小學科學探究有效取得證據的策略

◇鐘 明

科學的本質是實證的，科學活動是一種求真活動，科學探究是一個獲取證據并利用證據對假設進行論證的活動過程，以提出問題做出假設為始，對假設的解釋與得出結論為終。而獲取證據是科學探究得出解釋與結論的唯一依據。學生在整個科學探究過程的各個步驟中，學會觀察和提高證據意識這一步，最具有普遍意義上的教育價值。

筆者在課堂中發現，雖然教師在課堂中也懂得應注重培養學生的實證意識，提升獲取證據的能力，然而在課堂中，學生所表現出來的缺乏實證的意識和行為仍是十分常見、相當普遍的，表現為無法獲取科學的證據，獲取的證據因為不嚴謹從而導致無效。如何才能使學生在實驗中不僅能獲得證據，并使證據更加客觀、有效、科學、嚴謹，我從加強證據意識，深入猜測，明確探究實驗目的；利用下水實驗，優化實驗載體，為證據獲得提供保障；通過重復實驗、證偽，使證據獲得更可靠等方面進行了研究。

一、加強證據意識，明確探究實驗目的

科學探究本是一項嚴謹的活動，但課堂上反映出來的是學生的探究活動看起來熱熱鬧鬧，氣氛活躍，仔細觀察卻發現學生在不知做何，只是覺得好玩，因而失去了探究的目的，變成了“娛樂”活動。只有先增強學生的證據意識，明確探究的目的是為假設獲得合理的事實，學生才會在實驗中懂得對事實的尊重。

（一）反復熏陶，強化證據意識

在科學探究中學生缺乏實證的意識現象原因是多方面的，教師的自身科學素養在教學設計、組織討論記錄、表達與交流等教學環節中也都影響著學生實證意識的培養。

教師在科學課的探究活動中或活動后的討論中應多問：“證據呢?”“根據呢?”少問“為什么?”因為學生們解釋錯了，教師的糾正也沒有什么根本意義。即使學生記住了教師教的正確答案，看起來是增加了科學知識，但可能失去更多的東西：那就是科學結論依靠觀察實驗，而不是道聽途說。

如我在教學六下《小蘇打和白醋的變化》一課時，在小蘇打和白醋反應后，杯中的液體是什么，學生產生了較大的分歧。學生普遍認為醋已經不是醋了，而小蘇打是溶解在了液體里，還是小蘇打，也有少數認為小蘇打已經不是小蘇打了。課堂一度產生了激烈的爭論。

教師引導：同學們都各說各有理，那證據呢？怎么來證明自己的觀點是正確的，科學不是嘴上說說的。學生陷入了思考。幾分鐘后，有學生提出：往液體中再加小蘇打，如果還能冒泡，那白醋還是白醋；把液體蒸發，提取出溶解在液體中的“小蘇打”，如果它還能和白醋反應，那它就還是小蘇打。我很欣慰，我的學生能有這樣的科學素養。

如此反復強調，長期熏陶，學生就能明白科學是基于證據的解釋，任何的觀點都是需要證據來支撐的，增強學生的證據意識。

（二）深入猜測，明確探究目的

質疑是創新之源，疑問是創新之母，任何思維都是從發現問題開始，以解決問題為終。學生有了質疑才會去探索，有了探索活動才能有創新。在新課改理念指導下，我們的教學尤其應該鼓勵學生發揚科學質疑精神，鼓勵學生對新事物產生好奇心，敢于探索未知領域，大膽深入地猜測，從而調動學生的主動性。

如五下《給冷水加熱》一課，一袋密封的冷水放在開水中加熱，起初它是沉的，后來它浮起來了。

教師：現在這袋冷水熱了嗎？

學生：熱了。

教師：還發現了什么現象？

學生：它浮起來了。

教師：你覺得是什么原因使它浮起來了？結合第一單元我們研究過的內容。

思考后，學生：會不會是水變輕了？

教師：怎么可以證明？

學生：把加熱前和加熱后的水稱一稱，根據重量來比較水是否變輕了。

學生：也有可能是水的體積變大了，因為相同重量的物體，體積越大越容易浮？

教師：怎樣的證據可以證明你的猜測？

學生：比較加熱前后冷水和熱水的體積，我估計加熱后體積會變大。

教師：好，那我們就來做這兩個實驗。可以怎么做？

過渡到下一個環節

“有哪些證據可以支持你的猜測？”應該是教師嘴邊的常話。只有深入質疑，探究的目的性才會更明確，學生才能從多方面獲取證據和利用證據去解決問題，才能培養學生鎖定探究目的，有的放矢地進行研究，知道什么叫可靠的觀察，知道該獲得哪方面可靠的事實或證據。

二、優化實驗載體，為證據獲得提供保障

不可否認，有些實驗材料易操作性差，承載證據能力不強，導致學生取證不全或難以取證的現象，得不出基于事實的結論。

（一）下水實驗，揣摩潛在弊端

所謂“下水實驗”，是指教師在課堂實驗之前，根據實驗教學的目標要求與課堂教學任務，站在學生的角度，充分考慮學生實驗時可能出現的各種因素，加強對實驗相關變量的控制，為課堂教學指導學生實驗或演示實驗做好準備，力求使學生在課堂實驗中能夠獲得正確的結果。

