小學科學現象分析須強化證據意識

孔令強 武國棟

摘 要 ?自然界中的很多現象可以作為科學探究的證據來使用，其中不便于觀察的現象需要模擬現象探索原理，遮蔽事物本質的現象需要跳出思維的局限，洞察事物本質。小學科學現象分析須強化證據意識，可通過一系列方法來實現，即：透視現象，增強證據的可靠性;放大現象，增強證據的可視性;累積現象，增強證據的說服力;關聯現象，增強證據的有效性;反思現象，增強證據的應用性。

關鍵詞?小學科學 科學現象 證據意識 實踐探索

《義務教育小學科學課程標準》（2017）指出：“以證據為基礎，運用各種信息分析和邏輯推理得出結論，公開研究結果，接受質疑，不斷更新和深入，是科學探究的主要特點?！盵1]課程標準將證據作為論證的前提，突出了證據的重要性。如何在現象分析中引領學生認識證據、獲得可靠證據、利用證據解決生活中的問題，我們探索出一條通過分析現象培養學生證據意識的有效途徑。

一、透視現象，增強證據的可靠性

現象是人能夠看到、聽到、聞到、觸摸到的?！氨举|”一詞中的“本”源于《說文·木部》：“木下曰本。從木，一在其下?！薄氨尽北玖x為樹根，所以有“根本”一詞。樹根深埋在地下，由之而生發樹干、樹枝、花葉乃至果實。如果把枝干、花葉、果實比作可見的現象的話，那么深埋在地下的根須則可喻為事物的本質。透視現象就是看到現象背后隱藏的科學本質。

1.基于現象，尋找規律

自然界中的現象千變萬化，錯綜復雜，有的現象反映著事物的本質，這樣的現象可以作為可靠的證據。在科學教學中，我們引導學生留心觀察生活中的現象，尋找現象之間的聯系，運用各種方法尋找證據，探索事物發展變化的規律。

如探究“雨的形成”時，我們運用“現象類似，發現事物規律”的方法，引導學生多次觀察夏季下雨前空氣的特點，發現下雨前空氣的變化總是相似的，從而總結出“夏季降雨這一現象發生時空氣濕度很大”。

在探究下雨前燕子為什么低飛時，我們運用“現象關聯，尋找因果聯系”的方法，引導學生分析：下雨前空氣濕度大，昆蟲翅膀較濕，只能貼近地面附近飛行，這種現象與燕子捕食昆蟲建立聯系，從而找到燕子低飛的原因。

2.模擬現象，探索原理

自然界中有些現象不便于觀察，導致學生無法觸及現象的本質，難以獲得直接證據。教學中可以通過模擬現象，探索現象產生的原因，總結出通過模擬實驗獲得證據的方法：模擬現象發生的條件、運動變化的軌跡以及現象的內部結構，進行實驗觀察，帶領學生探索現象背后的原理。這條路徑可以總結為：“建立模型——檢驗模型——解釋模型——獲得證據——探索原理”。如認識月相時，由于觀察者觀察視角的局限性，無法洞察到月相的成因。我們制作月相觀察盒，建立月相成因模型;通過從不同方位觀察月相，檢驗月相成因模型;通過月相變化規律，解釋模型，從而推測出月相的成因。

3.審視現象，修正認識

有的現象遮蔽了事物的本質，這樣的現象就不能作為證據來使用。我們引導學生利用科學史，了解人類科技手段不斷革新、研究方法不斷豐富的歷程，知道人類的視野不斷擴大，認識不斷加深，經歷了艱難的不斷修正認識的過程。例如在認識地球的形狀時，我們引導學生重演人類探索地球的歷程：古人單純地依賴肉眼觀察，臆想的“天圓地方”認識——麥哲倫借助航船環球旅行的探索——人類借助航天器進入太空觀測地球。

二、放大現象，增強證據的可視性

科學實驗中常遇到一些微小的、不易被實驗者或儀器直接觀察或測定的量，通常為了測量精度，采用合適的途徑、相應的裝置將待測量進行放大后進行觀察和測量的方法，就是放大法[2]。在尋找證據的過程中，我們利用放大法，讓證據變得“看得見”，可以提高獲取證據的效能。

