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科学教学要培育学生的证据意识和求证能力

2021-07-08陈煜晴

教育·读写生活 2021年3期
关键词:圆顶拱形证据

陈煜晴

科学的本质是实证,这种科学的实证,不仅是一个证实过程,也是一个证伪过程。科学的实证,不仅重视证据,而且重视论证的过程。因此,在科学教学中,教师不仅要重视培育学生的证据意识,还要注重培育学生的求证能力。从某种意义上说,学生的科学学习是一个从问题开始,进而猜想、搜集证据、进行实证的过程。在这个过程中,自然能培育学生科学观察、科学假设、科学操作、科学推理等科学活动能力。通过科学的论证,发展学生的科学思考力、探究力,发展学生的科学核心素养。

一、找寻“证据”,让科学学习激发学生的内在需求

在科学课堂上,我们经常发现,教师怎样教,学生就怎样学。若“演示”“模仿”等学习方式充斥课堂,学生的科学学习就停留在浅层次的操作层面上,这样的科学学习,不能发展学生的科学素养。科学教学,要引导学生主动探究,寻找“证据”,从而激发学生科学思考、探究的内在需求。对于科学探究来说,所追求的证据,应当是基于客观事实的,应当是完善的,应当是精准的。

在科学教学中,笔者发现,部分学生觉得自己认可的道理就是证据,这说明学生还不明白什么是真正的证据,由此导致小学科学学习中,学生的“伪证据”“虚证据”泛滥,而真正的证据总是付诸阙如,从而造成学生科学实验数据失真现象。为此,教师可以做一些重复实验,去寻找必然性证據;可以做一些对比实验,去寻找多维性证据;可以创设一些条件,去寻找隐蔽性证据;可以通过控制变量,去寻找精准性证据等。证据,是学生科学实验的根基。比如,教学“探索马铃薯沉浮的原因”时,笔者运用学生配置的浓盐水,让马铃薯浮起来了。如何让学生探寻到“马铃薯沉浮的真正原因”?笔者引导学生对比同体积的马铃薯和浓盐水的质量,结果发现同体积的马铃薯和浓盐水,浓盐水的质量更大。由此学生形成猜想:同体积的液体质量大于马铃薯,马铃薯在这种液体中就是上浮的。借助这种猜想,学生运用其他液体,如白砂糖溶液、味精溶液进行实验,从而验证了猜想的正确性。这样的实验,从根本上说是一种“不完全归纳”,即从个别实验现象,通过猜想、验证,形成科学性的结论。在这里,个别的实验现象就成为学生的一种证据,这种证据是学生自主创生的,因而不具备完全性。通过多次不同材料的重复性实验,可以将这种不具备完全性的实验证据,发展、提升为完全性的证据。这种从一种实验现象推广到科学结论的过程,能够发展学生的科学高阶思维。

科学学习是一项严谨的活动,只有增强学生的证据意识,才能让学生的科学学习走向深度、走向深入。基于证据,学生不仅能“知其然”,更能“知其所以然”。要做到证据科学,高度重视证据,全面依靠证据,合理解释证据。在学生的科学学习中,要让找寻证据成为学生科学学习的内在需求。

二、基于“证据”,让科学学习提升学生的论证能力

科学学习,从本质上看就是进行论证(证实和证伪)。在科学学习中,要引导学生辨别证据的真伪,引导学生证明论点、论据之间的关系,不仅要引导学生找寻证据,而且要引导学生补充证据、证明证据等。在科学学习中,证据应当贯穿论证过程的始终。在引导学生论证的过程中,不仅要注重论据的科学性,而且要注重论证的合理性、逻辑性,重视学生的逻辑推理,从而让学生的科学学习成为一种严密性、严谨性的学习。

