用科学思维解密科学研究中的问题

彭瑞琳

摘 要：在青少年进行科学研究的过程中经常会出现各种各样的情况。如何针对这些问题进行适时地辅导，对症下药，让学生跨过这些门槛，顺利进入科学的殿堂呢？从研究过程的四个阶段展开讨论，就研究过程中学生经常出现的一些问题，用具体的实例来演示科技辅导员应如何指导学生用科学的思维解决问题。

关键词：科学思维；解密困难；研究

在科技不断进步的今天，越来越多的老师和家长都意识到青少年科学素养、科学思维的重要性。家长们不再只把眼光放在语数英上，开始尝试着让孩子跨进这神奇的科技海洋里。努力培养青少年的科学素养，培养其探究能力，力求其成为探究型人才。

在小学阶段，开展科学研究活动是很受学生欢迎的。有趣的研究、新奇的实验，都吸引着广大青少年。但由于学生的年龄特定，知识水平差异，在研究过程中会出现各种各样的情况。如何针对这些问题进行适时地辅导，对症下药，让学生跨过这些门槛，顺利进入科学的殿堂呢？

科学研究主要可以分成四个阶段：第一阶段是计划和设计；第二阶段是开展探究；第三阶段是分析整理数据；第四阶段是总结结论。对一个成果的研究，这四个阶段缺一不可，某一环节出现的问题往往会影响整个研究，也会打击学生的积极性。所以，作为科技辅导员，孩子们在这四个研究过程中出现各种各样的问题，需要老师来引领和指导。下面就研究过程的四个阶段中经常出现的一些问题，用科学的思维进行解密。

一、把握主题，细化主题

1.把握不准，主次不分

第一阶段：计划和设计是整个科学研究的起步阶段，学生在研究初期总是十分兴奋的，对于需要研究的主题兴趣十足，往往因为急于开展研究，忽略了全面的分析，一下子就把主题的方向弄错了。

例子：探究如何除去冰箱里的异味。

学生设计：（1）把榴莲放入冰箱内，然后放入不同的物质进行吸味，每隔1小时闻一下冰箱里的气味。看看哪种物质能用最短的时间把冰箱里的气味去掉。（2）放置不同的会发出味道的材料，在冰箱内放置1周以上，看看哪种会出现腐烂，发出更大的气味。

从例子中可以看到，第2项设计已经和本研究的主题出现了偏离。材料腐烂和除异味没有必然的联系。学生在设计时没有去考虑这样的设计是否和主题有关系，遇到这样的情况，教师应就具体的设计进行分析，和学生共同理解研究主题的内涵，从而定出更适合的计划。

2.反对面面俱到，坚持一专多能

面面俱到是学生在研究的第一阶段里经常会出现的问题。学生对于研究主题的热情导致了他们想探究的内容更加丰富全面，增加多项研究，务求获得更多的数据，在学生看来这才是认真的研究。但正是因为如此，往往会使研究的主题不突出，没有中心。

例子：用中药的方法除螨的研究。

本来的研究方向是利用中草药进行驱赶或灭杀螨虫。在研究的过程中，学生通过资料收集后了解到原来螨虫是人类许多过敏的源头，所以，提出要研究如何让人类不会螨虫过敏的研究，要求加入原研究中。

无论是用中草药进行驱赶螨虫还是人类的螨虫过敏现象都是值得研究的好课题，但假如将两个方面都一起研究，就会显得没有主题。教师可以与学生沟通分析，引导他们理解，在做科学研究的时候，必须循序渐进，避免贪多嚼不烂。

二、大胆实验，小心求证

实践是检验真理的唯一途径，在青少年的科学研究活动中，实验是必不可少的环节，而且也是青少年最喜欢的环节。学生总是很喜欢做实验，在学生的心目中经常幻想着在实验室做实验的刺激和乐趣。但如何在实验过程中培养学生的创新能力、分析能力、动手能力和严谨的科学态度呢？

1.公平测试，控制变量

在科学实验中，控制实验条件是常用的重要方法之一。但很多时候，学生对于实验中可能出现的各种影响因素的认识还停留在表面，未能看清事情的本质，所以，在进行试验时经常会忽略了一些可能会影响试验结果的问题。

