“模块化连线勾选式”记录单在探究型科学课中的应用

杜伟 张艾妮

一、实验记录单：证据与科学结论之间的桥梁

教育部2017年印发的《义务教育小学科学课程标准》提到：科学探究是围绕已提出和聚焦的问题设计研究方案，通过收集和分析信息获取证据，运用创造性思维和逻辑推理得出科学结论的过程。在科学世界的价值观里，“证据”扮演的角色到底有多重要呢？一条被广泛认可的观点是科学命题一定要有可证伪性，不能通过证据被证实或证伪的理论不能成为科学理论。这是科学之所以为科学的典型特征。反过来想，只要有一个观测事实或证据不支持相对论的逻辑，其科学性就会被质疑，甚至被推翻。

如此看来，在小学探究型科学课的开展过程中，如何帮助学生更好地发现和呈现证据，是必须要着重考虑的环节。作为记录证据的重要载体，证据与科学结论之间的桥梁——探究活动记录单，更是教学设计的重中之重。以“声音是怎样产生的”探究记录单优化设计为例，探讨如何利用“模块化连线勾选式”记录单帮助学生在证据和科学结论之间建立逻辑关系。

二、常见的实验记录单设计

(一)开放式记录单设计

“声音是怎样产生的”主要是让学生通过观察鼓、钢尺、橡皮筋等多种工具发声与不发声时的状态，发现振动与声音之间的因果逻辑关系。

在深圳市给全市学校统一配发的《知识与能力训练》手册上，对这节课的实验记录单设计如图1所示。

图1

该设计的优点在于，内容简洁，简单清晰易懂，观察目的指向较为明确，便于学生将关键信息呈现出来。当然，其缺点也尤为突出。

1.画图表征不达意

学生记录填表耗时较长，既要画图，又要写文字说明。画图看似符合学生的表达习惯，但让学生用恰当的画法画出发声时各种物体振动的状态，有很大的难度，甚至有学生说：“老师，怎么画。”“老师，我不会画，我能不能只用文字表达。”

2.方法指向不明确

没有明确对各种材料施加什么动作，学生对实验操作的步骤不太清晰，如让钢尺发出声音时，有些学生用钢尺敲击桌面，则认为钢尺在振动，且能发出声音。

3.证据分析不聚焦

记录单没有把学生关注点聚焦到振动与发声的关系上。没能真正让学生对“声音的产生与振动的关系”理解透彻。物体振动时一定发出声音吗？物体发出声音就一定会有振动吗？没有振动就没有声音吗？

(二)“勾选式”记录单设计

“勾选式”记录单设计如图2所示。改进的主要意图是突出“有无振动”与“是否发声”之间的联系。对于施加在物品上的动作，没有过多限制，目的在于不限制学生的操作方法，并弱化此项内容在证据链条中的分析比重，让学生更关注声音和振动之间的逻辑联系。

图2

然而，试教中发现，学生的实验结果差异很大，根本无法达成共识。其根本原因是对于观察者而言，物体有没有振动，不是那么容易判断的，特别是在动作不同的情况下，更难统一标准。即使动作一样，不同的学生观察的结果也相差甚远，甚至会把主观想象也作为证据呈现在结果中。因此，问题主要还是出现在忽视动作对于实验结果的影响，最终导致采集的证据可信度不高。

图3

(三)“连线式”记录单设计

变“勾选式”为“连线式”设计，如图3所示。强化证据链条意识。在“动作”一栏，设计了4个圈，供学生选填自己认为可以让物体发声的动作，但不硬性要求4个圈一定要填完。以“敲”这个动作为例，如果是作用在鼓这个物体上，观察有没有振动，有没有声音，并将观察到的实际情况，通过连线记录在表格内，如通常的记录结果为“敲—鼓—有振动—有声音”。依此类推，当做完全部测试后，在结果里进行分类统计，正常情况下，“有振动—有声音”和“无振动—无声音”的统计结果数量会远远大于其他两类，这就意味着振动和声音之间存在着极大的因果联系。至于其余两种统计结果，需要教师引导学生进行情况分析，如无振动，却听到了声音，难道真的没有振动吗？看到了振动，却没听到声音，难道是真的没有声音吗？教师再适时补充提供一些科学案例，帮助学生进行科学分析，最终通过丰富的证据链条和科学家的研究实例，证明声音是由振动产生的。

然而，通过试教实测，单纯的“连线式”记录单同样存在很大的设计缺陷。

(1)操作无序。排列组合的可能性太多，容易造成学生的无序操作，给收集、分析证据带来困难。

(2)连线混乱。虽然在表格设计时有意识考虑不同物体的实验采用不同颜色的连线线条加以区分，并让学生对每次实验的连线进行序号标注，但实际效果依旧比较混乱，如图4所示。

图4

(3)统计困难。由于操作过程的无序和连线的混乱，学生在统计证据链条的过程中，容易眼花缭乱，在对特殊情况进行分析时，也容易被杂乱的线条干扰，无法迅速找到对应的连线。

