從“假想”到“事實(shí)與證據(jù)”獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

從“假想”到“事實(shí)與證據(jù)”獲獎(jiǎng)科研報(bào)告猜想;實(shí)驗(yàn);探究

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，小學(xué)高年級(jí)的學(xué)生要“能基于所學(xué)的知識(shí)，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(duì)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(jì)劃，能通過觀察、實(shí)驗(yàn)等獲取信息”。

科學(xué)探究強(qiáng)調(diào)基于經(jīng)驗(yàn)與事實(shí)，要經(jīng)得起檢驗(yàn)。而許多科學(xué)家所進(jìn)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(jìn)行“假想”和“假說”的思維，這也是對(duì)學(xué)生科學(xué)猜想、預(yù)測(cè)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(shí)競答的形式來規(guī)范實(shí)驗(yàn)步驟、制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。最后，再通過“學(xué)生交流—學(xué)生實(shí)驗(yàn)—學(xué)生展示—要點(diǎn)提醒”四個(gè)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(jí)科學(xué)課“風(fēng)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(dòng)形成了風(fēng)”。在這節(jié)課中，需要學(xué)生能在原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)空氣流動(dòng)的原因和結(jié)果進(jìn)行合理的猜測(cè)。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(rèn)識(shí)了兩種熱傳遞的方式。雖然學(xué)生對(duì)“傳熱”有了初步的了解，但對(duì)“對(duì)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(duì)流的原因和過程。

教師可從兩個(gè)方面著手，帶領(lǐng)學(xué)生探究空氣的對(duì)流問題。一是讓學(xué)生觀察是什么導(dǎo)致了空氣的對(duì)流，并能用小實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證;二是讓學(xué)生思考空氣對(duì)流的過程是怎樣的，應(yīng)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行操作?！翱諝馐軣釙?huì)上升”屬于事實(shí)性知識(shí)，教師在引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，要讓學(xué)生經(jīng)歷分析與歸納的過程。風(fēng)的形成過程屬于規(guī)律性知識(shí)，在對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行建構(gòu)時(shí)，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(xì)心觀察、大膽猜想、小心實(shí)驗(yàn)，理解空氣對(duì)流的原因和過程。同時(shí)，還要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推想出自然界中風(fēng)形成的原因。以下，將通過“風(fēng)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(dòng)手做，探究空氣受熱會(huì)上升的原因

【發(fā)現(xiàn)者】你會(huì)觀察么？

觀察對(duì)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(huì)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(huì)帶著孔明燈和熱氣球升上天空;空氣受熱會(huì)上升。

【動(dòng)手做】見證熱空氣的力量

實(shí)驗(yàn)材料：蠟燭、打火機(jī)、螺旋紙圈

提問：我們能不能利用這些材料在現(xiàn)場(chǎng)做個(gè)小實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證空氣受熱會(huì)上升？（小組通過討論后確定實(shí)驗(yàn)方法，并派代表動(dòng)手嘗試，一起見證。）

生生互動(dòng)：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(dòng)。然后我們用打火機(jī)把蠟燭點(diǎn)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(diǎn)燃后，蠟燭上方的空氣變成了熱空氣，而熱空氣上升又帶動(dòng)了紙圈的旋轉(zhuǎn)。我們證實(shí)了空氣受熱會(huì)上升。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手操作，展示探究成果

【思考者】我會(huì)分析

提問：想一想，在整個(gè)大自然里，一個(gè)地方有熱空氣，周圍又有冷空氣，當(dāng)空氣受熱向上升時(shí)，冷空氣會(huì)怎樣呢？

引導(dǎo)：冷空氣會(huì)下降，還會(huì)來補(bǔ)充熱空氣上升后空缺的地方。

提問：我們知道，空氣的流動(dòng)形成了風(fēng)。那冷空氣過來補(bǔ)充的過程是不是流動(dòng)起來了，進(jìn)而形成了風(fēng)？

師生小結(jié)：在大自然中，熱空氣會(huì)上升，冷空氣會(huì)流過來補(bǔ)充熱空氣上升后空缺的地方，進(jìn)而形成了風(fēng)。

【搶答王】厘清實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)材料：蠟燭、打火機(jī)、香、熱風(fēng)箱