例子：怎样的鞋底最容易除掉粘住的香口胶。

在实验中，学生考虑到两个方面的因素：（1）鞋底与香口胶的接触面积。（2）鞋底材料与口胶的关系。并且根据这些因素设计了不同的实验，例如，用很多种不同鞋底的鞋子进行实验。但发现实验的结果没有十分特定的指向性。

从例子中可以看出，学生的确已经进行了科学的思考，他们所提出的两个因素也是很重要的，但假如在实验过程中不对一些其他可变的因素进行控制，那么，导致了实验的结果不明显，影响最终的结果。假如在这个研究中，在两个实验开展时，充分考虑到鞋底表面的形状和粗糙程度就会使实验更加精确。由于学生的年龄特点，导致他们知识面较窄，科技辅导员应充分注意学生的特点，适时进行指导。

2.规行矩步，锐意创新

科学研究本来就是一个矛盾体，既需要大胆创新，同时态度也必须严谨。在引导青少年进行科学研究时，我们既要鼓励学生创新科学思维，也要培养严谨的科学态度。学生在探究过程中，通常都很有创意地想到一些新方法，但在真正实践时就太过随心所欲，容易犯一些科学性的错误。

例子：研究节能玻璃是否能让空调节能。

这是一个在实验室内的模拟实验。学生很有创意地想到用冰块来代替空调，将冰块放入用节能玻璃和非节能玻璃制造的箱子里进行观察。用太阳灯进行照射，通过观察哪块冰块最快融解来判断结果。

从例子中看到，学生的创新点子是教师没有想到的，由于没法用真的空调来做实验，所以采用了冰块模拟的方法。但学生只是想到了直观地观察冰块的溶解，并且只是看冰块下面纸巾的湿润程度进行判断，在科学实验中不够严谨。其实该实验最好的方法是用温度计进行记录，并根据分段时间记录的温度的变化，用数字来说明问题更科学、更直观。因此，教师在和学生共同设计实验时，应不断提醒学生有关科学实验的各项规范，用严谨的科学态度进行研究，用数据来支持结论，让创新点子走得更远些。

三、科学思维，理性分析

实验是科学分析的载体，数据是科学分析的支持。在青少年科学研究中，学生往往都太重视实验而忽略了对数据的分析，其实数据分析的过程才是训练科学思维的重要环节。实验后会出现大量的数据，但并不是所有的数据都是有用的，如何在大量的数据中筛选排序，从中找出有用的数据，教师应关注学生的分析过程，引导其科学思维的有序形成。

在科学研究过程中，教师会要求学生先进行假设，然后再进行实验。但在实验结果出来后，往往和学生的预设是不一致的。学生倾向按他们已有的想法来解释结果，尤其是当面对与原理论相反的数据时，常常用含糊不清的解释来说明，避免与自己原认知冲突。

例子：研究不同布料的隔热效果。

在实验中，学生用各种不同颜色的布料覆盖盒子测量温度，其中对比组就是不用布料覆盖直接测温度。在学生的原有概念中，认为覆盖布料的盒子一定比没覆盖的盒子要温度低，但结果则相反。学生因此而质疑是否实验数据出现错误，仍坚持原概念。

例子中出现的问题经常在各种研究中出现，特别是对于青少年，实验与原始概念不合，导致学生质疑自己的实验结果。教师在辅导过程中应关注学生该方面的问题，坚持用数据说明问题是一种科学的态度。遇到这样的情况，教师不妨和学生挑选部分实验重做，通过再次实验，让学生明白实验数据的重要性，用数据说明问题，让学生尊重实验的结果，保持实验的真实性。

科学研究是训练学生科学思维、创新思维、动手能力的好途径。但在辅导学生研究过程中，我们看到他们大都着重科学探究中“动手做”的过程，忽略了根据事实证据来建立解释的过程。科技教师要适时地辅导，正确地引领可以让学生走少点弯路，在解决困难的同时，让学生建构新的知识，内化科学的思维方式。让科学的思维带我们一路前行！