丰富验证模式 强化证据意识

沈东明

【摘 要】小学科学探究活动中“猜测—验证”是核心环节，学生通过验证活动获取证据来验证猜测。获得的证据是否科学、全面、可靠对验证猜测至关重要。面对当下“猜测—验证”教学中存在的问题，教师需要从强化证据意识入手，丰富验证模式，并通过完善验证活动的科学性来提高证据的科学性，对同一猜测开展多种形式的验证，对同一探究活动开展反复验证、正反验证使获取的证据更全面、更多样，从而达到对“猜测—验证”环节的教学优化。

【关键词】猜测 验证 证据意识

科学探究是小学科学最重要的教学形式，而“猜测—验证”是学生科学探究过程中的核心环节，是学生对探究问题依据前概念做出猜测，然后通过验证活动寻找证据验证猜测的过程。“验证”环节通过形式多样的探究活动让学生获取科学合理的证据来检验自己的猜测并形成科学概念的过程。只有证据的科学可靠才能验证或者推翻原先的猜测，从而形成科学的概念。因此，获取证据的验证活动就显得尤为重要。但在课堂教学过程中，因为多种原因造成获得的证据不够科学以致很难支持或否定原先猜测的情况时有发生。

【问题一】验证活动比较单一，获取证据片面

很多教师在教学“猜测—验证”环节时，目标始终指向结论和概念，追求形式上的高效、环节上的单一，希望通过验证活动直接获得结论。例如，《小苏打和白醋的变化》一课，研究小苏打和白醋混合后产生的气体是哪一种新物质时，学生根据观察到的现象与汽水类似为依据猜测这种新物质是二氧化碳。教师通过闻一闻味道和用该气体熄灭燃烧的蜡烛这两个验证活动得出“这种气体无色无味、不支持燃烧、比空气重”的结论，并以此作为证据来验证原先的猜测。其实无色无味、比空气重、不支持燃烧的气体除了二氧化碳外还有氙气、氡气等。仅靠这两个片面的证据无法证明这种气体就是二氧化碳。

【问题二】验证方法不够严谨，获取证据无效

如果验证的方法本身就不科学，验证的步骤设计不合理，那么得出的证据就更不可靠，不可靠的证据是无效证据，是无法证明猜测的。如有一位教师在教学《小苏打和白醋的变化》一课时，把探究的重点放在“混合后留下的液体里面还有没有白醋，有没有小苏打”这一环节上。引导学生猜测，并设计实验进行验证。在寻找混合液中有没有小苏打时，学生用到了多种验证方法，有学生说加白醋，如果继续冒泡就说明还有小苏打；有学生说把混合液加热，让其蒸发，如果有粉末出来就有小苏打。这两种验证方法教师都进行了肯定并分组验证，也得到了相应的证据：出现气泡和白色粉末。回顾一下，这位教师的验证方法科学严谨吗？混合液蒸发后得到白色粉末一定是小苏打吗？也有可能是醋酸钠！不科学、不严谨的验证方法获得的证据就是不可靠的、无效的，也无法验证原先的猜测。

那么，怎样优化课堂验证的形式，使我们的验证过程更为有效、产生的证据更为科学、验证猜测的过程更为合理严谨呢？笔者认为，可以从以下几方面去考虑。

一、完善验证方法，获取可靠证据

验证方法的科学严谨是获取可靠证据的前提，可靠证据的获取是验证或否定猜测的关键。小学生验证活动一般设计环节比较简单，实验步骤比较清晰，实验现象和数据比较容易得出。教师在引导学生探究时应更多地把重点放在验证方法的设计和验证环节的开展上。对验证方法是否科学严谨的分析探究往往是课堂上容易疏忽的环节。因此从强化证据可靠性出发，在验证环节中教师首先要引导学生分析探究验证方法是否合理科学，有没有存在错误和漏洞，并根据分析结果对验证方案进行改进和完善，具体可以在以下两个环节时展开。

（一）设计验证方案时讨论方法是否科学

在设计验证方案时讨论该方法是否科学，这是教师在验证环节中对验证方法科学性探究常用的方式。教师根据常规验证模式开展验证活动：猜测—设计验证活动—开展验证活动—得出证据—验证猜测。教师在小组或个人汇报验证方案后，通过提问引导学生分析验证方法是否科学。问题一般是：同学们看看，他们的设计有问题吗？你能对他们的方案提出意见吗？

（二）数据（现象）汇报分析时讨论方法是否科学

从学生学习需求和自主探究能力培养出发，对验证步骤进行合理重组。在猜测后给学生提供材料，先让学生尝试验证，获取初步的数据，并对数据和现象进行分析：我们获取的数据和现象科学吗？从不科学的数据现象倒推此前的验证活动有没有不科学的设计，有没有错误的操作，然后对这些不科学、不严谨的验证活动进行改进和完善，形成更为科学合理的验证过程和方案后再进行二次验证，获取相对第一次更为科学可靠的证据，从而验证原先的猜测。

