邵麗芳

探究實驗是在科學課中培養實證意識的重要途徑,在實驗中學生將經歷“觀察現象—分析推理—得出結論”的探究過程。那么,從發現實驗現象到得出科學結論的思維過程中,教師如何強化學生的實證意識呢?我以《小蘇打和白醋的變化》一課為例談了幾點措施:確定觀察重點,引領探究與交流;改進實驗材料,放大實驗現象;堅持科學態度,搜集充足證據。
確定觀察重點,引領探究與交流
新課程教育理想的狀態不是教師在前面領著學生走,而是教師創設情境和問題推動學生走。教師要做到心中有學生,引領學生探究與交流,做學生探究活動的支持者和協助者。我認為,培養實證意識的第一步應是明確實驗目的,確定觀察重點。只有明確觀察內容的重點,才能引導學生主動搜集有價值的證據,進而抓住本質現象。因此,本課中我主要借助以下三個問題引領學生探究與交流。
1.我們要解決什么問題
《物質的變化》單元主要研究物質的物理變化和化學變化,從實驗現象中,尋找物質變化的本質:是否產生了新物質。物質的化學變化產生了哪些新物質,怎樣判斷產生了新物質,這就需要學生學會尋找足夠多的證據作為依據。小蘇打和白醋混合這個實驗是為學生理解和掌握物理變化和化學變化而設置的,因此,我們應該觀察反應前后物質是否發生質的變化,通過觀察現象、作出假設、尋找證據、得出結論的過程確定變化屬于物理變化,還是化學變化。
2.觀察什么
在教學中,我讓學生聚焦“變化”這個詞,思考“我們需要在什么時候觀察小蘇打和白醋”這個問題,引導學生比較混合前后同一種物質發生的變化,明確觀察的對象。
3.記錄什么
我提出的第二個問題是“要想知道一種物質發生了什么變化,可以借助哪些觀察方法”,這個問題意在讓學生明白實驗現象的觀察,往往不僅僅依靠眼睛觀察來完成,還需要借助耳、手、鼻等身體感官。同時,也讓學生知道了記錄單里可以寫“我看到……,聽到……,聞到……,還摸到……”。
我用這幾個問題引導學生比較混合前后同一種物質發生的變化,并讓他們通過看、聽、摸、聞等手段觀察實驗現象。在這些問題的引導下,學生仔細觀察小蘇打和白醋混合前的狀態,并將其與混合后的狀態進行對比,發現小蘇打消失了,瓶子里的液體氣味變了,沒有了白醋的酸味,因此,學生認為這種液體已經不是白醋了。他們通過各種感官的觀察,還發現瓶子外壁有冰涼感,反應過程中發出“滋滋”聲等現象,搜集到了這些證據,也就為得出“產生了新物質”這個結論打好了證據基礎。
改進實驗材料,放大實驗現象
教師在準備材料時,一定要考慮學生的實際情況,選擇能夠使實驗效果更明顯、成功率更高的材料,用有效的事實和有利的證據激發學生自主探究,得出結論,從而培養學生的實證意識。為了實現以上目的,我在本課中將材料做了以下改進。
1.玻璃杯→礦泉水瓶
小蘇打和白醋混合的實驗是在玻璃杯中進行的,混合之后用玻璃片蓋上。但是我在教學過程中發現實驗效果很不明顯,有少數小組獲取不到實驗證據。于是,我將玻璃杯換成了礦泉水瓶,發現所有的實驗現象都被放大了(見表1)。
通過將玻璃杯改換成礦泉水瓶,學生更直接、深刻地感受到小蘇打和白醋混合產生了氣體,并且有不少學生聯想到了平時喝碳酸飲料的情景,由此做出猜想:瓶子里的氣體可能是二氧化碳。
2.長蠟燭→茶蠟小蠟燭
本節課中氣體熄滅蠟燭的實驗難度比較大,我認為原因有兩點:一是普通長蠟燭火焰比較旺,很難熄滅,二是玻璃杯中能夠收集的氣體量太少。我受中央電視臺《是真的嗎?》欄目中現場實驗的啟發,將實驗中的長蠟燭換成了鋁罐裝的茶蠟小蠟燭后,發現有以下優點:小蠟燭很容易被熄滅;省掉了蠟燭臺這個材料,減少了教師準備材料的工作量;小蠟燭有鋁殼底座,降低了操作難度,節省了實驗時間;在實驗室中,小蠟燭便于保存,且成本較低。
將礦泉水瓶里收集的氣體倒向蠟燭,蠟燭熄滅的概率幾乎是百分之百。學生在這個實驗中輕松驗證了“瓶中的氣體比空氣重,能熄滅火焰”的猜想。
堅持科學態度,搜集充足證據
在平時的教學中,我們經常看到教師利用搜集的證據,引導學生很快作出判斷或得到結論。我認為,在小學高年級的科學教學中,教師要逐步培養學生對證據的科學嚴謹的態度,引導學生在進行科學論證的過程中認識到,當作出某一判斷和結論時,需要有大量的證據作基礎。只有獲得了充分的證據,教師才能引導學生對某一科學現象進行判斷和結論,而當證據不全面、不能完全揭示某一科學現象時,教師要引導學生尊重證據,利用現有的證據作出階段性的總結。在本課的教學中,我通過以下三個步驟讓學生感受到了這一點。
1.搞科學探究不能憑自己的主觀判斷
學生通過實驗知道了小蘇打和白醋混合以后所產生的氣體具備以下兩個性質:不支持燃燒,比空氣重。很多學生根據這兩個證據作出了判斷:這種氣體一定是二氧化碳。教師此時應引導學生分析:我們能不能根據這兩個證據,就判斷這種氣體一定是二氧化碳呢?這時有些學生產生了懷疑。
2.搜集和分析資料是科學研究的常用方法
我趁勢出示兩份PPT資料——“幾種氣體的特征”“常見的氣體”,要求學生一邊看資料,一邊與這種氣體特征進行對比,再作出判斷:這種氣體一定是二氧化碳嗎?
3.只有證據充足,才能作出正確的判斷
學生經過認真對比和分析,再次作出自己的判斷:憑這兩個證據只能推斷這種氣體可能是二氧化碳,也可能是氬氣,還可能是其他氣體。因為二氧化碳和氬氣都具備“不支持燃燒”“比空氣重”這兩個特征,還有很多氣體的性質我們并不了解,它們中可能還有氣體具備以上兩種性質。因此,要準確判斷這種氣體是不是二氧化碳,目前的證據不足,還需要進一步去尋找證據。
通過這樣的設計讓學生感受到,科學家為了證明這種氣體就是二氧化碳,還做了大量的實驗。科學教師要讓學生明白:搞科學探究不能憑自己的主觀判斷,不能想當然,而是要通過一系列的實驗并獲得大量準確的證據,只有證據充足,才能作出正確的判斷,得出的結論才是科學的、令人信服的。
科學課的重要特性表現在對證據的追求和對證據的尊重,在教學中,教師要本著實事求是的態度,一切從客觀實際出發,為學生搜集準確有效、客觀全面的證據采取必要的措施:準備科學、有結構的探究材料,指導學生觀察和實驗,讓他們積極查找資料,尋找充分的證據,引導學生從現象到結論,不斷強化實證意識。