1、小學科學論文之基于實驗教學中收集證據(jù)的若干思考 基于實驗教學中收集證據(jù)的若干思考 舟山市岱山實驗學校 任存寶內容摘要：學生的實驗研究也是一個收集證據(jù)和利用證據(jù)對科學現(xiàn)象做出解釋的活動過程。收集證據(jù)是科學探究過程中一個極為重要的環(huán)節(jié)。實驗材料、實驗儀器等的擇用、實驗變量的控制和學生對實驗現(xiàn)象的觀測及對觀測結果的記錄等因素都會影響到實驗證據(jù)的收集與可信度。教師要關注這些因素，結合小學生年齡特征、認知規(guī)律及實驗要求，精心設計實驗，讓學生能順利地收集到所期望的事實證據(jù)，收集的證據(jù)應力求真實、客觀、準確、可信。從中培養(yǎng)學生收集證據(jù)的能力和實事求是、尊重證據(jù)的科學態(tài)度。關鍵詞：材料 證據(jù) 收集 實驗 變量

2、 描述科學實驗是一個收集證據(jù)，從證據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程。對實驗的現(xiàn)象的描述和解釋，實驗結論的得出皆依賴于所收集的證據(jù)及對證據(jù)的整理與分析。因些，采集到的證據(jù)要力求真實、客觀、準確、可信。在小學科學實驗中，事實證據(jù)主要有兩大類。一是實驗中運用人的眼睛和其它感覺器官及儀器所獲取的信息和現(xiàn)象，記錄時一般采用定性的文字描述。二是實驗中主要借助于測量工具所獲得的數(shù)據(jù)資料，記錄時一般采用定量的描述。實驗材料、實驗儀器以及學生的觀測技能、對觀測結果的記錄、實驗中對變量的有效控制等因素直接影響到科學證據(jù)的收集工作。筆者認為，在收集證據(jù)時，要著重關注以下幾個方面的因素。一、實驗材料的合理選擇實驗材料在一定程度上決

3、定了實驗的質量和成功與否?？茖W實驗要借助于一定的材料（在下面的敘述中，材料姑且泛指實驗材料、實驗儀器。），證據(jù)的獲取與材料的擇用有著直接的關系，在小學科學實驗中一般是通過實驗獲取我們所期望的一些事實證據(jù)，以支撐實驗假設或否定實驗假設。學校實驗室中常用的測量儀器主要有溫度計、彈簧秤、天平、量筒等，這些儀器往往規(guī)格有限，有些只有一種規(guī)格或型號，它們的精度是確定的，我們的選擇余地是有限的。這時就要在操作材料的擇用及實驗裝置的改進上下功夫。在選擇材料時，著重關注以下幾個方面。1、材料的可操作性在設計、選擇材料時既要根據(jù)實驗的要求和側重點，又要充分考慮到材料的可操作性，合理降低操作難度，保證實驗數(shù)據(jù)的順

4、利獲取。課前，教師要事先做一做預先實驗，以便更好地了解實驗的操作要領、操作難度及耗時情況等，合理選擇實驗材料，提高材料的可操性。五下浮力一課，測量一塊泡沫塑料塊在水中受到的浮力實驗，我選用的是沉浮實驗盒中的泡沫塑料塊。我在做預先實驗時發(fā)現(xiàn)了一些問題。拉動時，泡沫塑料塊容易發(fā)生偏轉，且因厚度不夠，對小部分浸入、大部分浸入難以把握。于是我就自制泡沫塑料塊，規(guī)格為4CM4CM4CM。每隔1厘米做上記號，在中心處固定棉線，這些皆由教師事先做好。學生實驗操作時，統(tǒng)一標準，小部分浸入浸入1厘米；大部分浸入浸入3厘米。嘗試后，發(fā)現(xiàn)效果好多了，避免了一些不必要的麻煩，便于數(shù)據(jù)的測量，測得的數(shù)據(jù)比較一致，也利于