比如,教学“找拱形”时,这部分内容是在学生学习了“拱形的力量”的基础上展开的,学生已经认识了“拱可以承受一定的压力”,因为“拱形能将承受力向下和向外传递给相邻的部分,拱形各部分承受力的时候会产生一个外推力”“因而只要能抵住拱形的外推力,拱就能承受很大的压力”,有了这样的知识基础,学生就能探究“为什么圆顶形能承受较大的压力”。比如,有学生拿出乒乓球,用笔在乒乓球上画了许多的拱形,并且这样解释:圆形可以看成是由无数个拱形组成的,能将压力分解到外面,因而能承受较大的力;有学生用笔画出了“力走的方向”,并且这样解释:乒乓球可以看成是由无数个拱形组成的,由于无数个拱形的拱足在底部形成了一个圆,因而不需要在底部将拱足抵住,拱就能承受很大的压力;有学生认为,圆顶形可以看成无数个拱形,这些拱形将压力向四周分散,而由于这无数个拱足是相连的,因而不会产生外推力等。在这里,学生运用“圆顶形是由无数个拱形组成的”这一论据,围绕“拱”“拱足”“拱足相连”等相关联的论据,通过逻辑推理,得出了科学性的猜想。根据科学性的猜想,学生展开了对比性的实验,他们用纸拱搭圆顶形,一种不连拱足,一种连拱足,通过实验数据,证明了“拱足相连的圆顶形能承受较大的压力”。

借助证据和推理,学生充分调动关于拱形的原有认知,将圆顶形与拱形建立关联,从而论证出“圆顶形可以看成无数个拱形的组合”的科学结论。在论证过程中,教师倾听来自不同学生的猜想、见解,对学生的观念予以保留,通过实验,引导学生建立“力”与“形”之间的联系。在这个过程中,学生逐步学会用证据、推理、实验来解释科学现象,得出科学结论。

三、聚焦“证据”,让科学学习助推学生的反思辨析

科学论证性活动,要求学生在面对多重证据、多重观点时,能主动进行辨析、选择,主动对科学证据进行反思、评价。聚焦证据,要让学生的科学学习助推学生的反思辨析能力。面对同样的证据,不同的学生拥有不同的想法,这些想法有的是一致的,有的却充满着冲突。作为教师,要引导学生进行比较,如让学生自我反思:你同意某某的观点吗?某某的解释是什么意思?某某的解释是否符合事物的发展顺序?如此,学生就会在诸多的观点、猜想之间选择正确的、合理的主张。

在科学学习中,要让学生用心倾听,从而让学生从多个视角对证据进行考量。通过对证据的考量,培育学生的逻辑思维能力、证据思维能力及科学思维能力。教学中,教师要赋予学生自主思考、探究的空间,规范选择结构材料,鼓励学生质疑问难。比如,教学“影响摆的快慢的因素有哪些”时,有学生猜想“摆的快慢与摆的长短有关”;有学生猜想“摆的快慢与摆锤的质量有关”;有学生猜想“摆的快慢与摆幅的大小有关”等。面对不同的猜想,教师不宜直接对之进行肯定或否定,而应让学生摆出证据。比如,有学生认为,“在日常生活中,摆线越长,也就是摆来回的路线长,来回的时间就会多,因而摆长长,就摆得慢”;有学生认为,“在日常生活中,角度越大,说明坡度越陡,摆幅大,可能就摆得快些”;有学生认为,“在日常生活中,重的物体下落得快,因而摆锤越重、越大,就摆动得越快”等。这些证据,都是学生在日常生活中积累的生活经验,具有一定的合情性、合理性,但合情、合理不等同于“合法”(即符合自然的客观规律)。为此,教师要引导学生做对比实验,对各自的猜想进行验证。通过实验,聚焦各自的证据,学生能够发现生活证据的真伪,从而帮助学生厘清认知。

在科学教学中,教师不仅要重视学生正确的猜想、证据,也要正视学生错误的猜想、证据。要保持师生、生生之间的平等对话,以理服人,而不是将教师的观点强加给学生。只有让学生自己对证据进行辨析,自己展开实验验证,才能让学生的科学论证能力获得发展,学生的科学学习力才能获得真正的提升。

参考文献:

[1]张世成.培养证据意识提升科学素养[J].初中生世界,2014(10).

[2]史柏良.在科学探究活动中提升学生科学素养的策略[J].湖北教育,2017(2).

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