技术支持下学生实证意识的有效培养

朱徐杰

【摘   要】信息技术的快速发展为探究性学习带来前所未有的优化空间。教师要把握探究性学习的本质特征，借助微课、交互式一体机、平板电脑等技术手段优化探究过程，让假设更合理，方法更科学，证据更可靠，论证更严密，使学生的实证意识在技术的支持下得以有效培养。

【关键词】探究性学习;信息技术;实证意识

科学教学强调从实证出发探求结果，通过实证意识的培养发展学生的理性思维。小学生的思维方式尚停留在具体的认知上，对事物充满好奇，对直观事物感知较强，判断事物主要以生活经验或直觉为主，实证意识处于萌芽阶段。指向实证意识培养的探究性学习是一种实践性、综合性的学习方式，是小学科学教学的常用手段。随着智能化教育信息技术的发展，小学科学教学中教师、学生、教材和媒体这四要素的关系发生了变革，在一定程度上优化了探究过程，使学生的实证意识在技术的支持下得以有效培养。

一、实证意识——探究性学习的培养目标

信息技术与科学教学相融合的目标是为了突出学科的本质属性和学生的主体地位，两者融合的前提是准确把握探究性学习的本质，利用技术服务于科学探究，切勿为了体现技术的强大功能，而出现本末倒置、喧宾夺主的情况。

（一）把握本质——基于证据的科学解释

課堂中的探究性学习一般分为三步：由生活现象引发问题，产生思维冲突并进行假设;通过实验、观察和调查等方式获取证据，对假设进行验证;基于可靠的证据对问题做出科学、合理的解释。基于证据的解释是这一过程的关键。由此可见，培养实证意识是探究性学习的主要目标，即培养学生从“假设”到“解释”的能力，学生能基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解。

（二）有效培养——抓住探究进程的关键要点

有效培养学生实证意识的关键，是教师要基于探究性学习的本质，围绕关键要素——证据，抓住探究进程的要点，使学生深刻理解做出猜想时要符合常理，实验方案和操作方法要规范合理，证据的选取必须真实可靠，用证据论证假设的过程必须有思维逻辑，即提升猜想的合理性、方法的科学性、证据的可靠性和论证的严密性（见图1）。

二、技术支持——探究性学习的有效补充

在教学中发现，通过探究性学习培养学生的实证意识存在诸多困难，而应用智能化教育信息技术能在一定程度上破解这些难题。

（一）流于形式——培养实证能力困难重重

探究性学习具有很强的开放性和活动性，但存在两个不足，影响了学生实证意识的有效培养。一是从课堂架构的角度来说，探究过程相对比较耗时，尤其是实验操作、数据收集、交流论证等环节，往往在一节40分钟的科学课中无法有效完成，从而限制了科学探究的开展。二是从学生学习的角度来说，缺乏思维深度参与。科学的猜想、方法的设计、科学的论证等探究环节都需要思维的积极参与，如果缺少交流表达、质疑批判，思维可视化程度不高，就难以留下思维参与探究的痕迹。

（二）凸显思维——智能技术提供优良载体

十几年前，现代信息技术孕育了多媒体教学。它融合了图、文、影、音等信息输入方式，给学生更多的感官刺激，便于他们学习知识。但学习主体与技术设备的关系依然是技术设备向学生输入教学信息，与传统讲授式教学方式相比并没有发生本质的变化。随着信息技术的智能化发展，这两者的关系发生了微妙的变化。技术设备慢慢变成学生输出信息或是根据需求主动选择信息的一种工具，便于学生思维的表达，具有双向选择的特征。这种变化有利于学生主体性的发挥，尤其为隐性思维的表达与交流带来了便利。课堂逐渐呈现体验增强、互动增强、思维增强等特征，符合探究性学习的本质特征，也为培养学生的实证意识提供了通道。

三、深度融合——技术优化探究进程

在新的技术环境下，信息技术在小学科学课堂中的应用形式主要有三种，即微课、交互式一体机和平板电脑。教师要合理发挥三者的不同优势，从猜想的合理性、方法的科学性、证据的可靠性和论证的严密性这四个维度实现深度融合，切实提升探究性学习的效益，培养学生的实证意识。

（一）优化情境创设，让假设更合理

猜想与假设是对问题中事物的因果性、规律性做出假定性的解释，是科学探究的重要方法。教师要根据教学内容创设问题情境，提供必要的感官刺激，激活学生原有的知识和经验，提出合理的假设。

例如，六年级上册《谁选择了它们》一课中，需要对黄蛙和绿蛙生活在不同环境的原因提出假设。针对学生对自然界缺乏必要认识的现状，教师制作了1分钟的微课视频，集中播放各种动物捕食的镜头，如狮子捕食山羊、狗在水中捕鱼、变色龙捕食螳螂等。微课是按照认知规律，运用信息技术呈现碎片化的学习内容及扩展素材的结构化数字资源，具有用时短、内容精、情境化的特点。微课为学生提供了真实、直观、动态的自然界捕食现象，使学生迅速获得了具体形象的认识。随后，教师利用平板电脑让学生玩“抓青蛙”的游戏——在绿色的背景下，有3只绿蛙和3只黄蛙在快速跳动，学生用手指点击青蛙，比比谁抓得多，哪个颜色的青蛙多（见图2）。学生发现，抓住的黄蛙明显比绿蛙多。有了这样的亲身体验，学生提出了假设：绿蛙明显比黄蛙难抓，这与它的颜色有关;不同的身体颜色是为了适应不同的环境，是生活环境改变了物种的形态结构。

