小学科学课堂实践证据收集的问题及其策略

1、小学科学课堂实践证据收集的问题及其策略摘要:美国先发布了K-12科学教育框架，又公布了新一代科学教育标准（简 称NGSS这是美国修订其科学教育标准的两个核心步骤。框架和NGSS同时 强调了 3个维度的目标，即科学与工程实践、跨学科概念和学科核心概念。特别 是用“科学与工程实践”代替了原来的“科学探究”、更加接近了科学教育的本 质与核心一一推理与论证，而引导孩子开展科学论证的关键点就是基于对证据的 解释。因此，让孩子经历一个推理、举证和论证的过程，非常有利于培养孩子的 科学素养。关键词：科学论证收集证据策略2011 年7月，美国国家研究理事会正式发布了 K-12科学教育框架；2013 年4月，美

2、国新一代科学教育标准（简称NGSS终于完成了修订，并公开发 布。先有K-12年级科学教育框架（以下简称框架），再出台NGSS这是 美国修订其科学教育标准的两个核心步骤。在框架和NGSS反复弓S调了 3个维度的目标，即科学与工程实践、跨 学科概念和学科核心概念。美国人用“科学与工程实践”代替了原来三维目标中 的“科学探究”，自然有其深刻的意思，郁波老师认为这样更加接近了科学教育 质本质和核心 推理与论证。学生进行的推理与论证活动，都需要证据的支持。北京教育学院的金娜老师 说过，“科学论证作为一项重要的科学活动，其内涵就是利用证据建立科学的理 由，以支持科学的主张”。由此可见，证据是学生推理的延伸

3、，是科学论证的条 件，是学生建构科学概念的基础。当然，学会分析和收集证据，也是学生科学素 养的要求之一，是对课堂实践中的每一位孩子提出的具体要求。那么，怎样才能更有效地让孩子学会寻找和收集证据呢？笔者认为首先要了解孩子们在收集证 据时常遇到的问题。一、孩子收集证据时容易遇到的问题通过问卷调查、面对面的座谈和学生的答题检测等调查方式，结合查阅的文 献资料，笔者发现孩子们在寻找、收集和整理证据时，常常遇到这样的问题，如： （一）孩子的认知结构特点阻碍证据收集在课堂调查中，笔者发现即使是五年级的孩子，他们在收集证据时，也都存 在这样的问题一一难以辨别现象，包括难以辨别观察到的现象与想象中的现象； 难

4、以区分实验现象与基于该实验现象的结论等。1 .难以辨别观察到的现象和想象中的现象记得在一次听光是怎样传播的的课时，老师展示学生的记录单：在一个 封闭的房间里，点亮一盏灯，便可照亮整个房间。然后提出了一个问题：在这个 实验现象中，哪些是你看到的现象，哪些是你想象中的现象。而从学生的反馈来 看，几乎没有学生能够清晰地描述、回答，只有个别学生、并且是在老师的不断 地引导下才说：“我观察到的现象是：光源能发光，光照亮了整个房间等；想象 中的现象是：光不能传播到密封房子的外面，光是以直线的方式传播而照亮房子 的”；“我觉得光源附近是直线传播的， 而远处光弱了，应该是曲线或波浪线的方 式传播的“，另一学生

5、说道。2 .难以辨别观察到的实验现象和基于此现象的实验结论学生做完“搅拌能否加快食盐溶解”的对比实验，写结论时：在记录表的“观 察到的现象”和“我们的结论”两栏里，都填上了 “搅拌能加快食盐溶解”；另一相似情况，在“研究雨水侵蚀土地的实验”对比实验中，很多的学生面对记录 单上“我们应该看到的现象”和“由此，能得出的结论”的两个空格，犯了迷糊 不会写。可见，孩子们在辨别和区分较难的实验现象时，受孩子的认知结构的限制， 证据收集变得异常困难，甚至无法进行。（二）学生的学习与思维习惯阻碍证据收集每个班级的孩子，在同样环境中学习，而对科学概念建构和发展的程度却是 不一样的， 除了孩子本身的认知结构发展

6、的影响之外，主要是由孩子的学习习 惯和思维习惯造成的。因此，孩子的学习与思维习惯也是阻碍孩子收集证据的重 要因素。1 .个体学习与小组学习协调不好由于小孩子的性格使然，在参与观察和操作小组实验时，学习小组的功能 并没有完全的展现出来，即使对组内成员有明确的分工要求， 也会随着实验的进 行，而出现个人独撑小组的场面，或是个别同学自顾自己的实验，脱离小组的学 习。这样一来，组内的互助学习就不能进行，组间的论证就会因缺少基础而无法进行，从而直接影响到孩子科学概念的建构2 .学生收集的信息不全面合作学习协调不好，还会带来第二个问题一一影响学生对实验信息的收集 不全面。在我们进行的每一个小组实验，都是需

