探究活动中搜集、呈现和整理证据的教学策略

陈志强

在科学课中，探究活动的目的就是为了寻找证据，通过证据证实或证伪学生用来回答科学问题的假说（解释），从而最终形成科学概念。在课堂上，指导学生科学地搜集、呈现和整理证据，既有利于培养和发展学生注重证据、尊重证据的态度，又能提高他们解读证据和基于证据做出解释的能力。

一、搜集证据的教学策略

1.运用感官搜集证据

小学生认识事物，感官是最直接的，也是最常用的。如“分辩哪个袋中是水”的活动，目的就是调动学生运用感官和已有经验来识别水和别的物质，同时在比较过程中丰富关于水的感性认识。这可分以下几步走：一是要求学生在不打开袋子的情况下进行分辨；二是让学生打开袋子运用眼睛观察分辨四种液体；三是运用鼻子、舌头分辨白醋、盐水和水。这样，整个活动的观察由易到难，从易确定的到不易确定的，让学生充分运用了所有感官进行观察，同时又潜移默化地让学生感受到不同感官的不同作用。

2.延伸感官搜集证据

使用工具往往比感官更有效。借助工具我们可以延伸感官进行观察，如尺子、温度计、钟表、天平和弹簧秤可以让我们获得更为准确的证据；放大镜、显微镜等可以拓展我们的视野……在教育技术发达的今天，各种数字技术，如智能手机传感器及其APP应用，都可以极大地提高搜集证据的效率和精确度。

3.借助他人搜集证据

牛顿曾经说过：我能取得今天的成果，是因为我站在巨人的肩膀上。同样，我们也要学会善于借助他人的研究成果，如在做“种子发芽实验”时，由于每个学生只选择了一个问题進行研究，因此，实验过程中，可以提示学生通过向其他同学询问，通过个体间的交流搜集部分同学获得的证据。在课堂上，再通过小组交流活动进一步获得所有同学、所有实验中搜集到的证据。当然，借助他人搜集证据不止面对面询问、交流等这样一些比较直接的方法，还可以采用从书刊、电视、电脑等一些比较间接的方式。

4.多维互联搜集证据

搜集的证据越多、越全面，就越接近真实。因此，为了获取更多事实性的证据，在观察活动中，我们常常要综合纯感官的观察和借助工具的感官观察、定性的观察和定量的观察、直接观察和间接观察等多种手段搜集信息。同时，还要求注意观察的计划性、目的性、有序性、细致性，以保证观察的全面性，多角度收集信息。

二、呈现证据的展示策略

1.黑板粘贴展示，灵活机动

直接将学生研究的成果在黑板上展示，不需要教室里有多媒体设备，适应面广。在黑板上展示，有两种基本的类型：一是直接将学生研究的成果在黑板上展示。如学生将太阳、地球几种可能形成昼夜交替现象的运动猜测用记号笔画在A4纸上，通过磁铁将各种猜测贴在磁性黑板上，让学生分析、分类、验证（如图1）。二是教师在黑板上画表格或维恩图等，让学生将数据等研究结果填入其中。这种在黑板上画表的方式，灵活机动，可以根据讨论情况进行更改，还可以多人同时填写、修改。

2.绘制图表展示，简洁直观

这里说的图表展示方式，可以是教师在课前先画好表格或图画，然后张贴起来，请学生将研究得到的数据或观点填入其中（如果采用喷绘+白板笔书写，图表上的文字还可以反复擦除使用）。这种展示方式可以多人同时输入，多组同时展示，简洁直观、一目了然，而且，实际上这一展示过程就是一个分类整理的过程。如本人在上《抵抗弯曲》一课时，采用两种颜色的圆形磁铁让学生表示测得的纸梁承受的垫圈数，学生分组派代表同时上台吸上磁铁，可以在2分钟内完成。同时，研讨时采用对应的双色白板笔就可直接在图表上进行批阅式的分析、批注。既直观又灵活，还可重新擦去供下次再用（如图2）。

3.实物投影展示，方便省力

这种方式可以将学生的观察或实验记录方便、直观地展示给全体学生，例如，可以将多组的记录通过折叠组合成一张综合的记录表或让学生填写空白的表格，通过实物投影仪把填写的过程展示给全班同学（如图3）。与第二种展示方式“图表展示”相比，实物投影仪展示的优点是准备工作简单（打印表格比画表格省力），可以根据需要调节记录表或实物的大小和清晰度；缺点是填写时往往不能多人同时输入。