由此可见，微课和互动式平板游戏支持下的情境创设弥补了学生的认知短板，让学生在虚拟的环境中激活原有经验，获得真实体验，从而与自然界保护色的相关知识建立联系，并以此来分析不同体色的蛙生存在不同环境里的原因，为提出合理的假设奠定了基础。

（二）优化过程指导，让方法更科学

方法的科学性主要是指实验方案的合理性，即在猜想或假设的引导下，综合利用已学过的知识、实验仪器、实验方法等，以独立思考和交流探讨的形式设计出可行性的方案。在方案设计的过程中，需要进行分析、综合、比较、概括等思维活动，对思维素质具有较高的要求。但小学生以形象思维为主，正处于向逻辑思维过渡的阶段，因而教师可以利用信息技术优化方案设计的指导过程，让实验方法更科学，实验方案更具可行性。

依然以《谁选择了它们》一课为例，学生需要设计模拟实验来验证不同颜色的蛙在不同背景中是否受到身体颜色的保护。在学生交流自己设计的实验方案时，教师借助交互式一体机的相关功能，逐步呈现实验方案。当学生需要绿色背景时，教师操控触摸功能，在页面上呈现一个绿色方框，需要黄色背景亦如此操作。学生要将不同颜色的蛙放到不同背景方框中，教师就利用一体机选择、拖动、复制的功能，按学生的要求放到指定位置，数量、位置、颜色等都不受限制（见图3）。

教师在智能技术的支持下，将实验方案灵活、直观地演示出来，可视化地展示学生的思维过程，不仅可以帮助学生清楚、形象地向全班学生阐述实验方案，还能及时发现实验步骤和实验操作中的错误或瑕疵，从而进一步深入思考，客观归因，使实验方案不断完善，变得更科学。

（三）优化呈现方式，让证据更可靠

證据呈现是科学论证的基础，直接影响了实证的可靠性。学生在证据呈现中经常会出现实验现象不清晰、耗费时间等问题。而技术支持下的教学环境能有效破解以上难题，优化实验现象的呈现方式。

例如，五年级上册的《我们的小缆车》是第四单元的起始课，旨在引导学生利用自己测量的数据来验证“拉力大，小车运动得快;拉力小，小车运动得慢”这一假设。每个小组需要提供3个数据，全班9个小组共需板演27个数据，大约需要5分钟。实验数据是一种常见的证据，数据论证也是小学科学教学广泛采用的一种论证方法。在数据论证的过程中需要通过收集全班的实验数据放大样本容量，将单一数据变为相对大数据，提升数据的可靠性。针对板演数据耗时、易出错的弊端，教师将平板电脑引入课堂并设计制作程序页面（见图4）。学生在每次实验操作结束后就立刻将数据输入页面，确保数据的可靠性;3次实验结束后就能立即提交，耗时微乎其微。提前完成的小组还可以通过“查看结果”的按钮查阅其他小组的数据，得到全班的大数据，满足了学生数据分析的需求，提高了课堂教学效率。

此外，平板电脑的拍摄功能能清晰呈现实验现象，其回放、慢放、快进等功能还有力支持了学生用各种形式呈现各种实验现象，提升呈现的效果，既节约了教学时间，又便于学生观察记录，具有不可比拟的优势。

（四）优化交流互动，让论证更严密

论证，是指通过实践操作取得实验现象或数据后，与假设建立联系，以判断证据是否支持假设，能否形成合理的科学解释。在论证时一般要面向全班学生进行互动式论述，学生容易出现突然语塞、思路不清、表述不明等现象。因此，利用信息技术辅助学生进行论证，可以让论证过程更有序，表述更清晰，论证更严密。

以五年级上册《光的反射》一课为例，学生利用手电筒、书本、镜子和小球来验证反射现象。实验过程并不复杂，学生能顺利获取实验现象，收集实验证据，但由于光的传播路线并不能直接看见，学生难以清晰、有效地进行论述。于是，教师为学生提供了一体机和相关软件，让学生把实验现象拍摄下来，上传到一体机上。论证时，学生出示有关实验现象的照片，借助一体机的画笔涂鸦功能，把光线的路径画了出来（见图5），形象直观地呈现了光的反射现象。便捷有效的智能技术为清晰完整的交流表达提供了支撑，为论证提供了更可靠的证据，促进学生科学思维的发展。

综上所述，探究性学习是培养学生实证意识的重要路径。教师要立足儿童立场，把握探究性学习的本质，充分发挥信息技术智能化的优势，优化探究过程的关键环节，让假设更合理，方法更科学，证据更可靠，论证更严密，使学生的实证意识在技术支持下得以有效培养。

参考文献：

[1] 张运法，张钡.小学科学探究性实验教学方法的探讨[J].才智，2016（3）.

[2]斯洛塔，林.课堂环境中基于网络探究的科学教育[M].赵建华，译.上海：华东师范大学出版社，2015.

[3]高炳林.试论学习、载体及其优化[J].时代教育， 2013（12）.

（浙江省桐乡市濮院小学教育集团翔云小学

314500）