5、在下一環(huán)節(jié)中對數(shù)據(jù)的整理與分析。2、材料的有效性在設計、選擇實驗材料時，既要符合教材要求，又要充分考慮到所選材料的有效性，保證實驗現(xiàn)象明顯，實驗數(shù)據(jù)有足夠的區(qū)分度。若實驗中所收集到的信息、數(shù)據(jù)不足以得出實驗結論，未達到我們所期待的預望值，在排除操作層面上的問題后，一般來說就要改進實驗材料。五下做一個鐘擺，實驗一：兩根木條的長度按教材要求分別為20CM、30CM，這時著重要考慮木條的寬度（因為我選用的是三夾板木條，它的厚度是固定的。）試驗后木條的寬度選用0.7CM即可。15秒內擺動次數(shù)記錄：30CM長木條的擺和20CM長木條的擺，各測三次均為16次和20次。實驗二和實驗三：當木條（三夾板木條：3

6、0CM0.7CM，重：3克）的規(guī)格確定后，螺帽多重合適？我分別試驗了三種不同重量的螺帽作為擺錘。通過試驗，重量為4.5克的螺帽比較合適。實驗二，15秒內擺動次數(shù)記錄：沒有螺帽的擺和加上螺帽的擺，各測三次均為16次和14次。實驗三，15秒內擺動次數(shù)記錄：螺帽在木條10厘米處的擺、螺帽在木條20厘米處的擺和螺帽在木條30厘米處的擺，各測三次均為18次、16次和14次。從數(shù)據(jù)上反映，所設計的材料是可行的、有效的，實驗所獲取的數(shù)據(jù)具有足夠的的區(qū)分度，足以得出結論。六上抵抗彎曲，紙的寬度（厚度）與抗彎曲能力的實驗，選擇合適的紙也相當重要，選用的紙不能太薄，太薄的紙連自身重量都不能承受或只能承受自身重量，

7、加一點點外力就彎曲了，無法進行對比實驗。但紙也不能太厚，太厚沒有彈性，或者壓不彎，或者壓彎時已經(jīng)壓壞了。課前必須對所選的紙先行試驗，看看合不合用。一般來說，選用0.5毫米左右厚的卡紙，比較合適。3、材料的代表性在選擇材料時，要考慮到所擇用的材料是否具有一定的代表性，數(shù)量是否足夠，種類是否多樣，以確保獲得豐富的實驗信息。五下物體在水中是沉還是浮一課，活動二：觀察更多物體在水中的沉浮。 小石塊 泡沫塑料塊 回形針 蠟燭 帶蓋的空瓶 白蘿卜 橡皮 預測 理由 結果 以上七種材料皆是學生身邊的熟悉的材料，具有一定的代表性。有學生極易做出沉浮判斷的材料，如石頭、泡沫塑料塊等，也有他們較難判斷沉浮的材料，

8、如白蘿卜、蠟燭頭等。學生的預測，展示的是他們對沉浮判斷的初始概念，當實驗結果與學生的初始概念產(chǎn)生沖突時，更容易引起學生的思考，從而發(fā)現(xiàn)并提出問題。并為學生討論得出影響物體沉浮的因素（如體積大小、輕重、形狀、材料、是否空心等）打下基礎，同時激發(fā)學生進行后續(xù)的探究活動。四上水能溶解一些物質一課實驗，選用食鹽、沙和面粉這三種極具代表性的物體。從觀察食鹽在水中的變化開始，引導學生進入到對溶解現(xiàn)象觀察描述的一系列活動中去。通過觀察、比較幾種物質在水中的變化，形成關于“溶解”的描述性概念，通過觀察、比較食鹽、沙、面粉在水中變化的不同，發(fā)現(xiàn)溶解和不溶解的主要區(qū)別和特征。并期望通過過濾發(fā)展對溶解和不溶解本質特

9、征的理解和認識。4、材料的可測性觀測數(shù)據(jù)時，要事先了解所用儀器的精度和對數(shù)據(jù)的要求，合理選擇實驗材料，以獲得理想中的數(shù)據(jù)。五下探索馬鈴薯沉浮的原因，同體積的馬鈴薯、清水和濃鹽水的輕重比較實驗。對數(shù)據(jù)測量的要求比較高，要求測出馬鈴薯比同體積的清水重，而比同體積的濃鹽水輕。實驗所采用的儀器是：50ml的量筒和J-EQTP-0105型500克托盤天平。很顯然，關鍵是先要精確地測出馬鈴薯的體積，如果這一數(shù)據(jù)不精確，會直接影響到對清水和濃鹽水的重量測定，導致實驗數(shù)據(jù)的不可信。一開紿的時候，我只考慮到測定馬鈴薯體積的方便，選擇體積為5ml左右的馬鈴薯，剛好能直接放入量筒。結果只有一組數(shù)據(jù)達到預期的數(shù)據(jù)要求

