金國(guó)江

小學(xué)科學(xué)是以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程，科學(xué)探究是小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要方法。學(xué)生在經(jīng)歷一個(gè)個(gè)探究活動(dòng)中體驗(yàn)科學(xué)的樂(lè)趣，獲取科學(xué)的知識(shí)和概念，增強(qiáng)科學(xué)探究的能力，從而形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。小學(xué)科學(xué)的許多探究活動(dòng)是以實(shí)證為基礎(chǔ)、用事實(shí)來(lái)說(shuō)話的，學(xué)生通過(guò)探究性的實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析獲取探究?jī)?nèi)容的內(nèi)在規(guī)律，最終形成正確的科學(xué)概念，并在此過(guò)程中獲得科學(xué)方法以及情感態(tài)度與價(jià)值觀的提升。因此，如何科學(xué)、有效地獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及分析數(shù)據(jù)對(duì)全面提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用。

一、關(guān)注數(shù)據(jù)的獲取過(guò)程，掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法

在學(xué)生的許多探究活動(dòng)中，首先要通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)獲取數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)的方法是否正確、操作是否得當(dāng)將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生直接影響，并關(guān)系到能否準(zhǔn)確、順利地得出科學(xué)的結(jié)論。因此，教師在讓學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)之前，一定要注重探究方法的討論，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到哪些因素可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響及通過(guò)怎樣的方法控制這些因素，盡量避免采集到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

例如，筆者在教學(xué)“衣服能產(chǎn)生熱嗎”這一內(nèi)容時(shí)，一些學(xué)生認(rèn)為能產(chǎn)生熱，一些學(xué)生認(rèn)為并不能產(chǎn)生熱而只能保溫，最后通過(guò)討論和交流，學(xué)生決定通過(guò)用干毛巾包裹住溫度計(jì)下端看溫度有沒(méi)有上升來(lái)證明。在討論了實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的影響后，八個(gè)小組的學(xué)生在教室里做實(shí)驗(yàn)后得到如下數(shù)據(jù)：

從表中可以看出，有四個(gè)小組的數(shù)據(jù)與科學(xué)的結(jié)論不符合，于是筆者再次組織學(xué)生討論：“從數(shù)據(jù)中可以看出，有些小組溫度保持不變，有些小組溫度在上升，你們覺(jué)得衣服能產(chǎn)生熱嗎？”在討論時(shí)大家各執(zhí)一詞。然后筆者就引導(dǎo)學(xué)生：“那是不是我們的實(shí)驗(yàn)方法還存在問(wèn)題？你們覺(jué)得還有什么因素會(huì)引起溫度的變化？”學(xué)生認(rèn)真思考后想到，可能是在做實(shí)驗(yàn)時(shí)大家湊得比較攏也會(huì)傳一些熱量給溫度計(jì)，許多人擠在教室里溫度也可能在上升等問(wèn)題。于是筆者帶領(lǐng)學(xué)生在寬敞的大廳重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包裹好溫度計(jì)1分鐘后再記錄起始溫度，以避免包裹時(shí)手上的熱量可能對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響，每次讀好數(shù)后立即遠(yuǎn)離溫度計(jì)。經(jīng)過(guò)對(duì)方法的改進(jìn)，每個(gè)小組測(cè)得的結(jié)果是溫度都是不變的，從而得出衣服不能產(chǎn)生熱量的結(jié)論。學(xué)生在這樣的活動(dòng)中認(rèn)識(shí)到科學(xué)、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的重要性，在以后的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)過(guò)程中就會(huì)考慮得更加細(xì)致、周全了。

另外，值得注意的是，科學(xué)教師不能為得出所謂的結(jié)論而利用不科學(xué)的材料、數(shù)據(jù)來(lái)糊弄學(xué)生。記得曾有一位教師為了讓學(xué)生了解空氣中支持燃燒的氣體體積約占1/5，在水上點(diǎn)燃一支蠟燭，然后用一個(gè)“帶有刻度的容器”——?jiǎng)澓?段體積的飲料瓶倒扣在點(diǎn)燃的蠟燭上，當(dāng)蠟燭熄滅后，容器中水位上升（5段中的1段）的現(xiàn)象表明，原來(lái)飲料瓶?jī)?nèi)支持燃燒的氣體（氧氣）約占瓶?jī)?nèi)空氣的1/5。稍加推敲，就可以知道這種方法一點(diǎn)也不科學(xué)：蠟燭燃燒會(huì)造成空氣熱脹冷縮，部分空氣會(huì)從水中逃跑;蠟燭燃燒過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等其他氣體;蠟燭熄滅時(shí)瓶里的氧氣只是濃度降低到不足以支持燃燒而已，并不是全部燒完了……雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果也剛好接近1/5，但這1/5與空氣中支持燃燒的氣體體積約1/5并沒(méi)有直接關(guān)系。這樣得到的數(shù)據(jù)不但不能說(shuō)明問(wèn)題，反而容易對(duì)學(xué)生造成不注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、為迎合實(shí)驗(yàn)結(jié)果偽造實(shí)驗(yàn)等不良影響。

