实验力学

基于论证的科学实验教学 ——以新编苏教版《 

来源:实验力学 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-02-18

一、论证教学概述

近年来,科学论证正逐渐成为国内外科学教育的热门话题。所谓论证教学,就是让学生经历类似科学家的论证过程,理解科学概念和科学本质,并促进思维发展的科学探究教学。经过不断探索,国内外研究者总结出许多相关的教学模式,其中适用于实验探究课的有ADI、5E和SWH教学模式等。然而这些教学模式的环节通常包含复杂的论证表达,甚至是多达数轮的科学写作,这在小学科学教学中是难以实践的。基于此,笔者将实验探究课的论证过程分为“提搜论用”4个环节。“提”是起始环节,在该环节中,教师创设情境,了解学生的前概念,帮助其组织语言,提出观点。“搜”是关键环节,在出现观点冲突后,顺应学生的探究兴趣,展开实验,搜集证据,以支持或修改观点。“论”是主体环节,学生通过文字(实验记录单)、语言(汇报、评价、辩论)、画图(思维导图)等方式展开论证,完善观点,最终形成科学概念。“用”是拓展环节,学生在解释、判断、制作等过程中运用论证的结论。

二、基于“提搜论用”论证环节的教学过程

结合“提搜论用”的论证教学环节,笔者将新编苏教版《科学》六上《蜡烛的变化》一课分为两个层次、三个活动,分别对应“提搜论用”的不同环节(见表1)。下文,笔者结合本课的三个教学活动,具体阐述论证教学的实践。

表1 《蜡烛的变化》教学设计教学层次探究论证教学活动加热蜡烛点燃蜡烛综合加热观察变化对应环节提、搜提、搜论、用

(一)加热蜡烛

由于学生在四年级就已经学过“物体加热、冷却会产生形态的变化”的知识,所以在传统教学中,很多教师只让学生提出观点——根据示意图说说蜡烛的变化。于是,学生只能基于生活经验说出蜡烛“变小”“化成蜡油”“发烫”。为了让学生说出“没有新物质产生”的观点,师生会进行机械的问答,牵引痕迹十分明显。

由于证据搜集是后续论证的基础,所以教师一定要让学生亲历这一过程。否则,学生将难以自主形成概念。鉴于此,笔者为学生提供模具、大蜡块、金属勺、塑料刀、火柴、酒精灯等材料,让他们自己制作一个蜡烛。有了切、加热、冷却蜡块的体验,学生能细致观察并描述出:用刀切,大蜡块会碎开;加热后变成透明蜡油;冷却后凝固成蜡烛等现象。他们不仅注意到蜡烛的体积、重量、本质等特征始终没变,还能提出“蜡烛还是蜡烛,没有新物质产生”的观点。

(二)点燃蜡烛

1.提出观点:精设问题,保持连贯。

提出观点要与搜集证据保持连贯性。教师要从学生的视角出发进行引导,让学生意识到其观点可能存在不足或缺乏说服力,需要通过实验搜集更多的证据进行完善或证明。为此,笔者先让学生基于经验说说蜡烛燃烧的变化,然后播放视频,视频中天平两端放有等质量的两根蜡烛,一根燃烧,一根不燃烧,这时学生发现天平放燃烧蜡烛的一端慢慢翘起。该设计可以突出蜡烛的质量变化,学生不仅能说出“有一部分蜡烛可能飞走了”,还会急于探究“飞”走的是什么,这时教师就可以带领学生“拦”住“飞”走的物质,并通过实验检测它们是什么。

2.搜集证据:聚焦有效证据。

科学论证是基于证据的,只有聚焦有效证据才能对观点进行解释说明。然而在有些实验中,学生或因无法正确完成复杂操作而不能观察到现象,或因实验现象繁多而被无关现象“带偏”,这都会使学生无法准确得出结论。如本课,学生在观察将干燥烧杯斜罩在火焰上方时,记录的现象有:烧杯变热、烧杯底部变黑、火焰倾斜且变弱。这些现象确实是实验产生的,但过多关注它们对发现“产生了水”这一现象没有任何帮助,还会导致论证环节无法进行。

为了提高证据搜集的有效性,笔者不仅拍摄微视频示范实验操作,还在实验记录单上重点标注观察对象。如此,学生就不会被繁杂的现象迷惑,而是清晰记录下“烧杯底部变黑了”“烧杯内壁有水汽”“澄清石灰水变浑浊”等现象。

(三)综合加热、观察变化

1.展开论证:设置合理跨度。

教学实践表明:有些结论的得出要进行多层思考,要求学生根据现象在大脑中迅速完成论证的全过程是不可行的。如在本课的传统教学中,学生根据现象填写实验单上“推测蜡烛发生的变化”一栏时,要么停留于现象描述,要么纠结于熔化,觉得加热和点燃没有区别。其实,由现象到结论需要经过一系列的思考:观察现象;推测是什么物质;思考燃烧前有无这些物质;得出结论——燃烧产生这些物质。在本课教学中,笔者降低思维难度,将实验单中“推测蜡烛产生的变化”改为“推测这是什么物质”,从而帮助学生逐步得出结论。

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