探究活動(dòng)中搜集、呈現(xiàn)和整理證據(jù)的教學(xué)策略

陳志強(qiáng)

在科學(xué)課中，探究活動(dòng)的目的就是為了尋找證據(jù)，通過證據(jù)證實(shí)或證偽學(xué)生用來回答科學(xué)問題的假說（解釋），從而最終形成科學(xué)概念。在課堂上，指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)地搜集、呈現(xiàn)和整理證據(jù)，既有利于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生注重證據(jù)、尊重證據(jù)的態(tài)度，又能提高他們解讀證據(jù)和基于證據(jù)做出解釋的能力。

一、搜集證據(jù)的教學(xué)策略

1.運(yùn)用感官搜集證據(jù)

小學(xué)生認(rèn)識(shí)事物，感官是最直接的，也是最常用的。如“分辯哪個(gè)袋中是水”的活動(dòng)，目的就是調(diào)動(dòng)學(xué)生運(yùn)用感官和已有經(jīng)驗(yàn)來識(shí)別水和別的物質(zhì)，同時(shí)在比較過程中豐富關(guān)于水的感性認(rèn)識(shí)。這可分以下幾步走：一是要求學(xué)生在不打開袋子的情況下進(jìn)行分辨；二是讓學(xué)生打開袋子運(yùn)用眼睛觀察分辨四種液體；三是運(yùn)用鼻子、舌頭分辨白醋、鹽水和水。這樣，整個(gè)活動(dòng)的觀察由易到難，從易確定的到不易確定的，讓學(xué)生充分運(yùn)用了所有感官進(jìn)行觀察，同時(shí)又潛移默化地讓學(xué)生感受到不同感官的不同作用。

2.延伸感官搜集證據(jù)

使用工具往往比感官更有效。借助工具我們可以延伸感官進(jìn)行觀察，如尺子、溫度計(jì)、鐘表、天平和彈簧秤可以讓我們獲得更為準(zhǔn)確的證據(jù)；放大鏡、顯微鏡等可以拓展我們的視野……在教育技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，各種數(shù)字技術(shù)，如智能手機(jī)傳感器及其APP應(yīng)用，都可以極大地提高搜集證據(jù)的效率和精確度。

3.借助他人搜集證據(jù)

牛頓曾經(jīng)說過：我能取得今天的成果，是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀Ｍ瑯?，我們也要學(xué)會(huì)善于借助他人的研究成果，如在做“種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)”時(shí)，由于每個(gè)學(xué)生只選擇了一個(gè)問題進(jìn)行研究，因此，實(shí)驗(yàn)過程中，可以提示學(xué)生通過向其他同學(xué)詢問，通過個(gè)體間的交流搜集部分同學(xué)獲得的證據(jù)。在課堂上，再通過小組交流活動(dòng)進(jìn)一步獲得所有同學(xué)、所有實(shí)驗(yàn)中搜集到的證據(jù)。當(dāng)然，借助他人搜集證據(jù)不止面對(duì)面詢問、交流等這樣一些比較直接的方法，還可以采用從書刊、電視、電腦等一些比較間接的方式。

4.多維互聯(lián)搜集證據(jù)

搜集的證據(jù)越多、越全面，就越接近真實(shí)。因此，為了獲取更多事實(shí)性的證據(jù)，在觀察活動(dòng)中，我們常常要綜合純感官的觀察和借助工具的感官觀察、定性的觀察和定量的觀察、直接觀察和間接觀察等多種手段搜集信息。同時(shí)，還要求注意觀察的計(jì)劃性、目的性、有序性、細(xì)致性，以保證觀察的全面性，多角度收集信息。

二、呈現(xiàn)證據(jù)的展示策略

1.黑板粘貼展示，靈活機(jī)動(dòng)

