從“假想”到“事實與證據(jù)”

張悅，河南省鄭州市金水區(qū)文化綠城小學(xué)副校長，高級教師。鄭州市新長征突擊手;鄭州市骨干教師，鄭州市優(yōu)秀教師，鄭州市文明教師。已獲得兩個河南省教科研課題一等獎和一個河南省基礎(chǔ)教育研究成果二等獎，還有十余項市級研究課題獲獎;執(zhí)教的優(yōu)質(zhì)課多次獲得省市級一等獎，所開發(fā)的校本課程多次被評為鄭州市優(yōu)秀校本課程;帶領(lǐng)學(xué)生開展的研究性學(xué)習(xí)成果多次獲得市、區(qū)級一等獎。

[摘 ? 要]借助“風的形成”課例，闡明小學(xué)科學(xué)教學(xué)如何依據(jù)課標的要求，引導(dǎo)學(xué)生基于所學(xué)知識提出假設(shè)，通過科學(xué)探究活動，以事實和證據(jù)驗證假設(shè)，在實踐活動中培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]猜想;實驗;探究

《小學(xué)科學(xué)課程標準（2017年版）》指出，小學(xué)高年級的學(xué)生要“能基于所學(xué)的知識，從事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系等角度提出有針對性的假設(shè)，并能說明假設(shè)的依據(jù)，能制訂比較完整的探究計劃，能通過觀察、實驗等獲取信息”。

科學(xué)探究強調(diào)基于經(jīng)驗與事實，要經(jīng)得起檢驗。而許多科學(xué)家所進行的研究，在沒有獲得最終結(jié)果之前，都只是“假想”或“假說”，但正是這些“假想”或“假說”打開了科學(xué)的大門。因此，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生在開始探究之前進行“假想”和“假說”的思維，這也是對學(xué)生科學(xué)猜想、預(yù)測和假設(shè)能力的啟蒙。為了解決“由想到做”的問題，可讓學(xué)生通過知識競答的形式來規(guī)范實驗步驟、制訂實驗計劃。最后，再通過“學(xué)生交流—學(xué)生實驗—學(xué)生展示—要點提醒”四個步驟，讓學(xué)生搜集信息，獲得證據(jù)，得出結(jié)論。在此，將以冀教版小學(xué)五年級科學(xué)課“風的形成”為例加以說明。

一、教學(xué)案例的背景

在以往的科學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生們已經(jīng)知道“空氣的流動形成了風”。在這節(jié)課中，需要學(xué)生能在原有知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上對空氣流動的原因和結(jié)果進行合理的猜測。學(xué)生在以前學(xué)過的科學(xué)課中，已經(jīng)知道“熱是可以傳遞的”，并認識了兩種熱傳遞的方式。雖然學(xué)生對“傳熱”有了初步的了解，但對“對流”還知之甚少，所以應(yīng)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中理解空氣對流的原因和過程。

教師可從兩個方面著手，帶領(lǐng)學(xué)生探究空氣的對流問題。一是讓學(xué)生觀察是什么導(dǎo)致了空氣的對流，并能用小實驗來驗證;二是讓學(xué)生思考空氣對流的過程是怎樣的，應(yīng)如何設(shè)計實驗方案并進行操作?！翱諝馐軣釙仙睂儆谑聦嵭灾R，教師在引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)這一知識點時，要讓學(xué)生經(jīng)歷分析與歸納的過程。風的形成過程屬于規(guī)律性知識，在對這一知識點進行建構(gòu)時，教師要引導(dǎo)學(xué)生多分析、多比較、多歸納、多推理。在教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過細心觀察、大膽猜想、小心實驗，理解空氣對流的原因和過程。同時，還要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象推想出自然界中風形成的原因。 以下，將通過“風的形成”一課中的具體教學(xué)片斷加以說明。

二、教學(xué)案例的片斷

1.通過猜想、觀察和動手做，探究空氣受熱會上升的原因

【發(fā)現(xiàn)者】你會觀察么？

觀察對象：孔明燈、熱氣球的視頻

提問：是什么讓孔明燈升上了天空？

引導(dǎo)：火焰的燃燒會讓空氣怎么樣？

提問：是不是熱空氣讓孔明燈升上了天空？熱空氣有這么大的力量嗎？

師生小結(jié)：火焰的燃燒，使空氣變成了熱空氣;熱空氣會帶著孔明燈和熱氣球升上天空;空氣受熱會上升。

【動手做】見證熱空氣的力量

實驗材料：蠟燭、打火機、螺旋紙圈

提問：我們能不能利用這些材料在現(xiàn)場做個小實驗來驗證空氣受熱會上升？（小組通過討論后確定實驗方法，并派代表動手嘗試，一起見證。）

生生互動：我們先觀察螺旋紙圈，現(xiàn)在它在空氣中發(fā)生了輕微的晃動。然后我們用打火機把蠟燭點燃，放在紙圈的正下方，大家看到紙圈旋轉(zhuǎn)起來了。

