用科學(xué)思維解密科學(xué)研究中的問題

彭瑞琳

摘 要：在青少年進(jìn)行科學(xué)研究的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的情況。如何針對(duì)這些問題進(jìn)行適時(shí)地輔導(dǎo)，對(duì)癥下藥，讓學(xué)生跨過這些門檻，順利進(jìn)入科學(xué)的殿堂呢？從研究過程的四個(gè)階段展開討論，就研究過程中學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題，用具體的實(shí)例來演示科技輔導(dǎo)員應(yīng)如何指導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的思維解決問題。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；解密困難；研究

在科技不斷進(jìn)步的今天，越來越多的老師和家長(zhǎng)都意識(shí)到青少年科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)思維的重要性。家長(zhǎng)們不再只把眼光放在語數(shù)英上，開始嘗試著讓孩子跨進(jìn)這神奇的科技海洋里。努力培養(yǎng)青少年的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)其探究能力，力求其成為探究型人才。

在小學(xué)階段，開展科學(xué)研究活動(dòng)是很受學(xué)生歡迎的。有趣的研究、新奇的實(shí)驗(yàn)，都吸引著廣大青少年。但由于學(xué)生的年齡特定，知識(shí)水平差異，在研究過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的情況。如何針對(duì)這些問題進(jìn)行適時(shí)地輔導(dǎo)，對(duì)癥下藥，讓學(xué)生跨過這些門檻，順利進(jìn)入科學(xué)的殿堂呢？

科學(xué)研究主要可以分成四個(gè)階段：第一階段是計(jì)劃和設(shè)計(jì)；第二階段是開展探究；第三階段是分析整理數(shù)據(jù)；第四階段是總結(jié)結(jié)論。對(duì)一個(gè)成果的研究，這四個(gè)階段缺一不可，某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題往往會(huì)影響整個(gè)研究，也會(huì)打擊學(xué)生的積極性。所以，作為科技輔導(dǎo)員，孩子們?cè)谶@四個(gè)研究過程中出現(xiàn)各種各樣的問題，需要老師來引領(lǐng)和指導(dǎo)。下面就研究過程的四個(gè)階段中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題，用科學(xué)的思維進(jìn)行解密。

一、把握主題，細(xì)化主題

1.把握不準(zhǔn)，主次不分

第一階段：計(jì)劃和設(shè)計(jì)是整個(gè)科學(xué)研究的起步階段，學(xué)生在研究初期總是十分興奮的，對(duì)于需要研究的主題興趣十足，往往因?yàn)榧庇陂_展研究，忽略了全面的分析，一下子就把主題的方向弄錯(cuò)了。

例子：探究如何除去冰箱里的異味。

學(xué)生設(shè)計(jì)：（1）把榴蓮放入冰箱內(nèi)，然后放入不同的物質(zhì)進(jìn)行吸味，每隔1小時(shí)聞一下冰箱里的氣味。看看哪種物質(zhì)能用最短的時(shí)間把冰箱里的氣味去掉。（2）放置不同的會(huì)發(fā)出味道的材料，在冰箱內(nèi)放置1周以上，看看哪種會(huì)出現(xiàn)腐爛，發(fā)出更大的氣味。

從例子中可以看到，第2項(xiàng)設(shè)計(jì)已經(jīng)和本研究的主題出現(xiàn)了偏離。材料腐爛和除異味沒有必然的聯(lián)系。學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)沒有去考慮這樣的設(shè)計(jì)是否和主題有關(guān)系，遇到這樣的情況，教師應(yīng)就具體的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，和學(xué)生共同理解研究主題的內(nèi)涵，從而定出更適合的計(jì)劃。

2.反對(duì)面面俱到，堅(jiān)持一專多能

面面俱到是學(xué)生在研究的第一階段里經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的問題。學(xué)生對(duì)于研究主題的熱情導(dǎo)致了他們想探究的內(nèi)容更加豐富全面，增加多項(xiàng)研究，務(wù)求獲得更多的數(shù)據(jù)，在學(xué)生看來這才是認(rèn)真的研究。但正是因?yàn)槿绱耍鶗?huì)使研究的主題不突出，沒有中心。

例子：用中藥的方法除螨的研究。

本來的研究方向是利用中草藥進(jìn)行驅(qū)趕或滅殺螨蟲。在研究的過程中，學(xué)生通過資料收集后了解到原來螨蟲是人類許多過敏的源頭，所以，提出要研究如何讓人類不會(huì)螨蟲過敏的研究，要求加入原研究中。

無論是用中草藥進(jìn)行驅(qū)趕螨蟲還是人類的螨蟲過敏現(xiàn)象都是值得研究的好課題，但假如將兩個(gè)方面都一起研究，就會(huì)顯得沒有主題。教師可以與學(xué)生溝通分析，引導(dǎo)他們理解，在做科學(xué)研究的時(shí)候，必須循序漸進(jìn)，避免貪多嚼不爛。

二、大膽實(shí)驗(yàn)，小心求證

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一途徑，在青少年的科學(xué)研究活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)是必不可少的環(huán)節(jié)，而且也是青少年最喜歡的環(huán)節(jié)。學(xué)生總是很喜歡做實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生的心目中經(jīng)常幻想著在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的刺激和樂趣。但如何在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析能力、動(dòng)手能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度呢？

1.公平測(cè)試，控制變量

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，控制實(shí)驗(yàn)條件是常用的重要方法之一。但很多時(shí)候，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的各種影響因素的認(rèn)識(shí)還停留在表面，未能看清事情的本質(zhì)，所以，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)經(jīng)常會(huì)忽略了一些可能會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的問題。