4.电子图表展示，形象直观

教师通常可以事先在电脑中制好表格，然后将学生的研究数据输入其中，通过电脑程序直接将数据转换成条形、折线、圆形等各种统计图，既方便又形象直观。例如，在“比较同体积的清水、马铃薯、浓盐水的轻重”中，将收集到的数据表由Microsoft Office Excel 工作表自动转换成折线统计图（如图4），就能把三者的重量情况更直观地展现在学生面前。

5.小组展板展示，形式灵活

采用展板或小黑板展示，每个小组都可以有一块，形式灵活，可以是图画，也可以是文字或表格方式，学生在小组中可以直接举板向全班展示，也可以直接吸在黑板上进行展示，既形式灵活，又节约时间，参与面广。如在《月相变化》一课中，学生通过磁力贴展板，（在小展板上可以用小磁贴展示月相的变化，同时整个小展板又可以直接吸在黑板上），月相变化的规律，从小组到全班的交流都能够比较流畅方便地进行，同时又便于修改、调整，形成科学共识。

6.实物模型展示，直观生动

在科学课中，也可以让学生将研究的成果直接放在展示台中展示。这种展示方式最适合展现实物或操作过程。如，学生可以将自己制造的“生态瓶”“高塔”“纸桥”放在实验桌、地上或讲台上展示，供他人学习、点评、检验。

7.手机同屏展示，灵活高效

同屏展示即利用WIFI或设备，把手机屏幕上的内容同步显示到多媒体的屏幕上（包括声音、视频）。由于手机摄像头有比实物展示台更高的像素，移动更灵活，操作也简单，可以随时到学生中间记录学生的作业信息，或者记录实验过程，不受时间和空间的限制。在科学课中，我们通常可以用照片和录像把学生在观察实验过程中出现的有价值瞬间在整理数据和研讨交流时通过同屏技术展示出来。

三、整理证据的指导策略

1.分类整理，化繁为简

为了便于研究，许多时候有必要将所得信息按一定的标准进行分类整理。

如在“研究杠杆尺平衡规律”的活动中，就“保持左边第4孔挂1个钩码不变”的要求，学生找到了5种平衡的挂法（如图5）。

怎么整理这些数据？学生说可以分类：把右边只挂一个孔的归一类；挂多个孔的归一类。（如图6）

这样通过依次解读、分析、解释分类后的两类数据，从易到难、由浅入深、由简单到复杂，最终能有效地推动学生完成杠杆尺平衡规律的认识活动。

2.去伪存真，去粗取精

（1）剔除虚假证据

证据首先应该是事实。学生在探究活动中会收集到很多的证据，其中有一些是事实性证据，有一些是非事实性证据。学生收集到的非事实证据往往来自这几个方面：一是把以往的经验当成事实；二是把推测当成事实；三是把自己的想象当成事实；四是观察得到的信息也不全是事实，因为要经过大脑的分析过滤，会有错觉。因此，在科学课中教师应及时引导学生检验证据的真实性，剔除虚假证据。

这是一组学生测量学校操场阳光下的气温记录（如图7）。在这些数据中，“24℃”与其他数据存在明显差别。教师就有必要引导学生提出质疑，并且进行检验。检验一般可以采用严格按照科学程序再重新测量一次的办法进行。通过重新做一次，可以达到去除虚假证据，保留真实证据的目的。

（2）剔除无效的事实性证据

在众多的事实性证据中，有一些事实性证据对假说不具有任何的证明效力，教师应引导学生及时剔除。小学生由于年龄小，他们的头脑中还不太有证据意识，也不太清楚只有真实、有效的数据才能得出科学结论的道理。他们往往缺乏主见，随意性很强，不能自行剔除不当或错误實验中获得的无效数据。因此，在学生开展科学探究活动的过程中，一方面，教师要让学生明白科学是讲究证据的，必须实事求是，尊重科学事实。另一方面，教师要时刻关注学生实验数据的收集过程，不能光看学生实验的结果是否正确，就急于下结论，而被学生一些虚假的或无效的数据蒙骗过关，忽略了学生得出结论的依据。

3.巧妙转化，去乱求序

（1）文字证据的有序化整理

如在“加热白糖”活动中，学生收集到许多关于加热白糖后观察到的信息，经有序整理，主要形成以下几条：一是状态的变化过程，从固态（白糖）变成液态又变成固态（焦炭状）；二是气味的变化过程，从没有闻到气味到闻到糖的香味再逐渐闻到焦味；三是颜色的变化过程，由白色依次变成淡黄色、黄色、棕色（同时冒出黑烟），最后变成黑色。

