孔令強(qiáng) 武國棟

摘 要 ?自然界中的很多現(xiàn)象可以作為科學(xué)探究的證據(jù)來使用，其中不便于觀察的現(xiàn)象需要模擬現(xiàn)象探索原理，遮蔽事物本質(zhì)的現(xiàn)象需要跳出思維的局限，洞察事物本質(zhì)。小學(xué)科學(xué)現(xiàn)象分析須強(qiáng)化證據(jù)意識，可通過一系列方法來實現(xiàn)，即：透視現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的可靠性;放大現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的可視性;累積現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的說服力;關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的有效性;反思現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的應(yīng)用性。

關(guān)鍵詞?小學(xué)科學(xué) 科學(xué)現(xiàn)象 證據(jù)意識 實踐探索

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017）指出：“以證據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種信息分析和邏輯推理得出結(jié)論，公開研究結(jié)果，接受質(zhì)疑，不斷更新和深入，是科學(xué)探究的主要特點(diǎn)?！盵1]課程標(biāo)準(zhǔn)將證據(jù)作為論證的前提，突出了證據(jù)的重要性。如何在現(xiàn)象分析中引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識證據(jù)、獲得可靠證據(jù)、利用證據(jù)解決生活中的問題，我們探索出一條通過分析現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識的有效途徑。

一、透視現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的可靠性

現(xiàn)象是人能夠看到、聽到、聞到、觸摸到的?！氨举|(zhì)”一詞中的“本”源于《說文·木部》：“木下曰本。從木，一在其下?！薄氨尽北玖x為樹根，所以有“根本”一詞。樹根深埋在地下，由之而生發(fā)樹干、樹枝、花葉乃至果實。如果把枝干、花葉、果實比作可見的現(xiàn)象的話，那么深埋在地下的根須則可喻為事物的本質(zhì)。透視現(xiàn)象就是看到現(xiàn)象背后隱藏的科學(xué)本質(zhì)。

1.基于現(xiàn)象，尋找規(guī)律

自然界中的現(xiàn)象千變?nèi)f化，錯綜復(fù)雜，有的現(xiàn)象反映著事物的本質(zhì)，這樣的現(xiàn)象可以作為可靠的證據(jù)。在科學(xué)教學(xué)中，我們引導(dǎo)學(xué)生留心觀察生活中的現(xiàn)象，尋找現(xiàn)象之間的聯(lián)系，運(yùn)用各種方法尋找證據(jù)，探索事物發(fā)展變化的規(guī)律。

如探究“雨的形成”時，我們運(yùn)用“現(xiàn)象類似，發(fā)現(xiàn)事物規(guī)律”的方法，引導(dǎo)學(xué)生多次觀察夏季下雨前空氣的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)下雨前空氣的變化總是相似的，從而總結(jié)出“夏季降雨這一現(xiàn)象發(fā)生時空氣濕度很大”。

在探究下雨前燕子為什么低飛時，我們運(yùn)用“現(xiàn)象關(guān)聯(lián)，尋找因果聯(lián)系”的方法，引導(dǎo)學(xué)生分析：下雨前空氣濕度大，昆蟲翅膀較濕，只能貼近地面附近飛行，這種現(xiàn)象與燕子捕食昆蟲建立聯(lián)系，從而找到燕子低飛的原因。

2.模擬現(xiàn)象，探索原理

自然界中有些現(xiàn)象不便于觀察，導(dǎo)致學(xué)生無法觸及現(xiàn)象的本質(zhì)，難以獲得直接證據(jù)。教學(xué)中可以通過模擬現(xiàn)象，探索現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，總結(jié)出通過模擬實驗獲得證據(jù)的方法：模擬現(xiàn)象發(fā)生的條件、運(yùn)動變化的軌跡以及現(xiàn)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行實驗觀察，帶領(lǐng)學(xué)生探索現(xiàn)象背后的原理。這條路徑可以總結(jié)為：“建立模型——檢驗?zāi)Ｐ汀忉屇Ｐ汀@得證據(jù)——探索原理”。如認(rèn)識月相時，由于觀察者觀察視角的局限性，無法洞察到月相的成因。我們制作月相觀察盒，建立月相成因模型;通過從不同方位觀察月相，檢驗月相成因模型;通過月相變化規(guī)律，解釋模型，從而推測出月相的成因。

