簡易清晰。然而，一些較真的學生不一定買賬，他們會依據具體的生活經驗提出自己的思考。

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

面粉真的沒有溶解嗎？一個學生認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。同時他還懷疑前面實驗中的沙粒在水中也可能溶解了一些不可見的物質。

質疑出乎意料，教師隨機應變。

“是的，一個有理由的懷疑！”教師當即點贊。教師想到了即將接觸的關于“尋找淀粉的蹤跡”的實驗，何不借機呈現？

“下面我給大家做一個演示實驗。”教師馬上從器材室拿來了碘酒，擺出了一杯清水和過濾后的面粉濾液，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，奇跡出現了——面粉濾液呈現出美麗的藍色！教室里一片驚呼。

教師請學生談想法，學生紛紛發言：

“面粉中有一些物質是可以溶解在水中的！”

“沙粒在水中可能也溶解了一些物質，可能很少，很難發現而已。”

“面粉看起來是一種東西，其實是由多種物質構成的，有的容易溶解，有的不容易溶解。”

……

學生的思考難能可貴！他們對于“溶解”的認識不再是“沙不會溶解，食鹽能溶解，面粉可以過濾出來，所以也是不溶解的”這樣簡單的認識。

二、重視不確定過程，積極演繹

不確定并不意味不嚴謹。也許，日常的探究活動我們強調更多的是行動，但真正的問題研究更應該看重的是一種態度。因為真正的科學實踐要求人們勇敢地面對問題，謹慎地思考問題，踏實地研究問題，以求得對問題的清晰認識。這既是一種行為也是一種態度，可以完美地統一在對不確定問題的處理之中。學生的科學探究過程中會有種種不確定因素，教師怎么辦？

在研究馬鈴薯在液體中的沉浮問題時，需要調制一杯鹽溶液。學生先把馬鈴薯放進燒杯里，再加100毫升水，然后一小勺一小勺地加鹽溶解，以驗證鹽水濃度與馬鈴薯沉浮的關系。有一組加到11勺時，見其他小組已經完成實驗，急急忙忙在記錄單上寫上13勺。

老師問：“你們怎么知道加13勺鹽就能浮？”

組長說：“加11勺鹽已經快浮起來了，我邊上的小組加13勺鹽時馬鈴薯已經浮起來，所以……”

“也就是說，13勺鹽是其他小組的結果，能算你們小組的結果嗎？請你們繼續實驗，得出自己的結果。”

最終，他們加了15勺鹽時馬鈴薯才浮起來。到底溶解多少勺食鹽可以使馬鈴薯浮起來？答案不確定！小學科學這類實驗結果的不確定性，是由實驗過程中的諸多不確定因素造成的，如馬鈴薯質量、每一勺取鹽量等。然而恰恰是這些不確定因素，成就了探究活動的真實性。13勺還是15勺？重要的不是數據，而是實驗結果的形成過程！這個過程的實質是學生是否具有尊重事實、尊重證據的意識。

三、期待不確定思考，推進探究

小學科學課常常引導學生用一些簡單的實驗去驗證自己的猜想，希望獲得可信的結論。然而，簡陋的實驗條件和簡單的實驗方法往往難以形成確定的實驗結果，使許多教師遭遇教學的尷尬。我們只有正視此類教學問題，設計有創意的探究活動，才能演繹別樣的精彩。

教師和學生一起研究固體的熱脹冷縮問題，學生將條狀的鋼尺、塑料尺、橡膠、大理石、瓷磚用開水加熱，測量比較它們加熱前后的長度。

實驗結果：塑料、橡膠會熱脹冷縮，鋼鐵、大理石、瓷磚、玻璃則不會。

針對這一結果，教師請大家交流看法，學生提出：

1.塑料、橡膠會熱脹冷縮，其他材料不會。實驗的結果就是這樣。

2.熱水的溫度不夠，如果用火加熱也許會不一樣。

3.從書中得知這些材料都會熱脹冷縮，也許是我們測量還不夠精確。

4.有些材料太短，熱脹冷縮不明顯，如果材料長一些也許就可以測量出來了。

基于學生對研究結果做的“不確定”思考，教師設計了兩項后續研究：

1.鋼尺會熱脹冷縮嗎？——再次實驗，用酒精燈加熱，觀察現象。

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

新的實驗結果：

1.鋼鐵也有熱脹冷縮的性質。

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

從期待學生順利得出研究結果，到期待學生形成不確定思考，并借助思考的力量推進問題研究，這是值得我們思考的問題。坦然面對科學探究中的不確定性，我們的教學才能趨向開放，學生的科學探究活動才能走向自主。

浙江省常山縣教育局教研室

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（本欄目責任編輯　劉紹江）