直接將學(xué)生研究的成果在黑板上展示，不需要教室里有多媒體設(shè)備，適應(yīng)面廣。在黑板上展示，有兩種基本的類型：一是直接將學(xué)生研究的成果在黑板上展示。如學(xué)生將太陽、地球幾種可能形成晝夜交替現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)猜測(cè)用記號(hào)筆畫在A4紙上，通過磁鐵將各種猜測(cè)貼在磁性黑板上，讓學(xué)生分析、分類、驗(yàn)證（如圖1）。二是教師在黑板上畫表格或維恩圖等，讓學(xué)生將數(shù)據(jù)等研究結(jié)果填入其中。這種在黑板上畫表的方式，靈活機(jī)動(dòng)，可以根據(jù)討論情況進(jìn)行更改，還可以多人同時(shí)填寫、修改。

2.繪制圖表展示，簡(jiǎn)潔直觀

這里說的圖表展示方式，可以是教師在課前先畫好表格或圖畫，然后張貼起來，請(qǐng)學(xué)生將研究得到的數(shù)據(jù)或觀點(diǎn)填入其中（如果采用噴繪+白板筆書寫，圖表上的文字還可以反復(fù)擦除使用）。這種展示方式可以多人同時(shí)輸入，多組同時(shí)展示，簡(jiǎn)潔直觀、一目了然，而且，實(shí)際上這一展示過程就是一個(gè)分類整理的過程。如本人在上《抵抗彎曲》一課時(shí)，采用兩種顏色的圓形磁鐵讓學(xué)生表示測(cè)得的紙梁承受的墊圈數(shù)，學(xué)生分組派代表同時(shí)上臺(tái)吸上磁鐵，可以在2分鐘內(nèi)完成。同時(shí)，研討時(shí)采用對(duì)應(yīng)的雙色白板筆就可直接在圖表上進(jìn)行批閱式的分析、批注。既直觀又靈活，還可重新擦去供下次再用（如圖2）。

3.實(shí)物投影展示，方便省力

這種方式可以將學(xué)生的觀察或?qū)嶒?yàn)記錄方便、直觀地展示給全體學(xué)生，例如，可以將多組的記錄通過折疊組合成一張綜合的記錄表或讓學(xué)生填寫空白的表格，通過實(shí)物投影儀把填寫的過程展示給全班同學(xué)（如圖3）。與第二種展示方式“圖表展示”相比，實(shí)物投影儀展示的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單（打印表格比畫表格省力），可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)記錄表或?qū)嵨锏拇笮『颓逦?；缺點(diǎn)是填寫時(shí)往往不能多人同時(shí)輸入。

4.電子圖表展示，形象直觀

教師通常可以事先在電腦中制好表格，然后將學(xué)生的研究數(shù)據(jù)輸入其中，通過電腦程序直接將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成條形、折線、圓形等各種統(tǒng)計(jì)圖，既方便又形象直觀。例如，在“比較同體積的清水、馬鈴薯、濃鹽水的輕重”中，將收集到的數(shù)據(jù)表由Microsoft Office Excel 工作表自動(dòng)轉(zhuǎn)換成折線統(tǒng)計(jì)圖（如圖4），就能把三者的重量情況更直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前。

5.小組展板展示，形式靈活

采用展板或小黑板展示，每個(gè)小組都可以有一塊，形式靈活，可以是圖畫，也可以是文字或表格方式，學(xué)生在小組中可以直接舉板向全班展示，也可以直接吸在黑板上進(jìn)行展示，既形式靈活，又節(jié)約時(shí)間，參與面廣。如在《月相變化》一課中，學(xué)生通過磁力貼展板，（在小展板上可以用小磁貼展示月相的變化，同時(shí)整個(gè)小展板又可以直接吸在黑板上），月相變化的規(guī)律，從小組到全班的交流都能夠比較流暢方便地進(jìn)行，同時(shí)又便于修改、調(diào)整，形成科學(xué)共識(shí)。

6.實(shí)物模型展示，直觀生動(dòng)