10、，其余各組數(shù)據(jù)均告失敗。相對較好的一組數(shù)據(jù)：同體積的馬鈴薯、清水和濃鹽水的輕重比較(馬鈴薯的體積是4.3ml) 馬鈴薯 清水 濃鹽水 重量 4.6g 4.4g 5.1g 課后，自己也動手測量了一下。確實感到太難了，嘗試了多次，才得到了一組比較“理想”的數(shù)據(jù)。于是反思，認識到：在體積相同情況下，這三種物體的重量本來相差就不多，若選用體積很小的馬鈴薯，用以上規(guī)格的儀器要精確地測出它們的重量且要有所區(qū)分，對學生來說實在太難了，同時也是不科學的。因為導致實驗數(shù)據(jù)的誤差的原因很多，如操作不當、讀數(shù)時的人為誤差等因素，也因不同規(guī)格的儀器的精度不同，導致數(shù)據(jù)的精確度有所差異。學生的數(shù)據(jù)誤差在正常的誤差范圍內

11、，問題并不在于學生，而在于教師在選擇材料時犯了“錯誤”。其實選用體積大一點的馬鈴薯沒有關系，可以把馬鈴薯切分成若干個小塊，分別放入量筒中就可以測出它的體積。后來改用大一點的馬鈴薯，體積為50ml左右，量筒改用250ml規(guī)格的量筒。學生基本上都能順利地測得預期的實驗數(shù)據(jù)。其中一組數(shù)據(jù)為：(馬鈴薯的體積是50.0ml) 馬鈴薯 清水 濃鹽水 重量 60.0g 50.0g 64.5g 此外，還要關注實驗現(xiàn)象的可見度。實驗的過程和現(xiàn)象要能讓學生都能看到，儀器要能清楚地顯示出需要觀察的現(xiàn)象，實驗儀器的大小選擇要合適，并設法突出被觀測的對象，有時對實驗裝置還要作適當?shù)母倪M。如五下液體的熱脹冷縮，為了能清楚

12、地觀察到水在受熱或受冷后體積的變化，對實驗裝置作了改進，采用一個平底燒瓶和紅水的新裝置，學生就能清楚地觀察到水在受熱或受冷后細管中水面的高度變化。實驗教學中，在儀器的重要部件上涂上醒目的顏色，以突出觀察對象；在水中加入一點紅墨水，以便能看清水的流動情況和液面的高低；利用多媒體課件、投影儀投影放大等手段，以增加觀測效果等，皆是為提高實驗現(xiàn)象的可見度及可測性，確保學生清晰地觀察到實驗的過程和現(xiàn)象，以獲得可靠、準確的信息。二、實驗現(xiàn)象的觀察描述科學探究始于細微的觀察?！翱茖W性的“記述”是將事實做精確的描述，使不同的人均能由它解讀到相同的事實”?！懊枋鍪墙忉尩幕A；描述是證據(jù)，解釋是觀點”。小學科學教

13、材中，有大量的觀察實驗現(xiàn)象需要用定性的文字描述方法進行記錄，要求學生得出的科學結論也往往是一些描述性概念。因此，要重視對實驗的過程及現(xiàn)象的仔細觀察及對被觀察對象進行客觀的、準確的描述。加強教師的指導作用，可通過實驗提示、操作方法的設計及實驗記錄單等來實現(xiàn)。五下沉浮與什么因素有關一課中的兩組變量控制實驗，兩組實驗材料具有很強的結構性，從浮到沉呈現(xiàn)一定的層次性，實驗現(xiàn)象明顯、清晰。實驗前要先預測。預測和結果用沉或浮記錄，并要求學生用圖文結合的形式來描述實驗現(xiàn)象。操作時建議學生：一個一個地放，放一個觀察一個，然后集中觀察五個小球或五個立方體的沉浮狀況。學生不只是看到物體的沉或浮，更重要的是讓學生能從

