在《觀察土壤》課堂進行“猜測—驗證—解釋”實證研究

〔摘" "要〕" 小學科學探究學習是一個“猜測—驗證—解釋”的實證研究過程。然而，現階段學生的探究學習仍屬于淺層次學習，存在著“知識儲備有限，探究浮于表面”、不能進行高效深層次探究的現象。本文結合實證研究的理念，提出“猜測—驗證—解釋”的探究實證研究路徑，幫助學生逐步學會科學地看問題、想問題，形成敢于猜測、大膽驗證、尊重證據的科學態度。

〔關鍵詞〕" 小學科學；“猜測—驗證—解釋”；實證研究

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）19" " 0031-03

一、問題的提出

小學科學教育除了要讓學生獲得一些基本的科學知識，最主要的是培養學生的科學思維能力?？茖W思維是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出疑問、批判，進而提出創造性見解的能力。要培養科學思維能力，離不開實證意識的培養。而“實證意識”又是探究實踐中較有難度的部分，具體問題如下。

（一）實證意識不足

教師的教學目標不明確，單一地指向獲得“科學結論”，在交流研討中只要獲得了期待的答案就直接總結出實驗結論，課堂交流便戛然而止，可能存在的特殊數據、異常數據就被無視、被過濾掉了。這讓學生的認知沖突得不到充分發散，學生的實驗證據不支持假設。

部分學生習慣于隨波逐流，服從教師、同學的意見，缺乏獨立探究思考、解決問題的能力，遇到自己的實驗數據或現象與同學有差異，就經常認為是自己的實驗出錯。為了與大部分小組一致，甚至抄襲、更改自己小組的數據，不尊重證據的情況對實證研究學習造成很大困擾。

（二）探究時長不足

受課堂時間與教學壓力的影響，大部分教師在教學設計上，預留給學生探究的時間過短。學生因無法充分地進行探究實驗，導致缺乏大膽猜測、尊重證據的學習自信；學生不重視實驗記錄，不做記錄或隨意應對，導致實驗數據記錄不科學、不規范的情況時有發生，科學思維得不到充分發展，科學素養不能得到有效提升。

（三）交流研討不充分

交流研討活動是培養學生科學素養與創新思維的主要途徑之一。雖然大部分教師在教學設計上都安排學生交流研討，但因課堂時間限制等原因，交流研討只能局限于部分學生或小組。大部分學生還是沒有機會真正地經歷交流研討、提出疑問、分享見解，進而促進深層次的思維碰撞。

綜上所述，小學科學教學中存在的這些問題，不僅影響了學生對科學知識的理解和掌握，還制約了他們科學素養的全面提升。因此，教師應高度重視這些問題，采取優化教學設計、增加探究時間、強化實證訓練以及促進課堂交流等方式，努力提升小學科學教學的質量和效果，進而促進學生科學素養的發展。

二、實施策略

要嘗試讓學生通過“猜測—驗證—解釋”的方式，有充分的依據進行猜測，用實驗方法與科學數據加以驗證，用實驗證據與結論解釋科學問題，將探究思維模式貫穿于整個課堂，以此激發學生的學習興趣，培養其實證意識。

（一）基于猜測——指明方向

猜測是一種方法，也是一種能力。猜測可促進學生對前概念意識產生認知沖突，每個學生都有一定的生活經驗和學習基礎，而猜測可以有效地暴露學生的前概念。通過前概念調查，可以讓全班學生產生思維碰撞的火花，充分激發學生的學習興趣，把猜測往證據方向引導，指明證據的方向。

1.前概念調查。前概念調查是一種常用的教學策略，旨在了解學生對即將學習的科學概念已有的認知和理解。這種調查不僅有助于教師把握學生的知識水平，還能為有效地設計教學活動提供重要依據。