在科學(xué)課中，也可以讓學(xué)生將研究的成果直接放在展示臺(tái)中展示。這種展示方式最適合展現(xiàn)實(shí)物或操作過程。如，學(xué)生可以將自己制造的“生態(tài)瓶”“高塔”“紙橋”放在實(shí)驗(yàn)桌、地上或講臺(tái)上展示，供他人學(xué)習(xí)、點(diǎn)評(píng)、檢驗(yàn)。

7.手機(jī)同屏展示，靈活高效

同屏展示即利用WIFI或設(shè)備，把手機(jī)屏幕上的內(nèi)容同步顯示到多媒體的屏幕上（包括聲音、視頻）。由于手機(jī)攝像頭有比實(shí)物展示臺(tái)更高的像素，移動(dòng)更靈活，操作也簡(jiǎn)單，可以隨時(shí)到學(xué)生中間記錄學(xué)生的作業(yè)信息，或者記錄實(shí)驗(yàn)過程，不受時(shí)間和空間的限制。在科學(xué)課中，我們通?？梢杂谜掌弯浵癜褜W(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的有價(jià)值瞬間在整理數(shù)據(jù)和研討交流時(shí)通過同屏技術(shù)展示出來。

三、整理證據(jù)的指導(dǎo)策略

1.分類整理，化繁為簡(jiǎn)

為了便于研究，許多時(shí)候有必要將所得信息按一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類整理。

如在“研究杠桿尺平衡規(guī)律”的活動(dòng)中，就“保持左邊第4孔掛1個(gè)鉤碼不變”的要求，學(xué)生找到了5種平衡的掛法（如圖5）。

怎么整理這些數(shù)據(jù)？學(xué)生說可以分類：把右邊只掛一個(gè)孔的歸一類；掛多個(gè)孔的歸一類。（如圖6）

這樣通過依次解讀、分析、解釋分類后的兩類數(shù)據(jù)，從易到難、由淺入深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，最終能有效地推動(dòng)學(xué)生完成杠桿尺平衡規(guī)律的認(rèn)識(shí)活動(dòng)。

2.去偽存真，去粗取精

（1）剔除虛假證據(jù)

證據(jù)首先應(yīng)該是事實(shí)。學(xué)生在探究活動(dòng)中會(huì)收集到很多的證據(jù)，其中有一些是事實(shí)性證據(jù)，有一些是非事實(shí)性證據(jù)。學(xué)生收集到的非事實(shí)證據(jù)往往來自這幾個(gè)方面：一是把以往的經(jīng)驗(yàn)當(dāng)成事實(shí)；二是把推測(cè)當(dāng)成事實(shí)；三是把自己的想象當(dāng)成事實(shí)；四是觀察得到的信息也不全是事實(shí)，因?yàn)橐?jīng)過大腦的分析過濾，會(huì)有錯(cuò)覺。因此，在科學(xué)課中教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生檢驗(yàn)證據(jù)的真實(shí)性，剔除虛假證據(jù)。

這是一組學(xué)生測(cè)量學(xué)校操場(chǎng)陽光下的氣溫記錄（如圖7）。在這些數(shù)據(jù)中，“24℃”與其他數(shù)據(jù)存在明顯差別。教師就有必要引導(dǎo)學(xué)生提出質(zhì)疑，并且進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)一般可以采用嚴(yán)格按照科學(xué)程序再重新測(cè)量一次的辦法進(jìn)行。通過重新做一次，可以達(dá)到去除虛假證據(jù)，保留真實(shí)證據(jù)的目的。

（2）剔除無效的事實(shí)性證據(jù)