(四)“模块化连线式”记录单设计

“模块化连线式”记录单如图5所示。把三种材料分成相对独立的三个部分，分开记录。学生在小组实验中目的较为明确，探究内容依次是鼓、尺子、橡皮筋，排列组合也条理化地浓缩成9个，避免小组合作实验过程中的无序操作。实际试教中，从学生使用“模块化连线式”记录单情况来看，他们在这样“模块化”的记录表中，可以清楚地数出有振动有声音、有振动无声音、无振动有声音、无振动无声音4种结果各有几个证据支撑链条，也不会再出现之前错综复杂的连线情况。

图5

然而，“模块化连线式”记录单设计也同样存在问题：实验记录单中对每一个动作已经标有序号，但物品与效果的连线需要学生在线条旁标注相应的序号；故在实验前，需要教师对实验记录单的记录进行演示或解释说明。

教师试教中发现，大部分学生可以根据每一个动作前的序号对效果部分的线条进行序号标注，实验结果较为清晰明了，但小部分学生对效果部分的线条序号标注不够明确，比如弹鼓和敲鼓都有振动有声音，本应属于两个不同的证据链条，但学生却只画了一条连接线，导致统计证据链条的时候出现遗漏。

三、“模块化连线勾选式”记录单的构建

“模块”让记录单的证据类别变得更规整，便于对比分析。“连线”让记录单的事实和证据更为条理有序，便于线索追溯。“勾选”让学生的实验记录变得高效聚焦。三者在一份记录单里的整合，事实上就是收敛思维与发散思维的完美融合。

图6

如图6所示，教师提前将动作、物品、效果用线一一连接起来，并做好序号标记，学生在记录过程中不需要再连线及标序号，只需要填入动作和对效果进行打勾记录即可，大大简化了学生记录的负担，且避免了序号标注错乱的现象，为证据分析环节留出了更充裕的时间。实测效果(如图7所示)也很好，在实验分析时，学生能清楚地数出4种情况各自的支持证据链条数量，厘清振动与声音产生之间的逻辑关系。

图7

在科学课程中，我们十分强调针对科学问题的深度思考和论证，而“模块化连线勾选式”记录单是学生进行深度思考的良好媒介和载体。这样的记录单，一定程度上让学生学会关注事实的全部，用有逻辑有结构的表征方式描述他们所知道的全部事实。在此基础上，通过学习共同体的研讨，深入剖析证据是否可靠，证据是否全面，证据之间是否有冲突，证据与结论是否存在必然的关联，是否所有的证据支持结论，是否有更好的理论来解释所有的证据等。通过基于证据的论证活动，学生证据意识更突显，科学思维更加明晰，对科学本质的理解更为深刻。

我们在考虑记录单的设计时，学生的记录能力是一个重要考虑因素。例如，低学段的学生识字量有限，书写能力不强，且无法将自身对事物的认知恰当地用图文表示出来，更适合采用勾选式、补空式的记录单。中高学段的学生在逻辑思维能力、书写表达能力方面都有大幅度提升，要采用更开放的记录单设计模式。“模块化连线勾选式”记录单既能适应低学段学生的认知水平，又能满足中高学段学生的发展需求，几乎可以适用于小学全学段的探究类科学记录单设计。

四、“模块化连线勾选式”记录单的拓展应用

“声音是怎样产生的”这类探究型科学课利用以证据的记录和呈现为主要目的的“模块化连线勾选式”记录单设计，可以更好地帮助学生寻找事实与证据之间的联系，搭建起认知发展的阶梯，也通过这样的记录单，在学生的主观意识和潜意识里，不断强化科学的可证实与可证伪性。在小学科学课里，这种类型的探究课还有很多，均可发挥“模块化连线勾选式”记录单在此类课程里辅助论证的强大作用。

例如，“水珠从哪里来”，装冰块的杯子外面，不一会儿就会形成一层水珠，这些水珠是来自杯子里的冰块还是杯子外部的空气？对于这个问题，学生可能还有其他推测。通过一系列的自主探究实验后，学生可能会看到很多现象，发现很多细节，这些现象和细节就是可以用来解释 推测的证据。哪一个推测能被更多的证据支持，它就可以被升级为相对更科学的结论。这样的证据越多，结论也就越接近科学的真相。

再例如“我们来造环形山”，月球上环形山的成因究竟是陨石撞击，还是火山活动？这需要通过一系列逼真的课堂模拟实验来找证据。把陨石撞击和火山喷发模拟实验所形成的“坑”，从“大小不一、深浅不一、碗状、中央峰、辐射纹……”等方面与真实的月面环形山进行比对，谁更符合真实环形山的特点，谁就更有可能是环形山的主要成因。

通过教学实践，有理由相信，在以“模块化连线勾选式”记录单为载体的探究型科学课里，学生可以更高效地完成收集证据的任务，他们也会在实践和分析中获得“科学可通过证据被证实或证伪”的切身感悟。