師生小結(jié)：蠟燭點燃后，蠟燭上方的空氣變成了熱空氣，而熱空氣上升又帶動了紙圈的旋轉(zhuǎn)。我們證實了空氣受熱會上升。

2.設(shè)計實驗，動手操作，展示探究成果

【思考者】我會分析

提問：想一想，在整個大自然里，一個地方有熱空氣，周圍又有冷空氣，當空氣受熱向上升時，冷空氣會怎樣呢？

引導(dǎo)：冷空氣會下降，還會來補充熱空氣上升后空缺的地方。

提問：我們知道，空氣的流動形成了風。那冷空氣過來補充的過程是不是流動起來了，進而形成了風？

師生小結(jié)：在大自然中，熱空氣會上升，冷空氣會流過來補充熱空氣上升后空缺的地方，進而形成了風。

【搶答王】厘清實驗步驟

實驗材料：蠟燭、打火機、香、熱風箱

提問：大自然里的風是不是這樣形成的呢？我們需要通過實驗來驗證。隊員們能不能根據(jù)實驗材料制訂出實驗步驟？

引導(dǎo)：我們先來搶答，哪些隊愿意派出你們的隊員來挑戰(zhàn)？（在學(xué)生做搶答題時，要提醒注意實驗安全，明確實驗步驟。）

引導(dǎo)：現(xiàn)在你能用自己的語言把實驗步驟說清楚嗎？在實驗中還要注意哪些問題？

師生小結(jié)：首先，將蠟燭放在火機上方，用外焰點燃;其次，將燃燒的蠟燭放在正對著熱風箱出風口的下方;最后，點燃香，觀察煙飄動的方向，再將香放在進風口的位置，再次觀察煙飄動的方向。

3.大實驗：全員參與，見證奇跡

提問：你有沒有信心完成冷熱空氣流動的實驗挑戰(zhàn)？（開始實驗后，學(xué)生小組合作，動手操作、記錄、交流，完成實驗，教師做必要的指導(dǎo)。）

提問：哪個隊挑戰(zhàn)成功了？把你們看到的實驗現(xiàn)象跟大家分享一下。

學(xué)生分享：我們先點燃蠟燭放進熱風箱，正對著出風口的位置;把手放在出風口上方，能感覺到熱空氣在向上升。我們點燃香后，觀察到煙是向上飄動的，再把香放在進風口附近適當?shù)奈恢茫缘葞酌牒罂梢钥吹?，煙從進風口進入熱風箱內(nèi)，然后從出風口流出。

引導(dǎo)：香點燃后煙流動的方向就是風流動的方向。那么，你們的實驗結(jié)果是什么呢？

生生交流：點燃的蠟燭會使空氣受熱，并從出風口的位置流出來。熱風箱外的冷空氣會流進熱風箱內(nèi)，填補熱空氣流走后空缺的地方。香的位置比進風口的位置高，所以香點燃后煙沒能很好地進入進風口。

師生小結(jié)：空氣受熱會上升，冷空氣會向熱空氣離開的位置流動，從而使空氣流動起來形成了風。

引導(dǎo)：請大家想一想，地球上各個地區(qū)，有的地方冷，有的地方熱，這就有了溫差。那么，是什么導(dǎo)致了溫差的存在？

師生小結(jié)：是太陽。所以，歸根結(jié)底是太陽的熱能導(dǎo)致了地球上空氣的流動，進而形成了風。

三、教學(xué)案例分析

科學(xué)探究是獲取科學(xué)知識的主要途徑。在本課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生借助教師提供的孔明燈、熱氣球的視頻和風的形成實驗材料，自主完成了冷熱空氣流動的知識建構(gòu)。教學(xué)實踐表明，學(xué)生帶著對問題的思考、困惑和生活經(jīng)驗進入課堂，不僅不會讓教師無所適從，反而會使教師設(shè)計的學(xué)習(xí)目標更加明確，使學(xué)生的探究更加順利。這正是教師和學(xué)生相互促進的過程。學(xué)生帶著問題，根據(jù)教師的引導(dǎo)，提出合理的假設(shè);根據(jù)教師提供的實驗材料，制訂出實驗計劃，在知識建構(gòu)的過程中和同伴、教師交流，大家相互幫助，直到完成學(xué)習(xí)目標。在探究式學(xué)習(xí)中，學(xué)生的科學(xué)思維得到了鍛煉，科學(xué)知識得到了增長，也使教師堅信這是一種培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的有效途徑。