3.審視現(xiàn)象，修正認(rèn)識

有的現(xiàn)象遮蔽了事物的本質(zhì)，這樣的現(xiàn)象就不能作為證據(jù)來使用。我們引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)史，了解人類科技手段不斷革新、研究方法不斷豐富的歷程，知道人類的視野不斷擴(kuò)大，認(rèn)識不斷加深，經(jīng)歷了艱難的不斷修正認(rèn)識的過程。例如在認(rèn)識地球的形狀時，我們引導(dǎo)學(xué)生重演人類探索地球的歷程：古人單純地依賴肉眼觀察，臆想的“天圓地方”認(rèn)識——麥哲倫借助航船環(huán)球旅行的探索——人類借助航天器進(jìn)入太空觀測地球。

二、放大現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的可視性

科學(xué)實驗中常遇到一些微小的、不易被實驗者或儀器直接觀察或測定的量，通常為了測量精度，采用合適的途徑、相應(yīng)的裝置將待測量進(jìn)行放大后進(jìn)行觀察和測量的方法，就是放大法[2]。在尋找證據(jù)的過程中，我們利用放大法，讓證據(jù)變得“看得見”，可以提高獲取證據(jù)的效能。

1.觀察轉(zhuǎn)移法

在尋求證據(jù)的過程中，一些實驗現(xiàn)象并不明顯，有的只發(fā)生了一些難以觀察的細(xì)微變化，這時須借助其他物體，將觀察點(diǎn)從原物體轉(zhuǎn)移到其他物體，通過觀察其他物體的顯著變化，推想原物體的變化，獲得明顯的證據(jù)。如研究聲音的產(chǎn)生時，我們引導(dǎo)學(xué)生借助小球的彈跳放大音叉的振動、借助激光筆光斑的運(yùn)動軌跡放大桌面的振動、借助錄像設(shè)備用慢鏡頭播放橡皮筋的振動，從而歸納概括出聲音產(chǎn)生時物體都在振動。

2.材料替代法

在科學(xué)實驗中，有些現(xiàn)象借助傳統(tǒng)材料不容易觀察到，須借助新型材料替代傳統(tǒng)材料，利用新型材料的特性，將不容易觀察到的現(xiàn)象呈現(xiàn)出來。如在研究熱傳導(dǎo)時，利用傳統(tǒng)材料——銅鐵鋁作為實驗對象，無法直接觀察到熱傳導(dǎo)發(fā)生時的現(xiàn)象。此時，我們指導(dǎo)學(xué)生借助新型材料——變色油墨，利用它能隨溫度改變顏色發(fā)生改變的特性，將變色油墨涂在鐵片上進(jìn)行實驗，通過油墨顏色的變化，可以推想熱傳導(dǎo)時的特點(diǎn)。

3.現(xiàn)象排除法

在科學(xué)探究中，面對質(zhì)疑要拿出一些現(xiàn)象作為證據(jù)進(jìn)行回應(yīng)，排除不支持結(jié)論的一系列現(xiàn)象，有利于得出科學(xué)的結(jié)論。如在研究壓縮空氣時，有的學(xué)生認(rèn)為注射器內(nèi)空氣體積變小是由于部分氣體溢出的緣故。面對這種質(zhì)疑，我們引導(dǎo)學(xué)生思考：假如空氣溢出，將注射器放入水中推動活塞時，一定會有氣泡冒出;去掉作用在活塞上的推力，注射器內(nèi)的空氣無法恢復(fù)到原來的體積。學(xué)生通過實驗，排除了兩種現(xiàn)象，說明空氣沒有溢出，從而消除質(zhì)疑，證明空氣體積變小是因為空氣可以被壓縮。

4.技術(shù)支持法

在科學(xué)觀察中，有時常規(guī)儀器不夠敏感，測量不夠精確，須借助數(shù)字化儀器，讓測量的數(shù)據(jù)成為更有力的證據(jù)。如在研究力的大小、溫度高低、聲音強(qiáng)弱時，我們利用拉力、溫度、聲音等傳感器，將輕微的變化通過數(shù)據(jù)顯示出來。

三、累積現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的說服力

科學(xué)研究中的證據(jù)多是以現(xiàn)象呈現(xiàn)的，現(xiàn)象中有證據(jù)，發(fā)掘現(xiàn)象可以獲得更多的證據(jù)，有利于增強(qiáng)證據(jù)的說服力。在教學(xué)中，我們采用以下三種方法，引導(dǎo)學(xué)生搜集不同的證據(jù)。

1.歸納類似現(xiàn)象，尋找支持性證據(jù)