1.觀察轉移法

在尋求證據的過程中，一些實驗現象并不明顯，有的只發生了一些難以觀察的細微變化，這時須借助其他物體，將觀察點從原物體轉移到其他物體，通過觀察其他物體的顯著變化，推想原物體的變化，獲得明顯的證據。如研究聲音的產生時，我們引導學生借助小球的彈跳放大音叉的振動、借助激光筆光斑的運動軌跡放大桌面的振動、借助錄像設備用慢鏡頭播放橡皮筋的振動，從而歸納概括出聲音產生時物體都在振動。

2.材料替代法

在科學實驗中，有些現象借助傳統材料不容易觀察到，須借助新型材料替代傳統材料，利用新型材料的特性，將不容易觀察到的現象呈現出來。如在研究熱傳導時，利用傳統材料——銅鐵鋁作為實驗對象，無法直接觀察到熱傳導發生時的現象。此時，我們指導學生借助新型材料——變色油墨，利用它能隨溫度改變顏色發生改變的特性，將變色油墨涂在鐵片上進行實驗，通過油墨顏色的變化，可以推想熱傳導時的特點。

3.現象排除法

在科學探究中，面對質疑要拿出一些現象作為證據進行回應，排除不支持結論的一系列現象，有利于得出科學的結論。如在研究壓縮空氣時，有的學生認為注射器內空氣體積變小是由于部分氣體溢出的緣故。面對這種質疑，我們引導學生思考：假如空氣溢出，將注射器放入水中推動活塞時，一定會有氣泡冒出;去掉作用在活塞上的推力，注射器內的空氣無法恢復到原來的體積。學生通過實驗，排除了兩種現象，說明空氣沒有溢出，從而消除質疑，證明空氣體積變小是因為空氣可以被壓縮。

4.技術支持法

在科學觀察中，有時常規儀器不夠敏感，測量不夠精確，須借助數字化儀器，讓測量的數據成為更有力的證據。如在研究力的大小、溫度高低、聲音強弱時，我們利用拉力、溫度、聲音等傳感器，將輕微的變化通過數據顯示出來。

三、累積現象，增強證據的說服力

科學研究中的證據多是以現象呈現的，現象中有證據，發掘現象可以獲得更多的證據，有利于增強證據的說服力。在教學中，我們采用以下三種方法，引導學生搜集不同的證據。

1.歸納類似現象，尋找支持性證據

在科學研究中，僅僅靠一種現象或一種證據不能得出科學的結論。當某種現象要作為證據使用時，須歸納整理更多類似的現象作為支撐，才能形成具有說服力的證據。如在研究重力現象時，我們引導學生觀察身邊各種物體下落時的現象，盡管物體的大小、輕重、運動軌跡各不相同，但是都會落向地面，這些現象具有相似性，都體現了事物的本質，都可以作為證據來使用，支持物體由于地球吸引而落向地面的結論。

2.對比異?，F象，尋找反面性證據

在探究事物的規律時，僅僅靠支持性的證據還不足以形成科學的結論。事物具有復雜性，總有一些異常現象挑戰既有的認識，須修正結論，形成科學的認識。如在研究金屬熱脹冷縮時，我們引導學生通過實驗認識到銅、鐵、鋁、錫、鉛等常見金屬都具有熱脹冷縮的性質，得出所有金屬都具有熱脹冷縮的性質。但是，通過查閱資料發現銻、鉍、鎵三種金屬具有熱縮冷脹的性質時，就改變了原有的認知，形成了科學的結論：大多數金屬具有熱脹冷縮的性質。

3.擴展領域現象，尋找廣泛性證據

科學規律具有普遍性。當我們研究某一事物時，可以聯想到同一領域的其他事物，探究其他事物是否具有相同的性質，獲得更多的證據，得出具有普遍意義的結論。如研究細胞時，我們引導學生通過觀察，發現植物體是由細胞構成，動物體是由細胞構成，由此得出細胞是構成生物體的基本單位。當學生把研究的范圍擴大到微生物時，發現細菌、真菌也是由細胞構成的。此時，學生得出了更為廣泛的結論。

四、關聯現象，增強證據的有效性

科學實驗探究中會產生一系列的現象和數據，它們是衡量實驗效果的重要指標，是得出正確結論的重要依據?！白C人”“證言”“證物”是我們常用的判定標準，但被孤立的現象、缺乏聯系的數據、毫無根據的流言，不能成為證據。因此，我們要尋找到現象間或數據間的關聯，以此收集證據，關聯證據，驗證證據，形成具有普遍性的觀點和結論。