【案例1】

師：同學們，你認為土壤里有什么？

生1：養分。

師：其他同學有不同的看法嗎？

生2：土壤是黑乎乎的，很濕，里面有水分。

師：還有其他猜想嗎？

生3：土壤是石頭變的。

師：是的，土壤的形成過程比這個更復雜一些。

生4：土壤里有蟲子，還有很多小動物在里面生活，里面有空氣。

通過簡短的交流，教師對學生的前概念有了充分了解，但對于土壤內部的具體構成，學生仍顯得較為模糊。為此，教師進行了前概念調查，明確了本節課需要重點攻克的知識點?？梢杂嗅槍π缘卦O計問題與實驗，引導學生深入探索土壤的內部世界，幫助他們清晰地認識土壤的成分、結構及其重要性，從而加深對土壤科學的理解。

2.問卷設計：土壤中有什么。在課前，通過對學生前概念的調查，教師清楚地了解學生的已有認知，并以此為依據展開教學設計與重難點教學，真正做到因材施教，把課堂還給學生，提高課堂效率。

通過對學生前概念的調查，很好地激發了學生的探究興趣。他們思考自己與別人不同的猜測是否正確，如何設計實驗驗證自己的猜測，實驗注意事項是什么，看到了什么現象，說明哪一種猜測是正確的。要讓學生自主思考、觀察和收集資料，通過實踐操作加深對土壤科學的理解.教師也可以關注大部分學生掌握不到位的知識點，加強實驗探究與交流研討，旨在提升學生的科學素養，培養他們的觀察力和探究精神。

（二）探究驗證——尋找證據

沒有對“宇宙是永恒不變的”觀念的挑戰，愛因斯坦的相對論便難以問世。沒有對“重物比輕物下落快”觀點的質疑，伽利略就不會發現自由落體運動的規律。探究實驗就是一個實證的過程，科學結論需要通過實驗或推理論證以及反復多次的驗證。

1.感官觀察。學生首先用眼睛觀察，然后用手觸摸和借助工具接觸土壤，感受其顆粒大小、濕度和粗糙度；接著，用鼻子嗅聞，分辨土壤是否有異味，比如雨后泥土的清新或是干燥土壤的淡淡塵土味。之后，他們仔細觀察土壤的顏色，從淺棕色到深褐色，不一而足。最后，他們用耳朵傾聽，雖然土壤本身無聲，但在翻動時產生的細微沙礫碰撞聲也是觀察的一部分。通過這些感官體驗，學生對土壤有了更直觀、更全面的認識。

【案例2】

生：通過肉眼觀察我們發現，土壤里面有小石子和大小不同的顆粒，干燥與潮濕土壤的顏色也不同，潮濕的土壤里面有水分。

師：其他同學有補充嗎？

生：我們用牙簽撥動土壤，發現它是有點柔軟的，里面還有小動物尸體和一些枯枝爛葉，還有小螞蟻在動。

師：你觀察得非常仔細。還有其他發現嗎？

生：我們用手捏，發現有的土壤顆粒還能變得更細更小，用放大鏡觀察，可發現顆粒大小不同;聞起來，感覺泥土的氣味中帶了一點腐爛的味道。

通過感官觀察，學生發現土壤里面含有水分，小石子、大小不同的土壤顆粒，以及枯枝爛葉、小動物及其尸體等。學生通過自己的親身實踐驗證了猜想是正確的，讓實證意識不知不覺中得到了提升，潛移默化地提升了科學素養。

2.實驗觀察。學生將干燥的土塊倒入水中攪拌并靜置，觀察土壤顆粒的分層現象，借助大小不同篩孔的篩子篩土，可以推斷出土壤中黏土、沙等顆粒的大小和分布。這些方法簡單易行，能夠幫助學生直觀地了解土壤的成分和結構，培養他們的觀察能力和科學思維。

【案例3】

生：干燥的土塊放入水里后，冒了很多氣泡，土塊慢慢變小，水也得變渾濁了。用攪拌棒攪拌后，水完全渾濁；靜置一段時間后，表面有了漂浮物，上層水也變得有一點清澈。我們認為土壤里還有氧氣，水面飄的雜質是一些植物枯枝爛葉、根，以及動物排泄物、尸體等。它們還有腐爛的氣味，應該是腐殖質。