提問：大自然里的風(fēng)是不是這樣形成的呢？我們需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。隊(duì)員們能不能根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料制訂出實(shí)驗(yàn)步驟？

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

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

師生小結(jié)：首先，將蠟燭放在火機(jī)上方，用外焰點(diǎn)燃;其次，將燃燒的蠟燭放在正對(duì)著熱風(fēng)箱出風(fēng)口的下方;最后，點(diǎn)燃香，觀察煙飄動(dòng)的方向，再將香放在進(jìn)風(fēng)口的位置，再次觀察煙飄動(dòng)的方向。

3.大實(shí)驗(yàn)：全員參與，見證奇跡

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

提問：哪個(gè)隊(duì)挑戰(zhàn)成功了？把你們看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象跟大家分享一下。

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

引導(dǎo)：香點(diǎn)燃后煙流動(dòng)的方向就是風(fēng)流動(dòng)的方向。那么，你們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么呢？

生生交流：點(diǎn)燃的蠟燭會(huì)使空氣受熱，并從出風(fēng)口的位置流出來。熱風(fēng)箱外的冷空氣會(huì)流進(jìn)熱風(fēng)箱內(nèi)，填補(bǔ)熱空氣流走后空缺的地方。香的位置比進(jìn)風(fēng)口的位置高，所以香點(diǎn)燃后煙沒能很好地進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口。

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

引導(dǎo)：請(qǐng)大家想一想，地球上各個(gè)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(dòng)，進(jìn)而形成了風(fēng)。

三、教學(xué)案例分析

科學(xué)探究是獲取科學(xué)知識(shí)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(fēng)的形成實(shí)驗(yàn)材料，自主完成了冷熱空氣流動(dòng)的知識(shí)建構(gòu)。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生帶著對(duì)問題的思考、困惑和生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入課堂，不僅不會(huì)讓教師無所適從，反而會(huì)使教師設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)目標(biāo)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(jìn)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(shí)驗(yàn)材料，制訂出實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，在知識(shí)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(biāo)。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(shí)得到了增長，也使教師堅(jiān)信這是一種培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的有效途徑。

一是點(diǎn)燃“假想”的火花。課堂上，學(xué)生“假想”的火花被教師巧妙地點(diǎn)燃了，鼓舞著學(xué)生進(jìn)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(diǎn)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(shí)，教師要適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)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(dòng)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(huì)上升的假設(shè)。

二是搜集材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，搭起假想和證據(jù)間的橋梁。實(shí)驗(yàn)材料如片片小舟，承載著學(xué)生或完善或有漏洞的設(shè)計(jì)。有了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生們的假想才有跡可循，才有被驗(yàn)證的可能。本節(jié)課中，教師為學(xué)生提供了紙圈，當(dāng)學(xué)生利用手中燃燒的蠟燭讓紙圈旋轉(zhuǎn)起來時(shí)，個(gè)個(gè)歡欣鼓舞，體會(huì)到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的快樂。這使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，利用身邊簡易的材料也能證明自然中熱空氣會(huì)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(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)，搜尋想要的證據(jù)。實(shí)證意識(shí)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果來證明結(jié)論的過程。這一過程會(huì)使科學(xué)問題的探究變得更真實(shí)、更準(zhǔn)確。在本節(jié)課的大實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生們分成小組，利用“風(fēng)的形成”實(shí)驗(yàn)材料完成一系列操作、討論、記錄、分享、總結(jié)的過程。當(dāng)看到熱風(fēng)箱外香燃燒后產(chǎn)生的煙通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入熱風(fēng)箱、又從出風(fēng)口飄出時(shí)，才算看到了驗(yàn)證自己猜想的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。但也有沒能如愿的小組，于是他們又對(duì)實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行了調(diào)整。這樣探尋證據(jù)的過程，使學(xué)生合作、交流、實(shí)踐的能力也得到了鍛煉。最終，學(xué)生們通過實(shí)驗(yàn)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(huì)質(zhì)疑的能力，教師就要提高自身的專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)。在課前，教師要鉆研教材，領(lǐng)悟課程內(nèi)涵，設(shè)計(jì)科學(xué)