14、中感受到隨著重量或體積的變化，物體的沉浮相應地發(fā)生變化，感受沉浮變化的過程。這樣，就有助于學生對實驗現(xiàn)象作出準確的描述與解釋。又如六下物質發(fā)生了什么變化，實驗一：觀察沙和豆子混合后的變化。要求學生從多方面尋找證據(jù)，根據(jù)觀察到的事實，確認物體沒有發(fā)生變化或者變化很不明顯。這時就要發(fā)揮實驗記錄單的引導作用，觀察并描述混合前后的沙和豆子在顏色、形狀、大小等方面的變化。 混合前 混合后 顏色 形狀 大小 顏色 形狀 大小 沙 豆子 我們的發(fā)現(xiàn) 實驗二：白糖加熱實驗，書上的表格過于簡單，應作相應調整。原表： 加熱前 預測 加熱后的變化 白糖 調整為： 顏色 形狀 形態(tài) 氣味 白糖 加熱前 預測 加熱后

15、我們的發(fā)現(xiàn) 同樣運用實驗記錄單引導學生在加熱的過程中，仔細觀察、記錄現(xiàn)象，從現(xiàn)象的變化中，分析、比較白糖發(fā)生的兩種變化，體會兩種變化的區(qū)別。一是白糖的熔化：白糖從固態(tài)變液態(tài)，顏色從白色變黃褐色，并聞到一股香味等。二是白糖的炭化：顏色加深，最后變成黑色的炭，并聞到焦味等。如果繼續(xù)加熱，黑色的炭還會燃燒。最后引導學生整理出物理變化和化學變化這兩個描述性的概念，并得出這兩種變化的本質區(qū)別。三、實驗變量的嚴格控制小學科學教材中有大量的對比實驗，對變量的控制尤為重要，它直接影響到實驗的公平性與實驗證據(jù)的可信度。在教學中，要明確實驗中要保持不變的條件是什么？要改變的條件是什么？要讓學生感受并理解控制實驗變

16、量的重要性。首先要梳理影響實驗的因素（變量），其次是控制變量，并在實驗過程中始終要關注實驗變量的有效控制。五上種子發(fā)芽實驗，影響種子發(fā)芽的因素可能有水分、溫度、空氣、陽光、種子本身等等。如果研究的問題是綠豆種子發(fā)芽必須要有水嗎？那么，相同的條件應是：溫度、空氣、陽光、相同的種子等。不但要討論采用適當?shù)姆椒?，保證這些條件相同。還要關注在實驗過程中始終保持相同。不同的條件是：水。同樣要考慮到如何控制，如給實驗組的種子，定時定量澆水，始終保持濕潤。而對照組的種子得不到水，始終保持干燥。通過對實驗變量的有效控制，以求實驗的公平性和科學性。這樣，我們所觀察到的現(xiàn)象、采集的數(shù)據(jù)就更加真實、客觀、可信。又如

17、：六上電磁鐵的磁力（二）中的電磁鐵磁力與電池數(shù)量關系的實驗。除了有效控制不變的條件外，還要著重對三節(jié)電池的電流強度作有效控制。在每一個實驗小組中，盡量保持三節(jié)電池的電流強度相同。否則，測得的實驗數(shù)據(jù)就不準確，可信度大大降低。還是六上抵抗彎曲一課中的實驗，除了有效控制不變的條件外，另外還有一個容易被我們忽視的問題，即紙的性能。由于科學教師往往執(zhí)教多個平行班，對紙條多次使用，紙的性能受到一定程度的破壞，應視情及時更換。收集證據(jù)，是科學實驗中極為重要的一個環(huán)節(jié)。我們要關注影響證據(jù)收集的諸多因素，精心設計實驗，合理擇用材料。仔細觀察實驗現(xiàn)象，如實記錄、準確描述。觀測數(shù)據(jù)，力求真實、客觀、精確。教師要切實做好課前預先實驗，發(fā)現(xiàn)問題，及時調整。以確保學生順利獲取證據(jù)，讓學生能基于事實證據(jù)形成客觀的解釋，得出科學的結論。從中培養(yǎng)學生收集證據(jù)的能力和實事求