例如，笔者在教学《形状和抗弯曲能力》一课时，提出探究问题“什么样的形状能提高纸的抗弯曲能力”后先让学生进行验证活动的讨论，讨论后不进行汇报直接提供材料让学生开展验证并获取数据。学生把纸分别折成U形、正方形进行验证，然后在这些形状上放置垫圈，以垫圈承重个数作为数据来验证原先的猜测。验证活动结束后让学生汇报：“你们小组是怎么做的？获得哪些数据？能验证你们的猜测吗？”在汇报过程中引导学生质疑，通过对这些问题的分析，让学生明白刚才的验证还有很多不科学的地方，还有许多不严谨的环节，而不合理的验证活动得出的数据是不正确、不可靠的，无法作为证据验证猜测。学生根据分析的问题对验证方案进行修改完善，再次进行验证，再次获得数据。第二次验证获取的数据是在更为科学的验证活动下得到的，相对第一次来说更为可靠。

对比这两种方式，都能对验证过程在方法上是否科学进行探究并完善。但哪种方式更符合学生的认知规律和科学探究特点呢？显然是第二种，在汇报验证方案时探究方法是否科学，学生没有经过探究活动的操作，提出的修改意见大多体现在操作更加细心、观察更加仔细等方面，在后面的验证过程中还会出现这样那样的问题。而第二种方式，学生经历了验证活动，也碰到了验证中的困难、失误。对完善验证实验，寻求更为可靠的证据产生心理上的需求，同时具备修改的能力，能用修改后更加科学的方法进行二次验证，并获取更为可靠证据验证猜测。

二、拓展验证形式，丰富证据组成

学生在对猜测开展验证活动时，如果能用不同的方式进行验证，获得的数据和现象都能作为证据支持猜测，这些不同验证方式产生的证据就形成证据组，能够丰富证据的组成，也更有力地验证了猜测。对学生来说概念体系的形成也更加客观和全面。

例如教学《空气的流动》一课，在对“空气会流动”这一猜测开展验证时，教师通过提供多种实验材料，如纸条、檀香、扇子、气球等，让学生自主选择材料，各自开展不同的验证活动，发现不同的现象。飘动的纸条、飘动的烟气、气球的喷气、扇扇子产生的风等现象都可以作为证据验证“空气会流动”这个猜测。多样的验证形式产生多种证据，丰富了证据组成。

三、反复多次验证，取得更多证据

科学的真理往往是经过漫长时间并通过反复验证获取的。但是我们的科学课堂，由于受到时间的限制，验证过程次数较少，得出的数据和现象也相对较少，出现异常现象和数据的概率就高。在这种情况下，这些现象和数据作为证据验证猜测就显得有些单薄。因此，教师应该有意识地在课堂上对验证过程进行反复实验以获取更多数据，形成更多证据验证猜测。

在一次同课异构教研活动中，两位教师分别教学《摆的研究》一课，在验证“摆在相同时间内摆动次数相同”这一猜测时，两位教师设计的验证方法基本一致：制作一个摆，用秒表连续计时15秒钟，同时统计摆动次数并记录。但两位教师对实验次数采用了不同的设计，一位教师采用每隔15秒计数一次，重复实验三次，得到数据（如表1）。

第二位教师采用的方法是在5分钟时间内反复做这个验证实验，每隔15秒钟计数一次并记录，在摆摆动停止无法计数后再次重复实验，记录次数，最终得到数据（如表2）。

分析这两位教师的数据，第一位教师验证3次，得到9个数据，7个数据能作为证据验证猜测，其中第一小组、第二小组3个数据中只有2个能作为证据，采用率67%。而第二位教师通过更多的反复实验，连续验证12次，获取更多的数据。第一小组能作为证据的数据有9个，第二小组有10个，第三小组有9个，采用率都达到90%以上，因为实验采用人工计时、数数的方式展开，验证数据在课堂上很难做到每组每次全部一致，但更多次数、更长时间的验证，出现的误差数据就越少，获得的有效数据就越多，形成的可靠证据就越充分。对学生来说，也能形成对验证猜测反复探究的严谨的科学态度。

四、进行正反验证，形成双面证据

小学科学探究活动都是验证性的活动，都是对已发现的科学概念从小学生的角度再次进行探究验证。如今小学生课外知识丰富，对探究问题形成的猜测以正向居多，验证活动也多为正验证，得出的现象和数据基本上能支持猜测。但从学生通过“猜测—验证”活动形成概念这一过程来说，对猜测进行正反验证，能形成正反不同的证据，既能用正面证据验证猜测，也能用反面证据反证猜测。这样正反验证模式获取正反证据，用正反证据能更严谨地验证猜测。

例如在教学《声音的产生》一课时，学生猜测声音是由振动产生的，教师可以设计正向验证活动，即提供有结构的材料，如皮筋、钢尺、锣鼓。让学生利用这些材料进行拨动或者敲击，让它们产生振动，通过振动听到声音获得正面证据验证猜测。也可以设计反向验证活动，教师出示正在发声的锣面、钢尺，让学生轻轻触摸感受振动，然后用力握住让振动停止，通过声音马上消失这一现象作为反面证据反证声音是由振动产生的。

小学科学课上的探究都是验证性的探究活动，怎么样获得更为可靠、科学、全面的证据是验证猜测的关键，只有从优化验证活动入手，利用方式多样的验证活动，开展反复验证、正反验证，在每一次验证过程中始终关注方法的科学性，才能获取科学有效的证据验证猜测并形成概念。长此以往，也有利于学生在关注验证过程、重视方法探究、注重证据意识等方面的科学素养的培养。

（浙江省桐乡市茅盾实验小学 314500）