基于实证意识培养的初中科学课堂教学

梁荣君

[摘 要] 理性思维是科学教学中学生发展的核心素养。理性思维关注科学中的实证，通过对地球形状证据的考察和内在关系的逻辑分析，围绕观点的提出、证伪、证实和修正四个方面展开讨论，从而培养学生的实证意识。

[关键词] 初中科学；实证意识；课堂教学

一、实证意识的内涵

2016年发布的《中学生发展核心素养》报告中确立的六大学生核心素养的“文化基础”中提出科学精神具体要点为理性思维、批判质疑、勇于探究等。理性思维的基本模式为假说——寻求证据——得出结论——解释世界或转化技术，从这个模式中可以发现尊重事实、尊重证据、用证据说话是理性思维的开始，即实证意识的培养。

《地球的形状》一课，地球形状是一个平面、地球形状是一个球体等均属于科学观点。对于科学观点，首要问题是关于如何提出，然后在提出科学观点之后要通过观察的证据与科学观点进行的预测进行比较从而对其进行检验，其结果是科学观点的正确和错误，对应的过程分别称为证实和证伪。因此实证意识就体现在利用事实证据通过严密推理分析从而提出、证伪、证实和修正观点等过程中。

二、实证意识培养的过程

实证意识的培养过程是学生利用事实证据进行思考分析和推理的过程，在此过程中教师应作为引导者，通过课堂设问、肢体行为、设置活动等方式实现这一过程，让学生积极主动的参与学习。关于地球的形状，最初的观点是天圆地方说。

（一）最初观点的提出和证伪

1.最初观点的提出

文本摘取：古时候的人们，由于活动范围很小，认识能力有限，对地球形状产生了很大不同的认识。

在观察手段简单和观察范围狭隘的古代，人们的经验是单薄的，最多的只是当时会思考的人们通过观察广阔的草原或其他地貌感受大地是如此的宽广，通过自身大脑的信息加工，经过合理推断得出了大地是平坦的，再抬头仰望则是一片天，这两者存在何种关系？于是逐渐形成天圆地方之说。

2.最初观点的证伪

随着人们活动范围的增加通过观察发现帆船在海边离我们而去时，船身先消失，桅杆后消失的现象。这一现象是事实，针对这一事实势必要对其作出科学的解释，自然试图通过天圆地方之说即海面是平整的这一前科学观点去解释，结果按该观点预测结果为船身和桅杆都不会消失，与观察的事实不符，于是原观点被证伪。

从科学进程而言要选择新的海面模型的观点来解释帆船在海边离我们而去时，船身先消失，桅杆后消失的现象。

（二）地球形状是球体观点的提出和证实

1.地球形状是球体观点的提出

就中学教学目的而言培养学生科学方法是一个方面，作为无法直接观察的海面采用模型法是比较恰当的，因此教材中给出了模拟实验，船和海面是本体，实验中的铅笔和平板及篮球就是比体，按照上面的进程，在确定了比体具体模拟本体中的某些部分后，设置下列模拟实验：

首先通过平板进行模拟，模拟实验1（如图1），铅笔从A移动到B，在观察者的视野内发现铅笔的情况没有变化。

选用篮球进行模拟，模拟实验2（如图2），铅笔从C移动到D，在观察者的视野内发现铅笔变短，下部先消失；比较两种情况，第二种与本体对应的现象相符，寻找原因是平板和篮球表面的不同，因此认为海面形状和球面相似更为合理。

此时得出海面形状是球面是不够严谨的，于是进行下列实验：

引入模拟实验3（如图3）：将平板换成一斜面，进行模拟，让铅笔沿着E移到F，在观察者的视野内发现铅笔变短，下部先消失；与本体对应的现象相符，因此认为海面形状是一个斜面也是合理的。当两种观点均可以解释一种现象时，科学往往选择其中的一个更加合理的，所谓更加合理就是要经受住更多事实证据的检验。于是进行模拟实验4（如图4），让铅笔沿斜面水平横向G移动到H，在观察者的视野内发现铅笔不变短，结合实际，帆船朝各个方向均出现船身先消失，桅杆后消失的现象证伪了海面形状是斜面的观点。

就目前而言海面形状是球面是最为合理的观点。在此要说明一下的是：根据帆船在海边离我们而去时，船身先消失，桅杆后消失的现象是提出地球形状是球体观点的事实根据，另一侧面而言也可称为支持该观点的证据。但海面形状是球面这一观点与地球的形状是什么的问题还没有完全契合，毕竟海面只是地球的一部分。所以为使地球的形状是球体的观点更为准确，就应该寻找更多的证据来证实观点。

2.地球形状是球体观点的证实

证据1：麦哲伦环球航行

文本摘取：1519年，葡萄牙航海家麦哲伦率领船队，经过长达三年的十分艰苦的海上航行，完成了人类历史上第一次环绕地球航行一周的壮举，他们用自己的亲身实践证实了地球是球形的。