一是點燃“假想”的火花。課堂上，學(xué)生“假想”的火花被教師巧妙地點燃了，鼓舞著學(xué)生進行積極探究，促使學(xué)生不斷發(fā)掘自身的潛力，將求知的觸角伸向更多未知的領(lǐng)域，為今后能夠更好地學(xué)習(xí)和生活奠定基礎(chǔ)。本節(jié)課上，學(xué)生在觀看孔明燈和熱氣球升空的過程中，發(fā)現(xiàn)了被點燃的火焰，這使他們聯(lián)想到可能是火焰讓孔明燈和熱氣球內(nèi)部的溫度升高了。這時，教師要適時引導(dǎo)學(xué)生認識到“溫度升高的空氣就是熱空氣”，從而讓學(xué)生思考是否由于熱空氣的力量而帶動了孔明燈升上天空，最終從孔明燈和熱氣球的變化中有依據(jù)地提出熱空氣會上升的假設(shè)。

二是搜集材料，設(shè)計實驗，搭起假想和證據(jù)間的橋梁。實驗材料如片片小舟，承載著學(xué)生或完善或有漏洞的設(shè)計。有了實驗設(shè)計，學(xué)生們的假想才有跡可循，才有被驗證的可能。本節(jié)課中，教師為學(xué)生提供了紙圈，當學(xué)生利用手中燃燒的蠟燭讓紙圈旋轉(zhuǎn)起來時，個個歡欣鼓舞，體會到動手實驗的快樂。這使學(xué)生認識到，利用身邊簡易的材料也能證明自然中熱空氣會上升的道理，從而感受到科學(xué)探究的樂趣，提高了探究學(xué)習(xí)的信心。

三是實驗挑戰(zhàn)，搜尋想要的證據(jù)。實證意識是學(xué)生在小學(xué)階段就要培養(yǎng)的重要科學(xué)素養(yǎng)，它在科學(xué)探究中體現(xiàn)為用實驗現(xiàn)象和結(jié)果來證明結(jié)論的過程。這一過程會使科學(xué)問題的探究變得更真實、更準確。在本節(jié)課的大實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生們分成小組，利用“風的形成”實驗材料完成一系列操作、討論、記錄、分享、總結(jié)的過程。當看到熱風箱外香燃燒后產(chǎn)生的煙通過進風口進入熱風箱、又從出風口飄出時，才算看到了驗證自己猜想的實驗現(xiàn)象。但也有沒能如愿的小組，于是他們又對實驗材料和實驗步驟進行了檢驗，發(fā)現(xiàn)問題并進行了調(diào)整。這樣探尋證據(jù)的過程，使學(xué)生合作、交流、實踐的能力也得到了鍛煉。最終，學(xué)生們通過實驗證明了自己的假想。

學(xué)生的科學(xué)思考能力建立在教師啟發(fā)的基礎(chǔ)上。因此，要想培養(yǎng)學(xué)生敢質(zhì)疑、會質(zhì)疑的能力，教師就要提高自身的專業(yè)知識素養(yǎng)。在課前，教師要鉆研教材，領(lǐng)悟課程內(nèi)涵，設(shè)計科學(xué)合理的教學(xué)流程，特別是對問題的設(shè)置、重難點的突破更要力求實用和高效。在課上，教師要耐心聽取學(xué)生的想法，捕捉閃光點，適時鼓勵，激發(fā)他們的潛力，力求使課堂效益最大化。

從假想到用事實與證據(jù)進行證明的探究式學(xué)習(xí)，不僅讓學(xué)生增長了知識、提高了思維能力，也提升了教師的專業(yè)水平和教學(xué)能力。在教與學(xué)的過程中，師生們大膽質(zhì)疑、及時總結(jié)、摸索規(guī)律，促進了彼此的成長。

（責任編輯 ? 郭向和）