1.現象附加條件，揭示變化規律

一個好的科學假設，需要有兩個變量，即因變量和自變量。當尋求證據時，所需要的現象要與兩個變量相關聯，同時還要思考導致現象發生的條件，讓現象附加條件，此時的現象就會成為證據。如探究一天中溫度高低、物體影長、方向的變化與太陽在天空中位置之間的關系時，首先讓學生知道太陽在天空中的位置為自變量，溫度高低、影子長短和方向都是因變量。然后在不同時間段測量溫度和物體影長，觀察影子的方向，意識到只有自變量和因變量關聯時，現象才能成為我們所需要的證據。

2.現象還原條件，尋找問題根源

對現象的解讀，須還原條件或者背景。如教學《兩小兒辯日》時，針對善于質疑的兩小兒，如何引導學生透過現象看本質呢？在教學實踐中，我們通過現象還原條件的策略，針對兩小兒出現的“近大遠小”“近熱遠冷”的思維誤區，從太陽的直射與斜射對溫度的影響、不同參照物對視覺的影響進行深度分析，讓學生認識到：比較兩種不同的現象時，需要在同一條件下進行，如果證據出現了問題，將錯覺代替了事實，就不會得出正確的結論。

3.現象轉化數據，呈現變化趨勢

在科學探究中，可以通過儀器將現象轉化為數據，將數據進行關聯，讓關聯的數據成為驗證假設的有力證據，揭示現象的本質。如在教學沸騰時，為了揭示水沸騰的變化規律，我們引導學生在將水加熱至沸騰再到持續沸騰的過程中，每加熱2分鐘測量一次水溫，這樣獲得了10多組加熱時間與水溫的數據，學生將數據進行關聯，畫出變化趨勢圖，揭示水溫的變化規律。

4.現象進階本質，澄清事實真相

經驗的復制、環境的局限、流言的蒙蔽，都會影響我們的思維和眼界。跳出慣性思維，不輕易相信一面之詞，多維度思考問題，將現象進階本質，就是將經驗進階為知識，將知識作為有價值的證據，澄清事實的真相。如教學《小馬過河》時，我們引導學生分析老牛和松鼠的“經驗”，得出它們的經驗對小馬不起作用。引導學生發揮想象，進一步分析得出小馬過河的經驗對駱駝也不起作用，意識到經驗不可復制。怎樣讓經驗變得更有價值呢？假如老牛、松鼠、小馬建立統一的標準，親自測量一下河水的深度，將經驗以客觀數據呈現出來的時候，不僅對將要過河的駱駝起作用，還會對即將過河的角馬、斑馬、羚羊等都起作用。

五、反思現象，增強證據的應用性

生活中，人們經常會遇到一些難以辨別的現象，怎樣引導學生思考，形成明辨是非的能力，我們形成了以問題形式進行深度思考的認知工具。

你是怎么知道的？——考察結論的來源，關注學生的思維過程。

你確信這個觀點嗎？有哪些證據支持這個觀點？有哪些證據不支持這個觀點？——審視觀點，考察觀點的形成過程。

這些證據可靠嗎？哪些證據說服了你做出了這樣的判斷？——考察證據的來源，比較不同證據的說服力。

你考慮過其他的觀點嗎？哪些證據支持著其他的觀點？——考察對方的觀點，學會換位思考。

看到這些新的證據，你還會堅持自己的觀點嗎？你會放棄哪些觀點，為什么？——考察是否有尊重證據的精神。

你想過協調這些觀點嗎？你的觀點會有哪些改變？——考察不同觀點的協調能力。

通過使用反思工具，讓學生掌握一套多維思考的策略，增強證據意識，學會在解決生活問題時利用證據進行思考。

綜上所述，強化學生的證據意識需要以分析現象為基礎，以獲得確實的證據為核心，以培養學生“有幾分證據說幾分話”[3]的意識為宗旨，以使用認知工具為策略，提高學生的探究能力，增強學生的生活智慧。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準（2017年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2017.

[2] 王強，鄭萍，郭明.小學科學實驗教學論[M].北京：人民教育出版社，2015.

[3] 胡適.胡適談治學方法[M].北京：北京大學出版社，2014.

[責任編輯：王 穎]