例子：怎樣的鞋底最容易除掉粘住的香口膠。

在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生考慮到兩個(gè)方面的因素：（1）鞋底與香口膠的接觸面積。（2）鞋底材料與口膠的關(guān)系。并且根據(jù)這些因素設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)，例如，用很多種不同鞋底的鞋子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果沒有十分特定的指向性。

從例子中可以看出，學(xué)生的確已經(jīng)進(jìn)行了科學(xué)的思考，他們所提出的兩個(gè)因素也是很重要的，但假如在實(shí)驗(yàn)過程中不對(duì)一些其他可變的因素進(jìn)行控制，那么，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不明顯，影響最終的結(jié)果。假如在這個(gè)研究中，在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)開展時(shí)，充分考慮到鞋底表面的形狀和粗糙程度就會(huì)使實(shí)驗(yàn)更加精確。由于學(xué)生的年齡特點(diǎn)，導(dǎo)致他們知識(shí)面較窄，科技輔導(dǎo)員應(yīng)充分注意學(xué)生的特點(diǎn)，適時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)。

2.規(guī)行矩步，銳意創(chuàng)新

科學(xué)研究本來就是一個(gè)矛盾體，既需要大膽創(chuàng)新，同時(shí)態(tài)度也必須嚴(yán)謹(jǐn)。在引導(dǎo)青少年進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)，我們既要鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新科學(xué)思維，也要培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。學(xué)生在探究過程中，通常都很有創(chuàng)意地想到一些新方法，但在真正實(shí)踐時(shí)就太過隨心所欲，容易犯一些科學(xué)性的錯(cuò)誤。

例子：研究節(jié)能玻璃是否能讓空調(diào)節(jié)能。

這是一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的模擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生很有創(chuàng)意地想到用冰塊來代替空調(diào)，將冰塊放入用節(jié)能玻璃和非節(jié)能玻璃制造的箱子里進(jìn)行觀察。用太陽燈進(jìn)行照射，通過觀察哪塊冰塊最快融解來判斷結(jié)果。

從例子中看到，學(xué)生的創(chuàng)新點(diǎn)子是教師沒有想到的，由于沒法用真的空調(diào)來做實(shí)驗(yàn)，所以采用了冰塊模擬的方法。但學(xué)生只是想到了直觀地觀察冰塊的溶解，并且只是看冰塊下面紙巾的濕潤(rùn)程度進(jìn)行判斷，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中不夠嚴(yán)謹(jǐn)。其實(shí)該實(shí)驗(yàn)最好的方法是用溫度計(jì)進(jìn)行記錄，并根據(jù)分段時(shí)間記錄的溫度的變化，用數(shù)字來說明問題更科學(xué)、更直觀。因此，教師在和學(xué)生共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)不斷提醒學(xué)生有關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)規(guī)范，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度進(jìn)行研究，用數(shù)據(jù)來支持結(jié)論，讓創(chuàng)新點(diǎn)子走得更遠(yuǎn)些。

三、科學(xué)思維，理性分析

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)分析的載體，數(shù)據(jù)是科學(xué)分析的支持。在青少年科學(xué)研究中，學(xué)生往往都太重視實(shí)驗(yàn)而忽略了對(duì)數(shù)據(jù)的分析，其實(shí)數(shù)據(jù)分析的過程才是訓(xùn)練科學(xué)思維的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)后會(huì)出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)，但并不是所有的數(shù)據(jù)都是有用的，如何在大量的數(shù)據(jù)中篩選排序，從中找出有用的數(shù)據(jù)，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的分析過程，引導(dǎo)其科學(xué)思維的有序形成。

在科學(xué)研究過程中，教師會(huì)要求學(xué)生先進(jìn)行假設(shè)，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但在實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來后，往往和學(xué)生的預(yù)設(shè)是不一致的。學(xué)生傾向按他們已有的想法來解釋結(jié)果，尤其是當(dāng)面對(duì)與原理論相反的數(shù)據(jù)時(shí)，常常用含糊不清的解釋來說明，避免與自己原認(rèn)知沖突。

例子：研究不同布料的隔熱效果。

在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生用各種不同顏色的布料覆蓋盒子測(cè)量溫度，其中對(duì)比組就是不用布料覆蓋直接測(cè)溫度。在學(xué)生的原有概念中，認(rèn)為覆蓋布料的盒子一定比沒覆蓋的盒子要溫度低，但結(jié)果則相反。學(xué)生因此而質(zhì)疑是否實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，仍堅(jiān)持原概念。

例子中出現(xiàn)的問題經(jīng)常在各種研究中出現(xiàn)，特別是對(duì)于青少年，實(shí)驗(yàn)與原始概念不合，導(dǎo)致學(xué)生質(zhì)疑自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師在輔導(dǎo)過程中應(yīng)關(guān)注學(xué)生該方面的問題，堅(jiān)持用數(shù)據(jù)說明問題是一種科學(xué)的態(tài)度。遇到這樣的情況，教師不妨和學(xué)生挑選部分實(shí)驗(yàn)重做，通過再次實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性，用數(shù)據(jù)說明問題，讓學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，保持實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。

科學(xué)研究是訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維、創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力的好途徑。但在輔導(dǎo)學(xué)生研究過程中，我們看到他們大都著重科學(xué)探究中“動(dòng)手做”的過程，忽略了根據(jù)事實(shí)證據(jù)來建立解釋的過程。科技教師要適時(shí)地輔導(dǎo)，正確地引領(lǐng)可以讓學(xué)生走少點(diǎn)彎路，在解決困難的同時(shí)，讓學(xué)生建構(gòu)新的知識(shí)，內(nèi)化科學(xué)的思維方式。讓科學(xué)的思維帶我們一路前行！