基于定量分析的科學教學模式構建與研究

錢玲玉

一、定性、定量分析

（一）定性分析弊端

目前小學科學教學模式很多依然停留在以新奇的、鮮明的實驗現象來吸引學生的學習興趣，通過現象分析，讓學生對內容特點、性質、發展變化規律做出判斷，學生沒有深入思考的基礎，這是進行定性分析的典型特征。這導致了一系列的問題：

在傳統知識傳授的教學模式下，教師對實驗教學沒有足夠重視，強調知識記憶，學生被動地接受知識;驗證性實驗對學生的啟發性不強，學生的主動參與意識薄弱，實驗的趣味性大打折扣;學生實驗技能得不到培養，各種解決實際問題的能力、邏輯思維能力以及進行探究工作的能力欠缺;教學方式單一，教學過程中缺乏現代信息技術的應用。

（二）定量分析概念及特征

以定量分析為指導思想的實驗教學，主要分析研究主體所包含成分的數量關系，或者對研究對象的特征、性質、相互關系進行數量上比較，研究結果用“數量”加以描述，是一種有數據論證和提煉總結的教學方式。

對比中可以看出定量分析的特點在于不僅僅重視觀察對象、收集資料，同時又重視邏輯思維演繹推理能力的運用，使學生在實驗過程中既有對現象的描述與思考，又有數學演繹和推理。定量分析更有益于使學生對認知對象由抽象變得具體，由模糊變得清晰起來。

二、定量分析在小學科學課堂的構建及應用價值

（一）實驗現象或結論量化、可視化

筆者曾設計一節“研究維生素C性質”的拓展課。教學設計前半部分是對維生素C抗氧化性研究，后半部分是請學生對常見的水果中維生素C含量多少進行探究。常規的教學方法是讓學生直接對數據進行分析，此種方式雖然簡單明了，但是學生體驗感很差。如果使用專業的儀器，較難獲取也不易操作。

筆者結合前半部分內容，利用維生素C使蘋果汁褪色，且根據維生素C含量越高褪色越明顯這一特征，讓學生將同樣多的果汁分別滴入等量的高錳酸鉀溶液中，觀看高錳酸鉀溶液的褪色情況。實驗效果明顯，但是維C含量高低，具體到什么程度？筆者繼續探究新的方法。

“PH試紙”給了筆者啟發，本課也可以自制“比色卡”。筆者通過多次實驗，將高錳酸鉀溶解在水中配成2g/L濃度的溶液，每個試管中加等量溶液，再滴加10滴果汁，將褪色后的溶液與教師自制的比色卡對照，從而得出維生素C含量大概的數值。學生不僅可以對維生素C含量進行排序，同時可以知道具體的含量差異，將性質量化、可視化。

定量分析的優勢在于通過實驗形成數據，在分析、對比數據過程中，形成對概念多少、大小等的理解。而不是讓學生停留在教師給予的描述或者對沒有賦予實踐意義的數據的解讀中。對于量多少的比較、大小之間的比較、物質含量的探究等，筆者認為教師應盡可能地用從實驗中得來的數據去指導學生學習。并且教師應自己先進行嘗試，多次測試，嚴格控量，精心設計。

（二）引導學生探尋本質

小學階段的很多實驗教學模式都是在觀察后，請學生描述看到了什么，并讓學生解釋是什么原因。學生看到了事物的現象，了解了原因，在生活中找到了匹配的運用，但是對于現象背后的本質，仍處于一知半解的狀態，知識依舊沒有得到靈活的運用與創造。

學習《自行車車輪轉動的奧秘》時，學生匯報了自己的發現：兩個挨著的齒輪轉動方向相反;兩個同樣大的齒輪放在一起轉動，轉動速度一樣;兩個大小不一樣的齒輪放在一起轉動，轉動速度不一樣，小的轉得快，大的轉得慢……

師：你知道為什么兩者轉速不一樣嗎？

學生：大齒輪轉1圈，小齒輪可能要轉幾圈才能轉完同樣的長度。

師：轉動速度快的有多快？慢的有多慢？

學生：大的轉1圈，小的轉了兩圈了;應該是3圈左右;折中一點，2.5圈……最終學生建議數一數，統一兩個齒輪的尺寸后，全班數圈數。

學生匯報：2.5圈左右，我認為應該是2.8圈……

師：數據幾乎都不一樣，為什么？為什么不是3圈多或者1圈多？

學生沉默。

師：大家說的齒輪的一圈，其實是圓形齒輪的周長。這個兩點幾的倍數，可能就是誰和誰的倍數？

學生紛紛舉手：兩個周長的比率。

師：那么圓的周長怎么算？（此時數學課上并未學過圓的周長計算）

學生建議用線繞一下，或在直尺上滾一圈。教師將卡紙裁成大小不同的圓，每個小組嘗試測量周長和直徑。

學生很快發現圓周長的計算是有“竅門”的，有一個定值π。

學會圓周長的計算方法，學生自己總結：大的齒輪轉一圈，小的齒輪轉2.72圈。

師：我想做一個大齒輪轉一圈，小齒輪轉3圈的裝置，你會挑齒輪嗎？

學生說算周長就行，選擇3倍關系的兩個齒輪。一些聰明的孩子直接認為不用那么麻煩，直接量直徑就可以。

科學課強調對事物不僅有在質上的認識，更要有通過量上的分析得出結論。如果對于學習內容僅僅停留在“質”的理解上，是經不起推敲的。因此，將問題量化分析，用數據來描述事物時，更容易讓學生對事物性質真正了解。

回歸到科學課本身特質，缺乏定量研究往往不能使科學發現具有普遍意義。案例中學生從數學模型的建構中、量的計算中總結出的普遍規律，終止了光靠觀察、推斷而造成的猜測。筆者認為，讓學生“像科學家一樣研究”，更接近科學課的核心價值。

（三）為學生更高層次的科學學習奠基

隨著學習的深入，學生會越來越多地接觸到定量研究，而其對于培養學生嚴謹、求實等科學精神的意義已被越來越廣泛地關注，且從低年段就開始培養。這從新蘇教版教材內容安排中可見一二。

《把鹽放到水里》是新蘇教版三年級上冊內容，教材第一板塊是探究鹽在水里溶解快慢的影響因素，典型的對比實驗。學生第一次正式接觸此類實驗，需要教師精心設計，讓學生理解控制變量對實驗的影響。

第二板塊的內容是對100毫升水中能溶解多少克鹽的探究。此項內容原先舊版教材中并沒有涉及，但是現在已將能力要求下放到三年級，要求孩子學會使用工具稱取鹽，并進行簡單的計算和估算。在實驗過程中對量的把控要求也很高，先用什么勺，什么時候用小勺，什么時候添加下一勺鹽，怎樣做到每勺鹽量均等……定量研究是高年級學生以及初高中學習的重難點，小學階段的定量研究為學生更精確化、更科學化地學習進行了奠基。

定量分析是對數量特征、數量關系與數量變化進行的研究，“量”是學生在科學探究中進行實證的重要事實依據。在定量實驗中，教師是學生的引導者，幫助學生開展制訂計劃和方案、做出猜測、提出問題、實驗證明、處理數據等活動，引導學生做出客觀、合理的分析與解釋。而學生在教師指導下處理各種細節，在問題解決途徑中培養了嚴謹的科學態度，體驗和感悟到定量實驗的魅力，提升了科學素養。