（2）文字证据转化成数据证据

如在“使用工具”活动后，将学生使用工具完成“挑战任务”的情况整理成表格（部分）就能更加清晰、直观。

（3）数据证据转换统计图

表格式数据可以转换成各种统计图。如将“抵抗弯曲”活动后收集到的数据（表）转换成折线统计图（图8），学生就很容易得出解释：增加厚度比增加宽度更能增强抗弯曲能力。

注：数字指放回形针个数。

可见，凌乱的证据通过整理后，条理清晰，易于学生基于证据进行解释。

4.提炼证据，提升效力

（1）低效力证据

在“判断是否是同一种叶子”的过程中，用相同的叶脉形状作为判断是否是同一种叶的证据，有一定的证明效力，因为同一种叶的叶脉形状一般都是属于同一种类型，从这个角度看，叶形相同或者叶的构成相同、或者叶缘形状相同都可以作为判断两张叶子是否是同一种叶的有一定效力的证据。同时，我们应该看到，这种证明效力是不高的，因为不同种叶之间叶脉相同的例子还相当多。叶形相同或者叶的构成相同、或者叶缘形状相同作为证据时也同样存在这样的情况。因而，单一的某一点相同，并不足以证实这几张叶子就是同种植物的叶。

（2）高效力证据

①提高定量证据的精确度

精确性是反映证据质量的一个要素，一个精确性程度高的证据能比一个精确性程度低的证据对假说提供更强有力的支持。在科学课中，收集到的用来定量的证据由于种种原因往往存在误差，这种误差不仅影响着最后的科学解释，同时对学生严谨的科学精神养成也是不利的，因此我们要尽可能地消除这种影响误差的因素，力求取得更为精确的证据。

在“机械钟摆”一课中，学生需要观测摆在15秒钟中摆动的次数。为了得到比较精确的实验数据，教师应引导学生注意以下几点：一是要确定测量摆摆动一次的正确方法；二是要求测量小组的成员必须要默契配合；三是要确定计时从哪里开始，哪里结束；四是要合理延长摆摆动的次数，延长摆动时间，通过求平均数的方法提高测到的摆摆一次所需时间的精确度；五是要重复做几次，再求平均数。

②证据链

假说的确证不仅取决于证据的数量，还取决于支持假说的证据的多样性。一般来说，支持假说的证据的种类越多样，假说得到的确证程度就越高。因此，教师可以引导学生寻找较多的证据，并组成适当的证据链，达到提高证据证明效力的目的。

在小学科学课中，往往采用从同一个观察或实验中取得的多个证据组成证据链的方法，或是从不同观察或实验中取得的多个证据组成证据链的方法来加强证明假说的效力。选用的证据数量、种类越多，往往证明效力越高。譬如，在“物质发生了什么变化”一课中，有一个“白糖的变化”活动，其中一个核心就是通过证据证明白糖有没有变成新物质。学生对白糖加热过程的实验观察中，收集到一系列证据：从固态（白糖）变成液态又变成固态（焦炭状）；从没有闻到气味到闻到糖的香味再逐渐闻到焦味；颜色由白依次变成黄色、棕色，再变成黑色；检验黑色物质是否能溶解于水等，将这些正、反证据组成证据链，就足以证实白糖已经变成新的物质。

③关键证据

关键证据在证明假说过程中能够起到一锤定音的作用，因此，教师要引导学生形成努力寻找关键证据的意识。在上文提到判断是否是同一种叶的证据中，用相同的叶脉形状、叶形相同、叶的构成相同、叶缘的形状组成一个证据链还不足以证明两片叶子就是同一种叶。那么，有没有判定是否是同一种叶的关键证据呢？假如我们能够找出两片叶子是属于同一条枝条的证据，那么就可以判断它们是同一种叶。在这里，生长在同一条枝条上就是证实同一种叶的关键证据。事实上，在科学史中同样有不少使用关键性证据证实假说的例子，如，证实“哥白尼的太阳系学说”的众多证据中，发现海王星的过程就是关键性证据。

总之，注重实证是科学课的本质特征之一。在教学中，老师要善于指导学生如何去搜集、呈现和整理证据，让学生明白需要什么样的证据，知道怎样获得可靠的事实或证据，突出证据来源正确，证据运用恰当，让实证意识贯穿科学探究的始终，一切尊重事实，尊重证据，逐步形成理性的思维。其实，这也是我们科学课最应该留在学生内心深处的理性种子。

编辑 李建军