在小學科學教材中有部分數據的取得是要求非常精準的，如三下《水結冰了》一課，就要求精確到0℃。但由于實驗材料長期使用造成的損耗，或其本身的質量不合格，即便把幾支溫度計放在同一環境下，也不能保證每支溫度計所測量的數值是一樣的，這樣的偏差在測量水的溫度時是允許的，但用在《水結冰了》一課中，就不允許有1℃的偏差。

這時，“下水實驗”就顯得非常重要。我在上課前會準備一杯冰水混合物，把幾十支溫度計全部放里面，挑出顯示0℃的溫度計，但僅此還不夠，我會把挑出的溫度計，再放入常溫的自來水中，再次挑出顯示溫度一致的溫度計備用，確保溫度計的示溫精準。

又如五下《機械擺鐘》一課，要求連續測量前10秒、中10秒、后10秒，擺分別擺動幾次，以得出擺擺動具有等時性的特性。此實驗操作難度相當大，除了要求操作嚴謹，計數精準，并重復實驗之外，教師往往會忽略一個問題，那就是如果30秒擺擺動的次數總和不是3的倍數的話，那么前10秒、中10秒、后10秒，擺分別擺動幾次肯定有偏差。據此，我在上課前會對分組實驗的每一個擺進行調試，確保30秒擺擺動的次數總和是3的倍數。

老師如果拿了材料就去上課，無法保證學生在探究過程中有效地取得實驗所需證據。多做“下水實驗”，關注實驗的細節，把問題提前暴露，將預設工作做到位，是提高實驗有效取得證據的效率。以便對課堂實驗的每個操作都做到心中有數，才能確保順利完成教學任務。

（二）優化載體，增強可操作性

學習載體是指在學習活動中所選擇的學習內容及其與之相適應的各種媒介總和，包括實物、模型、語言、文字、符號和圖畫等。良好的實驗載體是學生進行實驗探究的基礎，實驗器材的選擇會直接影響實驗的結果，而科學有別于其他學科的最主要特征就是尊重事實，教師在實驗器材的選擇上也要尊重事實。

實驗器材是否科學直接影響探究活動的順利進行，影響證據的取得，從而影響學生對科學概念的建構。教師如果選擇的材料本身有問題，現象不明顯，這將不利于學生的認識，反而會誤導學生，繼而保證不了實驗探究的有效性。小學生由于身心特點，對事物都興趣濃厚，想探個究竟，對純知識的接受，學生可能口服心不服。

如五下《傳熱比賽》的一課，課前我試著做了銅條傳熱這個實驗，發現在細小的金屬條上用凡士林粘火柴是一件非常困難的事情，而且凡士林粘得有多有少，稍微一晃，個別火柴甚至會掉下來。我通過摸索，不斷地嘗試，最后發現涂蠟燭油是一個不錯的方法，在試管中將蠟燭熔化，把金屬條放進去浸一下，晾干即可，學生實驗操作方便效果又明顯。

針對這樣的情況，在載體原有的基礎上進行適當的改進，使學生易于操作,易于獲得實驗證據。通過載體的優化，教師可以在知識傳授時提供一定的證據，讓學生不但知其然，更知其所以然。

三、優化操作手段，使證據獲得更可靠

在科學課中教師要注意有效地促進學生動手操作技能，經過自己動手操學生獲取的證據越多，學生的科學知識就越豐富，而這需要重復實驗和“證偽”。

（一）重復實驗，使證據更可靠

學生在科學實驗探究活動中會得到大量的數據。這些數據間的差異是客觀存在的，有時是不可靠的，甚至是錯誤的。科學教師不應該回避這些差異，而應積極面對，正確對待學生實驗數據的差異。進行重復實驗，可以使證據更可靠。

如五上《我們的小纜車》、五下《擺的研究》等課，都要用到秒表，因為秒表計時非常精確，學生對秒表操作時，稍不注意就會產生誤差，這時我們就需要重復實驗取平均數以減少誤差，增加可靠性。

在教學上，必要時教師應引領學生重復實驗，以期得到可靠的且具有一定信度的數據。要增強學生對數據的敏感性，培養學生嚴謹細致、認真負責的科學態度，使學生的數據意識在處理這些數據時得以培養，能自覺地學會用數據來描述事物或對一些現象進行解釋。

（二）多做“證偽”，彌補邏輯空缺

小學科學是一種實證的系統，因此，科學的結論是可以被證實、證偽，重復檢驗的。在我們的小學科學課堂上，學生為了能夠得到自己理想中的數據，往往用先入為主的思想指導自己的實驗操作。在我們的課堂中，做得最多的是“證實”實驗，長期在這樣的“證實”實驗中成長起來的學生，其實證精神難有提升。

如四上《聲音是怎樣產生的》一課，在研究了鑼、鼓、音叉、橡皮筋等材料振動而產生聲音之后，能不能就得出“聲音是振動產生的”這樣的概念呢？答案是否定的，這種不完全歸納在邏輯上是有漏洞的。于是，我們就需要證偽：不振動之后聲音消失了嗎？將振動的鑼、鼓、音叉、橡皮筋等用手捏住，振動停止，聲音消失。

在小學科學教學過程中，教師應該出現幾次“證偽”實驗，只有經歷幾次的證偽實驗，學生對才能真正帶著驗證假設的思想老老實實腳踏實地地進行實驗操作，也只有這樣所謂的“反復驗證”才能真正顯現其真實的驗證效果。

總之，科學的本質是實證的，在科學探究取證的過程中，我們要通過多種手段，使取得的證據客觀、有效、科學、嚴謹。只有如此，我們的科學探究才有科學味。