探究活動中搜集、呈現和整理證據的教學策略

陳志強

在科學課中，探究活動的目的就是為了尋找證據，通過證據證實或證偽學生用來回答科學問題的假說（解釋），從而最終形成科學概念。在課堂上，指導學生科學地搜集、呈現和整理證據，既有利于培養和發展學生注重證據、尊重證據的態度，又能提高他們解讀證據和基于證據做出解釋的能力。

一、搜集證據的教學策略

1.運用感官搜集證據

小學生認識事物，感官是最直接的，也是最常用的。如“分辯哪個袋中是水”的活動，目的就是調動學生運用感官和已有經驗來識別水和別的物質，同時在比較過程中豐富關于水的感性認識。這可分以下幾步走：一是要求學生在不打開袋子的情況下進行分辨；二是讓學生打開袋子運用眼睛觀察分辨四種液體；三是運用鼻子、舌頭分辨白醋、鹽水和水。這樣，整個活動的觀察由易到難，從易確定的到不易確定的，讓學生充分運用了所有感官進行觀察，同時又潛移默化地讓學生感受到不同感官的不同作用。

2.延伸感官搜集證據

使用工具往往比感官更有效。借助工具我們可以延伸感官進行觀察，如尺子、溫度計、鐘表、天平和彈簧秤可以讓我們獲得更為準確的證據；放大鏡、顯微鏡等可以拓展我們的視野……在教育技術發達的今天，各種數字技術，如智能手機傳感器及其APP應用，都可以極大地提高搜集證據的效率和精確度。

3.借助他人搜集證據

牛頓曾經說過：我能取得今天的成果，是因為我站在巨人的肩膀上。同樣，我們也要學會善于借助他人的研究成果，如在做“種子發芽實驗”時，由于每個學生只選擇了一個問題進行研究，因此，實驗過程中，可以提示學生通過向其他同學詢問，通過個體間的交流搜集部分同學獲得的證據。在課堂上，再通過小組交流活動進一步獲得所有同學、所有實驗中搜集到的證據。當然，借助他人搜集證據不止面對面詢問、交流等這樣一些比較直接的方法，還可以采用從書刊、電視、電腦等一些比較間接的方式。

4.多維互聯搜集證據

搜集的證據越多、越全面，就越接近真實。因此，為了獲取更多事實性的證據，在觀察活動中，我們常常要綜合純感官的觀察和借助工具的感官觀察、定性的觀察和定量的觀察、直接觀察和間接觀察等多種手段搜集信息。同時，還要求注意觀察的計劃性、目的性、有序性、細致性，以保證觀察的全面性，多角度收集信息。

二、呈現證據的展示策略

1.黑板粘貼展示，靈活機動

直接將學生研究的成果在黑板上展示，不需要教室里有多媒體設備，適應面廣。在黑板上展示，有兩種基本的類型：一是直接將學生研究的成果在黑板上展示。如學生將太陽、地球幾種可能形成晝夜交替現象的運動猜測用記號筆畫在A4紙上，通過磁鐵將各種猜測貼在磁性黑板上，讓學生分析、分類、驗證（如圖1）。二是教師在黑板上畫表格或維恩圖等，讓學生將數據等研究結果填入其中。這種在黑板上畫表的方式，靈活機動，可以根據討論情況進行更改，還可以多人同時填寫、修改。

2.繪制圖表展示，簡潔直觀

這里說的圖表展示方式，可以是教師在課前先畫好表格或圖畫，然后張貼起來，請學生將研究得到的數據或觀點填入其中（如果采用噴繪+白板筆書寫，圖表上的文字還可以反復擦除使用）。這種展示方式可以多人同時輸入，多組同時展示，簡潔直觀、一目了然，而且，實際上這一展示過程就是一個分類整理的過程。如本人在上《抵抗彎曲》一課時，采用兩種顏色的圓形磁鐵讓學生表示測得的紙梁承受的墊圈數，學生分組派代表同時上臺吸上磁鐵，可以在2分鐘內完成。同時，研討時采用對應的雙色白板筆就可直接在圖表上進行批閱式的分析、批注。既直觀又靈活，還可重新擦去供下次再用（如圖2）。

3.實物投影展示，方便省力

這種方式可以將學生的觀察或實驗記錄方便、直觀地展示給全體學生，例如，可以將多組的記錄通過折疊組合成一張綜合的記錄表或讓學生填寫空白的表格，通過實物投影儀把填寫的過程展示給全班同學（如圖3）。與第二種展示方式“圖表展示”相比，實物投影儀展示的優點是準備工作簡單（打印表格比畫表格省力），可以根據需要調節記錄表或實物的大小和清晰度；缺點是填寫時往往不能多人同時輸入。