已明确的历史事件可以作为证据。从逻辑角度而言，麦哲伦环海航行只能说明地球是一个封闭的曲线，因此从这一事件证实地球是个球体是不严谨的，但作为地球的形状是一个球体的证据则是合理的，这就涉及到了事件证实观点和某一事件作为支持观点证据的区别。结合帆船在海边离我们而去时，船身先消失，桅杆后消失的现象使地球是个球体观点更加的可靠了，从这一层面而言上述两个证据应该是互补的而不是相互独立的。

如果说上述几个证据观察范围只局限在地球本身，那么如下几个证据就将观察范围放眼到宇宙空间了。

证据2：月食证据

文本摘取：公元前6世纪，古希腊数学家毕达哥拉斯首先提出了大地是球形的设想。过了2个世纪，亚里士多德多次观察月食时，发现大地投射到月球上的影子是弧形的，由此推断地球是个球体。

关于月食作为地球形状是球体的证据，首先应让学生明确月食的形成原因，多媒体展示太阳、地球和月球的相对位置配以文字解说，让学生理解为何月食可以作为地球形状是球体的证据。

为了使结论更加的可靠。通过模拟实验用幻灯光源模拟太阳，屏幕上展示一个圆形的白色圆圈模拟完整的月球，此时利用三种物品排球、圆形纸片和圆柱体模拟地球。采用下列的教學过程：

（如图5）在幻灯光源（A处）和屏幕（C处）之间的合适位置（B处）将排球的一部分放入到“幻灯机光照范围”发现在屏幕上留下了边缘是弧形的现象；同样方法可以让圆形纸片和圆柱体放置在合适位置使屏幕上留下了边缘是弧形的现象。

因此从这一模拟实验可知，用这三种模型来模拟地球的形状是等价的。然而真实的月食不论在何时被观察到边缘都是弧形的，基于地球自转的事实，在上述模拟实验中让三种模型均在转动的状态下去观察现象，发现排球作为地球模型是最符合事实的。

然而模型永远不等同于真实的事物，但可以说月食现象在将观察范围转向地球之外作为地球形状是球体的证据，使该观点更为可靠了。其表现在上面的事实证据只停留在海面的范畴，而月食证据则已经拓展到了陆地的范畴。

不论是上述任何证据都是基于事实经验的一种合理推断，在推进的过程中加入了主观意志。因此若能将观察范围完全脱离地球，从整体直接去观察地球本身，将使观点更为可靠，于是就有了下面证据。

证据3：宇宙中的地球照片

文本摘取：现在，我们从太空拍摄的照片可以看到，地球是一个近似球形的星球，上面蓝色的海和白色的云。

展示宇宙中的地球照片作为地球是球体的证据似乎是完美的，但我们却发现文本中的措辞却加了“近似”二字，显然这是对原先地球的形状是球体这一观点提出了质疑，球体应指的是正球体。为了使地球形状是球体这一观点更加准确，可以通过测量工具进行测量，从上述的一系列定性的证据转向定量的证据。

（三）地球形状是球体观点的修正

文本摘取：现代科技测量表明，地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的球体。它的赤道半径是6378千米，两极方向的半径约为6357千米，仅差0.33%。

定量数据的展示就是对于两极半径和赤道半径的数据展示，然后通过相差的百分比来说明地球是一个非常接近一个球体的观点，即现在较为准确的科学观点：地球是一个赤道略鼓，两极稍扁的球体。可以说这是对于地球形状是球体这一观点的修正。

三、实证意识培养的意义

地球的形状究竟是什么？哪一种观点就是真实地球形状的完整体现？我们不得而知。但科学是发展的，随着新的证据的发现，从地球形状而言直到现在还存在着不断完善的可能。所以关于这节课，我们不能给予学生简单的对或错，而是让学生用谨慎的态度对待不同的观点，注重分析各种观点形成的过程中事实证据的获取和利用，理解地球的形状观点的得出是实证的过程。

科学是认识自然最有效的途径，其根本任务就是对自然界进行全面和深入的研究，从而产生新知识。[]科学观点是科学知识的体现，它也是科学理论的基础。科学的进程就是不断的在适当范围内证实科学观点，然后通过深入的考察和修正使这些观点能在更广的范围内适用，从而使其与真实的客观世界接近，但永远无法完全贴合。

总之，在课堂教学的过程中，通过课的预设、课堂的实施和课后的反馈，让学生在学习的过程中逐渐认识到科学是一个不断修正和完善的过程，科学注重实证，任何科学观点只是特定情况下的某种适当而已。在这一过程中逐步培养学生的实证意识，以此形成理性、批判的学科思维，促进科学核心素养的发展。

[参 考 文 献]

[1]，[3]-[7]朱清时.义务教育教科书科学七年级上册[M].杭州：浙江教育出版社，2014.

[2]沙琦波.基于学生理性思维发展的初中科学课堂教学[J].中学教学参考，2017（2）.

[8]中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版集团，2011.

（责任编辑：張华伟）