7、要孩子仔细操作、认真观察的， 如果做不到的话，就会导致实验记录不典型、不完整，甚至会出现错记的情况， 更令笔者失望的是，几乎每个班级的每堂课，都会出现这种情况，总有些孩子因 为急于表现，匆匆忙忙地做完实验，就急着举手汇报；有些孩子则是随便记录一 两点就算了，更严重的是，这样的孩子，心里总想着自己的观点汇报，不会去倾 听同学的汇报，不懂得从同学的发言里，继续收集信息。记得在上我们的生命周期这一课时，笔者按次序的呈现 2个问题。问题 1:从出生到现在，我们的身体发生哪些变化？问题 2:我们的身体还将会发生 哪些变化？你这样猜测的依据（证据）是什么？学生的记录是这样的：问题1:生1:身体长高，生2:

8、变胖（自己的样子）；生:3:手变大了，脚变大 了；生4:头发变多、变长等。问题2:生4:继续长高；生5:会长胡子；生6:会先长高、长胖，然后又会变 小一点，最后老了，走不动了（这是所有学生中，记录最完整的一个了）。可见，孩子们在收集信息时，通常只会记录最表面的一些信息， 不会主动在 组内和同学交流来丰富自己的信息， 不懂得利用组内交流的方式，去探讨、发现 更多内在的变化信息。3 .学生不能有效地将信息转化为证据收集信息，是收集证据进行观点汇报和论证交流的前提条件，能够全面的收集信息，在论证时，就不会缺少证据了。好比一个律师，在上庭打官司之前，一 定要全面的把握当事人的信息，然后从所有信息中，选

9、择一些有效的信息，转化 为证据，进行辩论。我们的课堂论证亦是如此，也需要把收集的有效信息转化为证据。在上生 的食物和熟的食物时，很多学生提出一个观点：食物煮熟会有营养流失，但说 不出证据。因此，笔者的设计基于此点，引导孩子关注实验中鸡肉和水的变化。 实验中，孩子们共收集了这么多信息：“肉变白了，有香味了，水里有油、脂肪 流出来了，肉上有泡泡，有些肉飘起来了、水变白了、水面浮着东西（水里也有）、 烧杯壁变黄了，肉的空隙变大了、容易切开了 ，” ，而遗憾的是，大多数同学，只能把其中的一、二点作为报告的证据可见，即使是孩子们收集到了许多信息、甚至是有效的信息时，要把信息 转化为证据，还是有一定难度的

10、。4 .学生不能很好地将观点和证据进行有机联系在孩子的习惯意识里，他们经常会认为观点和证据不相关，证据是证据，观 点是观点，容易抛开自己的观点去收集证据， 就像刚才提到的那些同学，要么收 集信息不全，要么收集的信息不能转化为支持自己观点的有效证据，而笔者认为最根本的原因是孩子实验的盲目性，以及实验过程的模糊操作，不能分辨哪些信 息的效用性以及转化为证据的可能性。（三）证据的存在性质阻碍证据的收集课堂中，孩子难以找到证据支持自己的观点的另一个原因，主要是证据存在 性质。有的证据一眼就可以看清楚，笔者称之为显性证据；有些证据从表面寻找 相对困难，需要找到有效的信息，进行分析、再转化为证据，笔者称之

11、为隐性证 据。相比之下，寻找隐性证据，对孩子来说，难度会大很多，可能会出现理解不 了的情况，其中，有些是由思维限制引起的。另一个难点是，一个观点必须要多个证据同时来证明，比如“溶解”等，它 就需要孩子花很多的时间，去寻找多个证据、多重证明，才有效等等。（四）老师的介入阻碍证据的收集由于从小受我国教育性质的影响，学生在寻找证据的过程中，往往缺乏安全 感，对自己的选择和记录缺乏自信，而选择相信老师，把老师当作最后结果的仲 裁人，这肯定会影响学生对证据的辨析与收集。 而且这种思想几乎存在于所有的 孩子心里，想要改变这种情况，需要在平时的课堂中投入许多的精力， 慢慢地去 做，相信会有所收获的。简言之，

12、孩子在课堂实践过程中收集证据时遇到的问题， 有客观的，也有主 观的。心理学大师皮亚杰把儿童的认知结构划分为四个阶段， 而3到6年级的学 生的认知结构正处于具体运算阶段，并在6年级逐步向形式运算阶段转变，因此, 孩子的认知结构和思维方式是阻碍孩子收集有效证据的主要因素。二、收集证据的策略结合孩子的认知结构特点、学习与思维习惯等主观因素和证据性质等客观性 因素等多重条件，试着从以下几个方面，解决收集证据困难的策略。（一）塑造学习共同体塑造学习共同体，也就是建设合作学习小组，方便生生之间进行互助学习。 对于学习共同体的人数，没有具体的要求，两个人也好，四个人也好，但必须要 让孩子明白，我们之间是搭档