在科學(xué)研究中，僅僅靠一種現(xiàn)象或一種證據(jù)不能得出科學(xué)的結(jié)論。當(dāng)某種現(xiàn)象要作為證據(jù)使用時，須歸納整理更多類似的現(xiàn)象作為支撐，才能形成具有說服力的證據(jù)。如在研究重力現(xiàn)象時，我們引導(dǎo)學(xué)生觀察身邊各種物體下落時的現(xiàn)象，盡管物體的大小、輕重、運(yùn)動軌跡各不相同，但是都會落向地面，這些現(xiàn)象具有相似性，都體現(xiàn)了事物的本質(zhì)，都可以作為證據(jù)來使用，支持物體由于地球吸引而落向地面的結(jié)論。

2.對比異?，F(xiàn)象，尋找反面性證據(jù)

在探究事物的規(guī)律時，僅僅靠支持性的證據(jù)還不足以形成科學(xué)的結(jié)論。事物具有復(fù)雜性，總有一些異?，F(xiàn)象挑戰(zhàn)既有的認(rèn)識，須修正結(jié)論，形成科學(xué)的認(rèn)識。如在研究金屬熱脹冷縮時，我們引導(dǎo)學(xué)生通過實驗認(rèn)識到銅、鐵、鋁、錫、鉛等常見金屬都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，得出所有金屬都具有熱脹冷縮的性質(zhì)。但是，通過查閱資料發(fā)現(xiàn)銻、鉍、鎵三種金屬具有熱縮冷脹的性質(zhì)時，就改變了原有的認(rèn)知，形成了科學(xué)的結(jié)論：大多數(shù)金屬具有熱脹冷縮的性質(zhì)。

3.擴(kuò)展領(lǐng)域現(xiàn)象，尋找廣泛性證據(jù)

科學(xué)規(guī)律具有普遍性。當(dāng)我們研究某一事物時，可以聯(lián)想到同一領(lǐng)域的其他事物，探究其他事物是否具有相同的性質(zhì)，獲得更多的證據(jù)，得出具有普遍意義的結(jié)論。如研究細(xì)胞時，我們引導(dǎo)學(xué)生通過觀察，發(fā)現(xiàn)植物體是由細(xì)胞構(gòu)成，動物體是由細(xì)胞構(gòu)成，由此得出細(xì)胞是構(gòu)成生物體的基本單位。當(dāng)學(xué)生把研究的范圍擴(kuò)大到微生物時，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌、真菌也是由細(xì)胞構(gòu)成的。此時，學(xué)生得出了更為廣泛的結(jié)論。

四、關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的有效性

科學(xué)實驗探究中會產(chǎn)生一系列的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，它們是衡量實驗效果的重要指標(biāo)，是得出正確結(jié)論的重要依據(jù)。“證人”“證言”“證物”是我們常用的判定標(biāo)準(zhǔn)，但被孤立的現(xiàn)象、缺乏聯(lián)系的數(shù)據(jù)、毫無根據(jù)的流言，不能成為證據(jù)。因此，我們要尋找到現(xiàn)象間或數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，以此收集證據(jù)，關(guān)聯(lián)證據(jù)，驗證證據(jù)，形成具有普遍性的觀點(diǎn)和結(jié)論。

1.現(xiàn)象附加條件，揭示變化規(guī)律

一個好的科學(xué)假設(shè)，需要有兩個變量，即因變量和自變量。當(dāng)尋求證據(jù)時，所需要的現(xiàn)象要與兩個變量相關(guān)聯(lián)，同時還要思考導(dǎo)致現(xiàn)象發(fā)生的條件，讓現(xiàn)象附加條件，此時的現(xiàn)象就會成為證據(jù)。如探究一天中溫度高低、物體影長、方向的變化與太陽在天空中位置之間的關(guān)系時，首先讓學(xué)生知道太陽在天空中的位置為自變量，溫度高低、影子長短和方向都是因變量。然后在不同時間段測量溫度和物體影長，觀察影子的方向，意識到只有自變量和因變量關(guān)聯(lián)時，現(xiàn)象才能成為我們所需要的證據(jù)。