師：其他小組有不同的想法嗎？

生：我認為說是空氣更合適，因為植物、動物呼吸需要氧氣和二氧化碳，所以最少有兩種氣體。

師：好，請坐。還有沒有其他要分享的？

生：我們通過把干燥的土壤用大小不同孔的篩子篩，發現土壤大致被分成3層大小不同的顆粒，跟瓶子里面的土壤分層差不多。

師：這是老師靜止3天的土壤沉積實驗，大家仔細觀察一下。

生：土壤顆粒由上至下，越來越大。因為大顆粒比較重，所以先沉下來；小顆粒比較輕，后沉下來。

師：你還有其他發現嗎？

師：你們篩子怎么放的，有什么技巧嗎？

生：我把大篩孔的篩子放在上面，小篩孔的篩子放在了下面，這樣可以準確地把土壤里大小不同的顆粒準確分出來。

通過這種探究式的驗證方法和親身經歷，學生用事實驗證了土壤里面含有空氣、大小不同的顆粒和腐殖質。這樣做不僅呵護了學生的探究欲望，強化了他們的思維探究能力，而且培養了學生尊重事實、尊重科學觀察結果的實證意識。

3.查閱資料。學生可以通過查閱資料深化對土壤的理解。除了課堂上的觀察和實驗，學生還可以在課后通過圖書館、互聯網等途徑查閱資料，這些資料可以為學生提供更豐富的信息，幫助學生獲得更深入的見解。此外，查閱資料還可以培養學生的自主學習能力和信息處理能力。

【案例4】

師：請大家取出資料卡，閱讀資料卡后，你對土壤有什么新的認識？

生：我發現土壤按照顆粒大小分成4種，由大到小分別是：沙礫、沙、粉粒、黏粒。

師：還有補充嗎？

生：土壤里面還有我們沒觀察到的小動物、礦物質、真菌、細菌等。

學生通過細致的觀察和研究，深入了解了土壤的成分和概念：土壤是由多種成分組成的復雜混合物。這次觀察活動不僅讓他們對土壤有了更全面的認識，還培養了其觀察能力和科學思維，為他們今后在探索中進行實證思維打下了堅實的基礎。

（三）科學解釋——培養思維

科學解釋不僅僅是知識的傳遞，更是思維的啟迪與拓展。通過詳細的科學解釋，學生能夠逐步建立起對自然界的好奇心和探索欲。這種思維方式的培養，鼓勵學生跳出常規思維框架，勇于提出假設，并通過實驗和觀察驗證自己的想法。它不僅提升了學生的問題解決能力，還培養了他們的批判性思維和創新能力。

【案例5】

師：老師這里有幾份顆粒大小不同的土壤和一些其他材料，你能幫老師“造”一份土壤嗎？要求：符合土壤成分結構。

生：把大顆粒倒在下面；然后倒一些較大顆粒；再加入一些水；倒一些腐殖質進去；再倒入較小的土壤顆粒；將小顆粒土壤放在最上面。

師：其他同學認同他的操作嗎？你認為還有哪些需要完善的地方？

生：在這個過程中，水要適量，每種土壤層要符合正確的比例，操作完以后要適當地攪拌，因為現實生活中也經常有翻動土壤的情況。

通過“制造”土壤的實踐，學生深入了解了土壤的構成與生態功能。他們不僅學會了識別土壤成分、分析土壤質地，還提升了動手能力和團隊協作能力。這一活動顯著增強了學生的學習興趣和探究欲望，培養了他們的實證思維和問題解決能力。此外，該活動對實證研究具有重要意義，它為學生提供了從實踐中學習科學知識的途徑，有助于他們形成嚴謹的科學態度和方法論，為未來深入研究自然科學領域奠定了堅實基礎。

三、結語

本研究基于“猜測—驗證—解釋”的實證研究，讓學生親身體驗到真正的探索是完美的。這一教學主題不僅能讓學生近距離接觸自然，還能激發他們對環境科學的興趣，促進觀察力、思考力和問題解決能力的提升。這種思維方式的培養，對于學生未來的學習和生活都具有重要意義，不僅能夠幫助他們更好地理解和應對復雜問題，還能夠激發他們的好奇心和求知欲，推動他們不斷探索未知領域。

參考文獻

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[2]婁立新.“巖石與土壤”單元解讀與教學建議[J].科教導刊，2021（18）：5.