正确 准确 完整
2015-08-28张陈江
张陈江
科学探究是科学学习的中心环节,一个完整的探究过程一般包括“提出问题、猜想假设、制订探究计划、观察、实验、制作、收集整理数据、得出结论”等环节,其中“得出结论”环节是这个过程的最后一步。对于一次完整的科学探究活动来说,结论的得出是重要的目的。而对于探究活动的主题或问题,能否得到一个正确的结论也关系到探究活动的效益。但是有时,因为学生知识能力水平所限,虽然在实验探究中获得了正确的结果,却因为表述不规范导致最终得出错误结论。因此,培养学生实验结论表述的能力是值得科学教师重视的问题。
一、正确表述科学结论
科学探究的理想结果就是得到一个正确的结论,对于小学生的科学探究来说,正确的结论应该包含两个方面的意义:一是学生得到的结论应该符合科学家经过长期研究得出的,并且得到广泛认可的科学观点;二是学生得到的结论应该是来自他们亲身体验、亲手操作的实验,并经过缜密分析做出的合理推论。但是学生的探究实验是在设备简化和生活化的环境中进行的,对变量的控制和对环境的要求远远没有科学家实验那么精确,因此教师需要引导学生正确表述,提高实验结论的正确性。
比如教科版六年级下册《铁生锈了》一课中,教师引导学生观察生活中铁生锈的现象,提出研究问题:铁生锈与什么因素有关?经过小组讨论和全班交流,学生制订了研究方案,方案中设置了几个用来参照的对照实验组。把同样的被打磨干净的几枚铁钉分别放在以下环境里:完全浸没在自来水里;裸露在干燥的空气中;一半在水里,一半在空气中;完全浸没在盐水里;完全浸没在食用油里。经过一周时间的观察,学生发现浸在水里的铁钉周围泛起褐色的物质,于是得出了结论:铁放在有水的环境里会生锈。
实际上,经过科学家的实验研究发现,如果水里去除了氧气,那么水对铁基本不构成腐蚀,再将空气溶入水里,铁会生锈。案例中学生在观察实验现象的时候,没有把实验的时间设置得更长以观察到更明显的实验现象,也没有更仔细地观察裸露在空气中铁钉的表面变化,所以也就没有能够对空气对铁生锈的影响形成足够的认识,得到了不正确的实验结论。
再比如教科版五年级下册《马铃薯在液体中沉浮》一课,有一位教师是这样做的:准备一份食盐溶液和一份清水,让学生比较马铃薯在两种溶液中的沉浮现象。学生很快就猜测让马铃薯浮起来的液体是盐水。教师顺水推舟地肯定了学生的想法。随后教师引导学生用“烧一烧”的方法验证了那杯液体确实是盐水。于是学生得出了结论:能使马铃薯浮起来的是盐水。探究活动到这里就圆满结束了。
在另一位教师的课上,学生也经过猜测和验证得出“能使马铃薯浮起来的是盐水”的结论。这时教师反问学生:“你们能肯定只有盐水能使马铃薯浮起来吗?”随后提供了白糖、味精让学生继续探究。经过实验,学生发现溶解了白糖或味精的水也能使马铃薯浮起来。小组讨论后,学生得出了新的结论:增加水的浓度,能使马铃薯浮起来。可以看得出,与前者相比,这个结论显然更正确。
二、准确表述科学结论
“正确”重在事物的性质,强调没有错误;“准确”重在行为方式或效果,强调没有误差或偏差。科学是一门严谨的学科。教师在指导学生进行正确的实验结论表述的同时,更要指导学生形成准确的科学结论,使探究活动的价值真正得到体现。
比如教科版五年级下册《沉浮与什么因素有关》一课中,教师首先呈现不同材料、体积大小不一的七种物体,让学生将它们放入水中观察沉浮现象。学生感受到如果不控制其中的一些条件(变量),就很难发现物体在水中沉浮的规律。于是教师再出示一组大小相同、材质不同的圆柱体,让学生进行第一次探究。学生通过实验发现这些圆柱体中重的能沉入水里,轻的会浮在水面。学生在实验单上记录结论:重的物体会沉,轻的物体会浮。接着教师出示一组轻重相同、体积不同的物体,让学生进行第二次探究。学生很快就有了结论:大的物体会浮,小的物体会沉。从每一次的实验探究看,学生的结论都是符合他们所观察到的现象的。但是当这两个结论被教师呈现到黑板上后,学生立刻发现了这两个结论表述不清晰、不准确。经过讨论,学生将两个结论分别修改为“大小相同的物体,重的会沉,轻的会浮”“轻重相同的物体,大的会浮,小的会沉”。教师又追问:“大小相同的物体,多重才会沉?多轻才会浮?轻重相同的物体,多大才会浮?多小才会沉?”这个突如其来的问题让学生发现了自己表述得还是不够准确,要是把结论中的“会”改成“容易”,这个结论就准确了。