在眾多的事實(shí)性證據(jù)中，有一些事實(shí)性證據(jù)對(duì)假說不具有任何的證明效力，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)剔除。小學(xué)生由于年齡小，他們的頭腦中還不太有證據(jù)意識(shí)，也不太清楚只有真實(shí)、有效的數(shù)據(jù)才能得出科學(xué)結(jié)論的道理。他們往往缺乏主見，隨意性很強(qiáng)，不能自行剔除不當(dāng)或錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)中獲得的無效數(shù)據(jù)。因此，在學(xué)生開展科學(xué)探究活動(dòng)的過程中，一方面，教師要讓學(xué)生明白科學(xué)是講究證據(jù)的，必須實(shí)事求是，尊重科學(xué)事實(shí)。另一方面，教師要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集過程，不能光看學(xué)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否正確，就急于下結(jié)論，而被學(xué)生一些虛假的或無效的數(shù)據(jù)蒙騙過關(guān)，忽略了學(xué)生得出結(jié)論的依據(jù)。

3.巧妙轉(zhuǎn)化，去亂求序

（1）文字證據(jù)的有序化整理

如在“加熱白糖”活動(dòng)中，學(xué)生收集到許多關(guān)于加熱白糖后觀察到的信息，經(jīng)有序整理，主要形成以下幾條：一是狀態(tài)的變化過程，從固態(tài)（白糖）變成液態(tài)又變成固態(tài)（焦炭狀）；二是氣味的變化過程，從沒有聞到氣味到聞到糖的香味再逐漸聞到焦味；三是顏色的變化過程，由白色依次變成淡黃色、黃色、棕色（同時(shí)冒出黑煙），最后變成黑色。

（2）文字證據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)證據(jù)

如在“使用工具”活動(dòng)后，將學(xué)生使用工具完成“挑戰(zhàn)任務(wù)”的情況整理成表格（部分）就能更加清晰、直觀。

（3）數(shù)據(jù)證據(jù)轉(zhuǎn)換統(tǒng)計(jì)圖

表格式數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成各種統(tǒng)計(jì)圖。如將“抵抗彎曲”活動(dòng)后收集到的數(shù)據(jù)（表）轉(zhuǎn)換成折線統(tǒng)計(jì)圖（圖8），學(xué)生就很容易得出解釋：增加厚度比增加寬度更能增強(qiáng)抗彎曲能力。

注：數(shù)字指放回形針個(gè)數(shù)。

可見，凌亂的證據(jù)通過整理后，條理清晰，易于學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行解釋。

4.提煉證據(jù)，提升效力

（1）低效力證據(jù)

在“判斷是否是同一種葉子”的過程中，用相同的葉脈形狀作為判斷是否是同一種葉的證據(jù)，有一定的證明效力，因?yàn)橥环N葉的葉脈形狀一般都是屬于同一種類型，從這個(gè)角度看，葉形相同或者葉的構(gòu)成相同、或者葉緣形狀相同都可以作為判斷兩張葉子是否是同一種葉的有一定效力的證據(jù)。同時(shí)，我們應(yīng)該看到，這種證明效力是不高的，因?yàn)椴煌N葉之間葉脈相同的例子還相當(dāng)多。葉形相同或者葉的構(gòu)成相同、或者葉緣形狀相同作為證據(jù)時(shí)也同樣存在這樣的情況。因而，單一的某一點(diǎn)相同，并不足以證實(shí)這幾張葉子就是同種植物的葉。

（2）高效力證據(jù)

①提高定量證據(jù)的精確度

精確性是反映證據(jù)質(zhì)量的一個(gè)要素，一個(gè)精確性程度高的證據(jù)能比一個(gè)精確性程度低的證據(jù)對(duì)假說提供更強(qiáng)有力的支持。在科學(xué)課中，收集到的用來定量的證據(jù)由于種種原因往往存在誤差，這種誤差不僅影響著最后的科學(xué)解釋，同時(shí)對(duì)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神養(yǎng)成也是不利的，因此我們要盡可能地消除這種影響誤差的因素，力求取得更為精確的證據(jù)。