因此，科學(xué)教師要注重探究實(shí)驗(yàn)方法的指導(dǎo)和訓(xùn)練，讓學(xué)生通過(guò)科學(xué)的方法獲取數(shù)據(jù)，為課外自主探究以及今后的科學(xué)學(xué)習(xí)打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

二、關(guān)注被修改的數(shù)據(jù)，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度

在學(xué)生開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)的過(guò)程中，當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和學(xué)生的前概念不一致時(shí)，他們往往會(huì)覺(jué)得是實(shí)驗(yàn)做錯(cuò)了而去修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。教師在教學(xué)過(guò)程中，遇到這種情況時(shí)不能簡(jiǎn)單處理之，一定要讓學(xué)生都認(rèn)識(shí)到只有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)才可以修改，引導(dǎo)他們養(yǎng)成一種實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

例如，在研究電磁鐵南北極的實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者讓每個(gè)小組把實(shí)驗(yàn)情況反饋到黑板上的表格中，各組最終呈現(xiàn)結(jié)果如下：

其實(shí)，第3組和第8組原本寫(xiě)的是釘尖S極、釘帽N極，后來(lái)看到其他組釘尖都是N極就把自己組的研究結(jié)果也修改了一下。當(dāng)問(wèn)及原因時(shí)，一個(gè)小組的同學(xué)說(shuō)，看到別人和自己小組的不一樣就以為自己小組做錯(cuò)了就去改了過(guò)來(lái)，而另個(gè)一小組說(shuō)，發(fā)現(xiàn)自己小組和別的小組不一樣就拿起材料來(lái)又做了一次，發(fā)現(xiàn)釘尖是N極了，就把實(shí)驗(yàn)結(jié)果改過(guò)來(lái)了。于是，筆者又讓學(xué)生再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果有些小組釘尖是N極，有些小組釘帽是N極。讓第3組和第8組的學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己原來(lái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是正確的。從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究必須實(shí)事求是，不能弄虛作假。

所以，教師應(yīng)該關(guān)注每一個(gè)被修改的數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)背后的教育良機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)測(cè)量錯(cuò)誤和測(cè)量誤差的區(qū)別，養(yǎng)成尊重每一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)事求是的態(tài)度和習(xí)慣。

三、關(guān)注數(shù)據(jù)間的比較，訓(xùn)練嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維

科學(xué)課的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生理性思維的發(fā)展有著不可替代的重要作用，而語(yǔ)言是實(shí)現(xiàn)思維、鞏固和傳達(dá)思維成果的工具，因此，在研討實(shí)驗(yàn)結(jié)果的環(huán)節(jié)，依據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的語(yǔ)言歸納概括實(shí)驗(yàn)結(jié)論，顯得非常重要。小學(xué)生往往思維比較片面，不能非常完整地總結(jié)結(jié)論，教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向和縱向的比較能夠培養(yǎng)學(xué)生更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力。

例如，在研究紙的寬度和厚度對(duì)抗彎曲能力影響的比較時(shí)，學(xué)生通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得到了如下兩組承受墊圈的數(shù)據(jù)：

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，往往只能表述到“紙的寬度越大抗彎曲能力越大，紙的厚度越大抗彎曲能力也越大”這一層意思，而沒(méi)有體現(xiàn)“紙的厚度對(duì)抗彎曲能力影響更大”這一層意思。最后，筆者通過(guò)讓學(xué)生增加寬度和厚度這兩組數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)時(shí)要求再研究寬度和厚度是跨度相同），同樣增加寬度和厚度哪個(gè)效果更好。學(xué)生在兩組數(shù)據(jù)比較以后一下子明白增加厚度比增加寬度效果好得多。

學(xué)生在研究不同斜面的作用時(shí)所得出的結(jié)論往往是：“使用斜面提升物體時(shí)，斜面的坡度越小就越省力”，甚至有同學(xué)說(shuō)成“使用斜面提升物體時(shí)，斜面的坡度越小越省力，坡度越大就越費(fèi)力”。筆者引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同坡度斜面利用情況的數(shù)據(jù)比較以及使用斜面和不使用斜面直接提升時(shí)用力情況的數(shù)據(jù)比較，學(xué)生都能認(rèn)識(shí)到斜面坡度大費(fèi)力是不對(duì)的，使用斜面都能夠省力。這樣學(xué)生就能把斜面的作用表述完整了——使用斜面提升物體時(shí)都能省力，斜面坡度越小越省力，坡度越大越不省力。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的比較，學(xué)生能夠更加科學(xué)、準(zhǔn)確地總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，分析問(wèn)題更加全面、嚴(yán)謹(jǐn)，思維能力得到進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)在比較中也可能產(chǎn)生新的探究問(wèn)題，把學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)進(jìn)一步引向深入。

總之，在科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生使用科學(xué)的方法獲取可靠的數(shù)據(jù)，并且做到不輕易修改任何一個(gè)數(shù)據(jù)，更要注重對(duì)數(shù)據(jù)的分析和比較，從而使學(xué)生在科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度、思維方式等多方面得到長(zhǎng)足發(fā)展，提升科學(xué)素養(yǎng)。

（浙江省桐鄉(xiāng)市茅盾實(shí)驗(yàn)小學(xué) 314500）