后续的教学活动也进一步印证了这个结论的重要性。正因为教师及时提醒学生将两次实验的结论表述准确,才使得学生对下一环节中控制小瓶子中水的重量的实验有了更清晰的理解,从而明白了物体在水中沉浮的规律。
再比如教科版三年级下册《磁铁的两极》一课中对“磁铁什么地方的磁力大”的研究中,学生在教师的指导下在一个条形磁铁上确定了“A、B、C、D、E”五个点,通过实验收集了各个点上吸引回形针的数量,并形成一份统计表(如表1)。通过分析实验数据,学生得出了结论:条形磁铁两端的磁力大,中间没有磁力。从学生得到的实验数据上看,条形磁铁中间部分能吸起的回形针数是0。对学生来说,0就意味着一个也没有,理所当然地认为条形磁铁中间部分没有磁力。可是当学生到了高中阶段就可以知道磁铁的磁场是从磁极向外扩散又回到磁极,导致中间部分的磁感应线分布最稀疏,不能绝对地说中间部分没有磁力。因此,教师在学生得出“中间部分没有磁力”的结论后可以适当引导,将结论表述为“条形磁铁两端的磁力大,中间部分磁力小”,尽量不让学生从小形成关于磁铁的不准确的认识。
磁铁上位置 A B C D E
吸引回形针数量(个) 第一次 6 2 0 2 6
第二次 5 2 0 2 6
第三次 6 3 0 2 7
表1
也许在小学阶段的学生无法通过实验获取和科学家一样精确的科学定理和规律,但是教师有必要指导学生根据实验过程和现象做出准确的表述,既尊重现象,又不违背事实。
三、完整表述科学结论
作为一次科学探究的成果,科学结论还应该具有完整性,要能让人从结论中看出实验的主题、条件、方法、现象和规律等相关信息。
比如教科版五年级下册《摆的研究》中提出了一个探究主题:“摆的快慢与什么有关”。学生根据摆的结构特点从“摆线长度、摆锤重量和摆的角度”三个方面提出假设。经过实验的验证,有学生得出这样的结论“摆的快慢与摆线长度有关”“摆的快慢与摆锤重量无关”“摆的快慢与摆的角度无关”。这些结论有针对性,但不完整,无法看出摆的快慢与摆线长度之间有怎样的相关联系。在这种情况下,教师需要进行追问,提示学生将结论补充完整——“摆的快慢与摆线长度有关,摆线越长,摆的速度越慢;摆线越短,摆的速度越快。”——并将完整的结论重新展示,甚至可以与最初的结论进行对比,让学生体会完整表述结论的重要性。
类似的实验还有许多,如研究降落伞下落速度与什么因素有关,研究电磁铁磁力大小与什么因素有关,研究横梁的抗弯曲能力与什么因素有关等。只有说清“有没有关系”和“有怎样的关系”,才会让结论表述得完整。
再比如教科版四年级上册研究《溶解的快与慢》时,学生根据教师提供的一部分实验材料——方糖、烧杯、水,想办法加快方糖的溶解。学生很快联想起小时候喝过的糖水以及调制糖水的过程,提出了“把方糖碾碎”“用热水”和“用筷子搅拌”等办法。经过实验,学生证实了这些方案是可行的,于是得出了结论:“用擀面杖、热水和筷子都能加快方糖的溶解。”在这个结论中,没有陈述使用这些工具对方糖及溶液进行怎样的操作,所以也显得不完整。
总之,我们在追求提高学生对探究主题的理解分析和假设的能力、方案设计和实验操作技能、对实验现象和数据的客观分析能力的同时,也应该注重提升学生的科学实验结论的表述能力。只有通过亲身探究,获得正确、准确和完整的实验结论,才能形成区别于科学前概念的新概念、新知识的积累;才能构建完整的概念体系。从而全面提升学生的科学素养,为从事更高层次的科学实践活动和提升自己和他人的生活质量做准备。
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