4.電子圖表展示，形象直觀

教師通常可以事先在電腦中制好表格，然后將學生的研究數據輸入其中，通過電腦程序直接將數據轉換成條形、折線、圓形等各種統計圖，既方便又形象直觀。例如，在“比較同體積的清水、馬鈴薯、濃鹽水的輕重”中，將收集到的數據表由Microsoft Office Excel 工作表自動轉換成折線統計圖（如圖4），就能把三者的重量情況更直觀地展現在學生面前。

5.小組展板展示，形式靈活

采用展板或小黑板展示，每個小組都可以有一塊，形式靈活，可以是圖畫，也可以是文字或表格方式，學生在小組中可以直接舉板向全班展示，也可以直接吸在黑板上進行展示，既形式靈活，又節約時間，參與面廣。如在《月相變化》一課中，學生通過磁力貼展板，（在小展板上可以用小磁貼展示月相的變化，同時整個小展板又可以直接吸在黑板上），月相變化的規律，從小組到全班的交流都能夠比較流暢方便地進行，同時又便于修改、調整，形成科學共識。

6.實物模型展示，直觀生動

在科學課中，也可以讓學生將研究的成果直接放在展示臺中展示。這種展示方式最適合展現實物或操作過程。如，學生可以將自己制造的“生態瓶”“高塔”“紙橋”放在實驗桌、地上或講臺上展示，供他人學習、點評、檢驗。

7.手機同屏展示，靈活高效

同屏展示即利用WIFI或設備，把手機屏幕上的內容同步顯示到多媒體的屏幕上（包括聲音、視頻）。由于手機攝像頭有比實物展示臺更高的像素，移動更靈活，操作也簡單，可以隨時到學生中間記錄學生的作業信息，或者記錄實驗過程，不受時間和空間的限制。在科學課中，我們通常可以用照片和錄像把學生在觀察實驗過程中出現的有價值瞬間在整理數據和研討交流時通過同屏技術展示出來。

三、整理證據的指導策略

1.分類整理，化繁為簡

為了便于研究，許多時候有必要將所得信息按一定的標準進行分類整理。

如在“研究杠桿尺平衡規律”的活動中，就“保持左邊第4孔掛1個鉤碼不變”的要求，學生找到了5種平衡的掛法（如圖5）。

怎么整理這些數據？學生說可以分類：把右邊只掛一個孔的歸一類；掛多個孔的歸一類。（如圖6）

這樣通過依次解讀、分析、解釋分類后的兩類數據，從易到難、由淺入深、由簡單到復雜，最終能有效地推動學生完成杠桿尺平衡規律的認識活動。

2.去偽存真，去粗取精

（1）剔除虛假證據

證據首先應該是事實。學生在探究活動中會收集到很多的證據，其中有一些是事實性證據，有一些是非事實性證據。學生收集到的非事實證據往往來自這幾個方面：一是把以往的經驗當成事實；二是把推測當成事實；三是把自己的想象當成事實；四是觀察得到的信息也不全是事實，因為要經過大腦的分析過濾，會有錯覺。因此，在科學課中教師應及時引導學生檢驗證據的真實性，剔除虛假證據。

這是一組學生測量學校操場陽光下的氣溫記錄（如圖7）。在這些數據中，“24℃”與其他數據存在明顯差別。教師就有必要引導學生提出質疑，并且進行檢驗。檢驗一般可以采用嚴格按照科學程序再重新測量一次的辦法進行。通過重新做一次，可以達到去除虛假證據，保留真實證據的目的。

（2）剔除無效的事實性證據

在眾多的事實性證據中，有一些事實性證據對假說不具有任何的證明效力，教師應引導學生及時剔除。小學生由于年齡小，他們的頭腦中還不太有證據意識，也不太清楚只有真實、有效的數據才能得出科學結論的道理。他們往往缺乏主見，隨意性很強，不能自行剔除不當或錯誤實驗中獲得的無效數據。因此，在學生開展科學探究活動的過程中，一方面，教師要讓學生明白科學是講究證據的，必須實事求是，尊重科學事實。另一方面，教師要時刻關注學生實驗數據的收集過程，不能光看學生實驗的結果是否正確，就急于下結論，而被學生一些虛假的或無效的數據蒙騙過關，忽略了學生得出結論的依據。

3.巧妙轉化，去亂求序

（1）文字證據的有序化整理

如在“加熱白糖”活動中，學生收集到許多關于加熱白糖后觀察到的信息，經有序整理，主要形成以下幾條：一是狀態的變化過程，從固態（白糖）變成液態又變成固態（焦炭狀）；二是氣味的變化過程，從沒有聞到氣味到聞到糖的香味再逐漸聞到焦味；三是顏色的變化過程，由白色依次變成淡黃色、黃色、棕色（同時冒出黑煙），最后變成黑色。