2.現(xiàn)象還原條件，尋找問題根源

對現(xiàn)象的解讀，須還原條件或者背景。如教學(xué)《兩小兒辯日》時，針對善于質(zhì)疑的兩小兒，如何引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)呢？在教學(xué)實踐中，我們通過現(xiàn)象還原條件的策略，針對兩小兒出現(xiàn)的“近大遠(yuǎn)小”“近熱遠(yuǎn)冷”的思維誤區(qū)，從太陽的直射與斜射對溫度的影響、不同參照物對視覺的影響進(jìn)行深度分析，讓學(xué)生認(rèn)識到：比較兩種不同的現(xiàn)象時，需要在同一條件下進(jìn)行，如果證據(jù)出現(xiàn)了問題，將錯覺代替了事實，就不會得出正確的結(jié)論。

3.現(xiàn)象轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)變化趨勢

在科學(xué)探究中，可以通過儀器將現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，讓關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)成為驗證假設(shè)的有力證據(jù)，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)。如在教學(xué)沸騰時，為了揭示水沸騰的變化規(guī)律，我們引導(dǎo)學(xué)生在將水加熱至沸騰再到持續(xù)沸騰的過程中，每加熱2分鐘測量一次水溫，這樣獲得了10多組加熱時間與水溫的數(shù)據(jù)，學(xué)生將數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，畫出變化趨勢圖，揭示水溫的變化規(guī)律。

4.現(xiàn)象進(jìn)階本質(zhì)，澄清事實真相

經(jīng)驗的復(fù)制、環(huán)境的局限、流言的蒙蔽，都會影響我們的思維和眼界。跳出慣性思維，不輕易相信一面之詞，多維度思考問題，將現(xiàn)象進(jìn)階本質(zhì)，就是將經(jīng)驗進(jìn)階為知識，將知識作為有價值的證據(jù)，澄清事實的真相。如教學(xué)《小馬過河》時，我們引導(dǎo)學(xué)生分析老牛和松鼠的“經(jīng)驗”，得出它們的經(jīng)驗對小馬不起作用。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象，進(jìn)一步分析得出小馬過河的經(jīng)驗對駱駝也不起作用，意識到經(jīng)驗不可復(fù)制。怎樣讓經(jīng)驗變得更有價值呢？假如老牛、松鼠、小馬建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，親自測量一下河水的深度，將經(jīng)驗以客觀數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來的時候，不僅對將要過河的駱駝起作用，還會對即將過河的角馬、斑馬、羚羊等都起作用。

五、反思現(xiàn)象，增強(qiáng)證據(jù)的應(yīng)用性

生活中，人們經(jīng)常會遇到一些難以辨別的現(xiàn)象，怎樣引導(dǎo)學(xué)生思考，形成明辨是非的能力，我們形成了以問題形式進(jìn)行深度思考的認(rèn)知工具。

你是怎么知道的？——考察結(jié)論的來源，關(guān)注學(xué)生的思維過程。

你確信這個觀點(diǎn)嗎？有哪些證據(jù)支持這個觀點(diǎn)？有哪些證據(jù)不支持這個觀點(diǎn)？——審視觀點(diǎn)，考察觀點(diǎn)的形成過程。

這些證據(jù)可靠嗎？哪些證據(jù)說服了你做出了這樣的判斷？——考察證據(jù)的來源，比較不同證據(jù)的說服力。

你考慮過其他的觀點(diǎn)嗎？哪些證據(jù)支持著其他的觀點(diǎn)？——考察對方的觀點(diǎn)，學(xué)會換位思考。

看到這些新的證據(jù)，你還會堅持自己的觀點(diǎn)嗎？你會放棄哪些觀點(diǎn)，為什么？——考察是否有尊重證據(jù)的精神。

你想過協(xié)調(diào)這些觀點(diǎn)嗎？你的觀點(diǎn)會有哪些改變？——考察不同觀點(diǎn)的協(xié)調(diào)能力。

通過使用反思工具，讓學(xué)生掌握一套多維思考的策略，增強(qiáng)證據(jù)意識，學(xué)會在解決生活問題時利用證據(jù)進(jìn)行思考。

綜上所述，強(qiáng)化學(xué)生的證據(jù)意識需要以分析現(xiàn)象為基礎(chǔ)，以獲得確實的證據(jù)為核心，以培養(yǎng)學(xué)生“有幾分證據(jù)說幾分話”[3]的意識為宗旨，以使用認(rèn)知工具為策略，提高學(xué)生的探究能力，增強(qiáng)學(xué)生的生活智慧。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2017.

[2] 王強(qiáng)，鄭萍，郭明.小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)論[M].北京：人民教育出版社，2015.

[3] 胡適.胡適談治學(xué)方法[M].北京：北京大學(xué)出版社，2014.

[責(zé)任編輯：王 穎]