13、，是合作学习的伙伴，不是竞争对手，否则小组成 员之间就不会进行合作学习。对于这样的学习共同体，按照一定的方式来分配小 组，进行长期的培养。特别要重视平时的培养，否则容易让小组学习流于形式， 学生容易游离在小组之外，从而造成组内论证得不到开展、组问论证缺乏基础， 科学概念得不到发展。（二）加强实验前的知识对谈加强实验前的知识对谈，让学生围绕实验中可能出现的现象，经历一个推理 的过程，如以预测的形式，以谈话的形式等，以实验中收集证据为目的，清楚实 验前后的讨论也应具有连贯性。实验前，我们要看什么，试验后，要讨论什么。1 .帮助孩子理清观点在孩子小组实验之前，明确自己的观点，理清要做的事，非常有利于

14、孩子去 寻找和收集证据，大大提高实验的目的性。记得上次在观察刘洋老师的昼夜交替的现象课时，刘老师在让学生猜测 了昼夜交替现象产生的原因之后，和学生进行了一系列的交流，包括分享同学对 自转和公转的认识等。为检验孩子们的猜测是不是能够产生昼夜交替的现象，孩子们建议做实验，而刘老师也很肯定这是唯一的方法。 但是，刘老师没有直接让 孩子去做实验，而是在做模拟实验之前，增加了一个环节一一梳理自己的观点， 并且刘老师专门设计了一个表格，帮助孩子来梳理自己的观点，这样就可以让孩 子明确自己的观点，清晰自己要怎么做实验以及实验中要观察和记录的事，为模拟实验的成功做了铺垫，也为后来精彩的集体论证呈现了最丰富的证

15、据。2 .帮助孩子推进思维进程对于孩子来说，他的认知结构和思维发展，是需要一定的时间的，并且在短 时间内是无法直接达成的，因此，在具体的教学中，要为学生的思维跨越铺设踏 脚石、搭建脚手架，引导孩子对证据进行解释。例如贾欣老师在光是怎样传播的一课中，对“光的直线传播”推理和论 证过程，让学生花了足够的时间，设计论证的情境引导孩子去分析 “哪些是观察 到的证据，哪些是想象中的证据”，并且不断的鼓励学生去质疑、去推理，为后 面论证需要收集的证据进一步理清了思路。这样操作带来的好处就是，能够为学 生梳理出一种思维方法，梳理出一个合乎逻辑的推理过程， 帮助学生的思维向前 推进。学生的思维发展，解决“辨别

16、观察到的现象和想象中的现象”和“辨别实 验现象和基于此现象的实验结论”相对来说，会容易一些了。（三）转换信息为证据和观点建立协调通过前面的分析，我们已经知道在课堂实践中寻找和收集证据的难处，主 要在于对实验现象的分析，在于能从实验现象中收集到哪些信息？又有哪些信息 可以转化为证据支持自己的观点，因此，转换信息为证据，和自己的观点建立协 调关联，是非常重要的。1,熟悉证据呈现方式证据的呈现方式由很多种，包括数据式证据、图像式证据（柱状图、饼形图 和折线图）、表格式证据、形象表达等方式，让孩子熟悉这些常见的证据呈现方 式之后，有利于孩子学会转化信息为证据。2.精心设计，为孩子提供转换信息为证据的方

17、法在引导孩子转换信息为证据时，笔者首先关注要提倡给学生科学化的（具 有）结构（性的）笔记。因为这样，可以帮助学生将信息进行组织，加工，有利 于它转化为证据，那么怎么设计呢？上次在听一位老师上 热是怎样传递的课 时，他的设计引起了笔者的反思：“你看他是这样的，和他前面的实验材料非常 接近，然后有一些问题，铁丝会变化吗？凡士林会变化吗？火柴会变化吗”？其次，实验后的研讨环节，笔者注重用问题连续体的形式， 帮助学生进行第二次的 信息组织加工，从事实性的问题提出然后上升到事实加比较加概念建构，也是为了帮助学生进行信息组织和转换，建构概念。3,将证据和观点建立协调，使证据呈现方式更合理化。在孩子们转换信

18、息为证据的过程中，其实是需要观点的指引的。因为有了 观点的指引，才能帮助孩子找到最合适的转换方式和途径， 使得证据呈现的方式 更加有效、合理。如在我们的大丰收了一课中，可以用柱状图统计凤仙花种 子的数量，可以使枯燥的数据可视化，极大地方便了对数据的解释；在摆的快 慢一课中，由于“单摆实验”获得的数据较多，用表格式证据统计，使得“影 响单摆速度的因素”显而易见；用饼形图式证据，可以清楚反映某事物局部与整 体的比例关系，它的特点是中心事物突出，直观感强等。总之，在郁波老师大力提倡“关注科学实践”的情况下，我们的科学课正在 逐步走向科学教育的本质与核心一一推理与论证，就要认识到科学课的实践活 动，就是要想方设法地引导孩子去获取证据，用证据进行解释与论证，建立科学的主张。笔者认为，让孩子经历一个推理、举证