（2）文字證據轉化成數據證據

如在“使用工具”活動后，將學生使用工具完成“挑戰任務”的情況整理成表格（部分）就能更加清晰、直觀。

（3）數據證據轉換統計圖

表格式數據可以轉換成各種統計圖。如將“抵抗彎曲”活動后收集到的數據（表）轉換成折線統計圖（圖8），學生就很容易得出解釋：增加厚度比增加寬度更能增強抗彎曲能力。

注：數字指放回形針個數。

可見，凌亂的證據通過整理后，條理清晰，易于學生基于證據進行解釋。

4.提煉證據，提升效力

（1）低效力證據

在“判斷是否是同一種葉子”的過程中，用相同的葉脈形狀作為判斷是否是同一種葉的證據，有一定的證明效力，因為同一種葉的葉脈形狀一般都是屬于同一種類型，從這個角度看，葉形相同或者葉的構成相同、或者葉緣形狀相同都可以作為判斷兩張葉子是否是同一種葉的有一定效力的證據。同時，我們應該看到，這種證明效力是不高的，因為不同種葉之間葉脈相同的例子還相當多。葉形相同或者葉的構成相同、或者葉緣形狀相同作為證據時也同樣存在這樣的情況。因而，單一的某一點相同，并不足以證實這幾張葉子就是同種植物的葉。

（2）高效力證據

①提高定量證據的精確度

精確性是反映證據質量的一個要素，一個精確性程度高的證據能比一個精確性程度低的證據對假說提供更強有力的支持。在科學課中，收集到的用來定量的證據由于種種原因往往存在誤差，這種誤差不僅影響著最后的科學解釋，同時對學生嚴謹的科學精神養成也是不利的，因此我們要盡可能地消除這種影響誤差的因素，力求取得更為精確的證據。

在“機械鐘擺”一課中，學生需要觀測擺在15秒鐘中擺動的次數。為了得到比較精確的實驗數據，教師應引導學生注意以下幾點：一是要確定測量擺擺動一次的正確方法；二是要求測量小組的成員必須要默契配合；三是要確定計時從哪里開始，哪里結束；四是要合理延長擺擺動的次數，延長擺動時間，通過求平均數的方法提高測到的擺擺一次所需時間的精確度；五是要重復做幾次，再求平均數。

②證據鏈

假說的確證不僅取決于證據的數量，還取決于支持假說的證據的多樣性。一般來說，支持假說的證據的種類越多樣，假說得到的確證程度就越高。因此，教師可以引導學生尋找較多的證據，并組成適當的證據鏈，達到提高證據證明效力的目的。

在小學科學課中，往往采用從同一個觀察或實驗中取得的多個證據組成證據鏈的方法，或是從不同觀察或實驗中取得的多個證據組成證據鏈的方法來加強證明假說的效力。選用的證據數量、種類越多，往往證明效力越高。譬如，在“物質發生了什么變化”一課中，有一個“白糖的變化”活動，其中一個核心就是通過證據證明白糖有沒有變成新物質。學生對白糖加熱過程的實驗觀察中，收集到一系列證據：從固態（白糖）變成液態又變成固態（焦炭狀）；從沒有聞到氣味到聞到糖的香味再逐漸聞到焦味；顏色由白依次變成黃色、棕色，再變成黑色；檢驗黑色物質是否能溶解于水等，將這些正、反證據組成證據鏈，就足以證實白糖已經變成新的物質。

③關鍵證據

關鍵證據在證明假說過程中能夠起到一錘定音的作用，因此，教師要引導學生形成努力尋找關鍵證據的意識。在上文提到判斷是否是同一種葉的證據中，用相同的葉脈形狀、葉形相同、葉的構成相同、葉緣的形狀組成一個證據鏈還不足以證明兩片葉子就是同一種葉。那么，有沒有判定是否是同一種葉的關鍵證據呢？假如我們能夠找出兩片葉子是屬于同一條枝條的證據，那么就可以判斷它們是同一種葉。在這里，生長在同一條枝條上就是證實同一種葉的關鍵證據。事實上，在科學史中同樣有不少使用關鍵性證據證實假說的例子，如，證實“哥白尼的太陽系學說”的眾多證據中，發現海王星的過程就是關鍵性證據。

總之，注重實證是科學課的本質特征之一。在教學中，老師要善于指導學生如何去搜集、呈現和整理證據，讓學生明白需要什么樣的證據，知道怎樣獲得可靠的事實或證據，突出證據來源正確，證據運用恰當，讓實證意識貫穿科學探究的始終，一切尊重事實，尊重證據，逐步形成理性的思維。其實，這也是我們科學課最應該留在學生內心深處的理性種子。

編輯 李建軍