基于定量分析的科学教学模式构建与研究

钱玲玉

一、定性、定量分析

（一）定性分析弊端

目前小学科学教学模式很多依然停留在以新奇的、鲜明的实验现象来吸引学生的学习兴趣，通过现象分析，让学生对内容特点、性质、发展变化规律做出判断，学生没有深入思考的基础，这是进行定性分析的典型特征。这导致了一系列的问题：

在传统知识传授的教学模式下，教师对实验教学没有足够重视，强调知识记忆，学生被动地接受知识;验证性实验对学生的启发性不强，学生的主动参与意识薄弱，实验的趣味性大打折扣;学生实验技能得不到培养，各种解决实际问题的能力、逻辑思维能力以及进行探究工作的能力欠缺;教学方式单一，教学过程中缺乏现代信息技术的应用。

（二）定量分析概念及特征

以定量分析为指导思想的实验教学，主要分析研究主体所包含成分的数量关系，或者对研究对象的特征、性质、相互关系进行数量上比较，研究结果用“数量”加以描述，是一种有数据论证和提炼总结的教学方式。

对比中可以看出定量分析的特点在于不仅仅重视观察对象、收集资料，同时又重视逻辑思维演绎推理能力的运用，使学生在实验过程中既有对现象的描述与思考，又有数学演绎和推理。定量分析更有益于使学生对认知对象由抽象变得具体，由模糊变得清晰起来。

二、定量分析在小学科学课堂的构建及应用价值

（一）实验现象或结论量化、可视化

笔者曾设计一节“研究维生素C性质”的拓展课。教学设计前半部分是对维生素C抗氧化性研究，后半部分是请学生对常见的水果中维生素C含量多少进行探究。常规的教学方法是让学生直接对数据进行分析，此种方式虽然简单明了，但是学生体验感很差。如果使用专业的仪器，较难获取也不易操作。

笔者结合前半部分内容，利用维生素C使苹果汁褪色，且根据维生素C含量越高褪色越明显这一特征，让学生将同样多的果汁分别滴入等量的高锰酸钾溶液中，观看高锰酸钾溶液的褪色情况。实验效果明显，但是维C含量高低，具体到什么程度？笔者继续探究新的方法。

“PH试纸”给了笔者启发，本课也可以自制“比色卡”。笔者通过多次实验，将高锰酸钾溶解在水中配成2g/L浓度的溶液，每个试管中加等量溶液，再滴加10滴果汁，将褪色后的溶液与教师自制的比色卡对照，从而得出维生素C含量大概的数值。学生不仅可以对维生素C含量进行排序，同时可以知道具体的含量差异，将性质量化、可视化。

定量分析的优势在于通过实验形成数据，在分析、对比数据过程中，形成对概念多少、大小等的理解。而不是让学生停留在教师给予的描述或者对没有赋予实践意义的数据的解读中。对于量多少的比较、大小之间的比较、物质含量的探究等，笔者认为教师应尽可能地用从实验中得来的数据去指导学生学习。并且教师应自己先进行尝试，多次测试，严格控量，精心设计。

（二）引导学生探寻本质

小学阶段的很多实验教学模式都是在观察后，请学生描述看到了什么，并让学生解释是什么原因。学生看到了事物的现象，了解了原因，在生活中找到了匹配的运用，但是对于现象背后的本质，仍处于一知半解的状态，知识依旧没有得到灵活的运用与创造。

学习《自行车车轮转动的奥秘》时，学生汇报了自己的发现：两个挨着的齿轮转动方向相反;两个同样大的齿轮放在一起转动，转动速度一样;两个大小不一样的齿轮放在一起转动，转动速度不一样，小的转得快，大的转得慢……

师：你知道为什么两者转速不一样吗？

学生：大齿轮转1圈，小齿轮可能要转几圈才能转完同样的长度。

师：转动速度快的有多快？慢的有多慢？

学生：大的转1圈，小的转了两圈了;应该是3圈左右;折中一点，2.5圈……最终学生建议数一数，统一两个齿轮的尺寸后，全班数圈数。

学生汇报：2.5圈左右，我认为应该是2.8圈……

师：数据几乎都不一样，为什么？为什么不是3圈多或者1圈多？

学生沉默。

师：大家说的齿轮的一圈，其实是圆形齿轮的周长。这个两点几的倍数，可能就是谁和谁的倍数？

学生纷纷举手：两个周长的比率。

师：那么圆的周长怎么算？（此时数学课上并未学过圆的周长计算）

学生建议用线绕一下，或在直尺上滚一圈。教师将卡纸裁成大小不同的圆，每个小组尝试测量周长和直径。

学生很快发现圆周长的计算是有“窍门”的，有一个定值π。

学会圆周长的计算方法，学生自己总结：大的齿轮转一圈，小的齿轮转2.72圈。

师：我想做一个大齿轮转一圈，小齿轮转3圈的装置，你会挑齿轮吗？

学生说算周长就行，选择3倍关系的两个齿轮。一些聪明的孩子直接认为不用那么麻烦，直接量直径就可以。

科学课强调对事物不仅有在质上的认识，更要有通过量上的分析得出结论。如果对于学习内容仅仅停留在“质”的理解上，是经不起推敲的。因此，将问题量化分析，用数据来描述事物时，更容易让学生对事物性质真正了解。

回归到科学课本身特质，缺乏定量研究往往不能使科学发现具有普遍意义。案例中学生从数学模型的建构中、量的计算中总结出的普遍规律，终止了光靠观察、推断而造成的猜测。笔者认为，让学生“像科学家一样研究”，更接近科学课的核心价值。

（三）为学生更高层次的科學学习奠基

随着学习的深入，学生会越来越多地接触到定量研究，而其对于培养学生严谨、求实等科学精神的意义已被越来越广泛地关注，且从低年段就开始培养。这从新苏教版教材内容安排中可见一二。

《把盐放到水里》是新苏教版三年级上册内容，教材第一板块是探究盐在水里溶解快慢的影响因素，典型的对比实验。学生第一次正式接触此类实验，需要教师精心设计，让学生理解控制变量对实验的影响。

第二板块的内容是对100毫升水中能溶解多少克盐的探究。此项内容原先旧版教材中并没有涉及，但是现在已将能力要求下放到三年级，要求孩子学会使用工具称取盐，并进行简单的计算和估算。在实验过程中对量的把控要求也很高，先用什么勺，什么时候用小勺，什么时候添加下一勺盐，怎样做到每勺盐量均等……定量研究是高年级学生以及初高中学习的重难点，小学阶段的定量研究为学生更精确化、更科学化地学习进行了奠基。

定量分析是对数量特征、数量关系与数量变化进行的研究，“量”是学生在科学探究中进行实证的重要事实依据。在定量实验中，教师是学生的引导者，帮助学生开展制订计划和方案、做出猜测、提出问题、实验证明、处理数据等活动，引导学生做出客观、合理的分析与解释。而学生在教师指导下处理各种细节，在问题解决途径中培养了严谨的科学态度，体验和感悟到定量实验的魅力，提升了科学素养。