在“機(jī)械鐘擺”一課中，學(xué)生需要觀測(cè)擺在15秒鐘中擺動(dòng)的次數(shù)。為了得到比較精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注意以下幾點(diǎn)：一是要確定測(cè)量擺擺動(dòng)一次的正確方法；二是要求測(cè)量小組的成員必須要默契配合；三是要確定計(jì)時(shí)從哪里開始，哪里結(jié)束；四是要合理延長(zhǎng)擺擺動(dòng)的次數(shù)，延長(zhǎng)擺動(dòng)時(shí)間，通過求平均數(shù)的方法提高測(cè)到的擺擺一次所需時(shí)間的精確度；五是要重復(fù)做幾次，再求平均數(shù)。

②證據(jù)鏈

假說的確證不僅取決于證據(jù)的數(shù)量，還取決于支持假說的證據(jù)的多樣性。一般來說，支持假說的證據(jù)的種類越多樣，假說得到的確證程度就越高。因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生尋找較多的證據(jù)，并組成適當(dāng)?shù)淖C據(jù)鏈，達(dá)到提高證據(jù)證明效力的目的。

在小學(xué)科學(xué)課中，往往采用從同一個(gè)觀察或?qū)嶒?yàn)中取得的多個(gè)證據(jù)組成證據(jù)鏈的方法，或是從不同觀察或?qū)嶒?yàn)中取得的多個(gè)證據(jù)組成證據(jù)鏈的方法來加強(qiáng)證明假說的效力。選用的證據(jù)數(shù)量、種類越多，往往證明效力越高。譬如，在“物質(zhì)發(fā)生了什么變化”一課中，有一個(gè)“白糖的變化”活動(dòng)，其中一個(gè)核心就是通過證據(jù)證明白糖有沒有變成新物質(zhì)。學(xué)生對(duì)白糖加熱過程的實(shí)驗(yàn)觀察中，收集到一系列證據(jù)：從固態(tài)（白糖）變成液態(tài)又變成固態(tài)（焦炭狀）；從沒有聞到氣味到聞到糖的香味再逐漸聞到焦味；顏色由白依次變成黃色、棕色，再變成黑色；檢驗(yàn)黑色物質(zhì)是否能溶解于水等，將這些正、反證據(jù)組成證據(jù)鏈，就足以證實(shí)白糖已經(jīng)變成新的物質(zhì)。

③關(guān)鍵證據(jù)

關(guān)鍵證據(jù)在證明假說過程中能夠起到一錘定音的作用，因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生形成努力尋找關(guān)鍵證據(jù)的意識(shí)。在上文提到判斷是否是同一種葉的證據(jù)中，用相同的葉脈形狀、葉形相同、葉的構(gòu)成相同、葉緣的形狀組成一個(gè)證據(jù)鏈還不足以證明兩片葉子就是同一種葉。那么，有沒有判定是否是同一種葉的關(guān)鍵證據(jù)呢？假如我們能夠找出兩片葉子是屬于同一條枝條的證據(jù)，那么就可以判斷它們是同一種葉。在這里，生長(zhǎng)在同一條枝條上就是證實(shí)同一種葉的關(guān)鍵證據(jù)。事實(shí)上，在科學(xué)史中同樣有不少使用關(guān)鍵性證據(jù)證實(shí)假說的例子，如，證實(shí)“哥白尼的太陽系學(xué)說”的眾多證據(jù)中，發(fā)現(xiàn)海王星的過程就是關(guān)鍵性證據(jù)。

總之，注重實(shí)證是科學(xué)課的本質(zhì)特征之一。在教學(xué)中，老師要善于指導(dǎo)學(xué)生如何去搜集、呈現(xiàn)和整理證據(jù)，讓學(xué)生明白需要什么樣的證據(jù)，知道怎樣獲得可靠的事實(shí)或證據(jù)，突出證據(jù)來源正確，證據(jù)運(yùn)用恰當(dāng)，讓實(shí)證意識(shí)貫穿科學(xué)探究的始終，一切尊重事實(shí)，尊重證據(jù)，逐步形成理性的思維。其實(shí)，這也是我們科學(xué)課最應(yīng)該留在學(xué)生內(nèi)心深處的理性種子。

編輯 李建軍