小学科学现象分析须强化证据意识

孔令强 武国栋

摘 要  自然界中的很多现象可以作为科学探究的证据来使用，其中不便于观察的现象需要模拟现象探索原理，遮蔽事物本质的现象需要跳出思维的局限，洞察事物本质。小学科学现象分析须强化证据意识，可通过一系列方法来实现，即：透视现象，增强证据的可靠性;放大现象，增强证据的可视性;累积现象，增强证据的说服力;关联现象，增强证据的有效性;反思现象，增强证据的应用性。

关键词 小学科学 科学现象 证据意识 实践探索

《义务教育小学科学课程标准》（2017）指出：“以证据为基础，运用各种信息分析和逻辑推理得出结论，公开研究结果，接受质疑，不断更新和深入，是科学探究的主要特点。”[1]课程标准将证据作为论证的前提，突出了证据的重要性。如何在现象分析中引领学生认识证据、获得可靠证据、利用证据解决生活中的问题，我们探索出一条通过分析现象培养学生证据意识的有效途径。

一、透視现象，增强证据的可靠性

现象是人能够看到、听到、闻到、触摸到的。“本质”一词中的“本”源于《说文·木部》：“木下曰本。从木，一在其下。”“本”本义为树根，所以有“根本”一词。树根深埋在地下，由之而生发树干、树枝、花叶乃至果实。如果把枝干、花叶、果实比作可见的现象的话，那么深埋在地下的根须则可喻为事物的本质。透视现象就是看到现象背后隐藏的科学本质。

1.基于现象，寻找规律

自然界中的现象千变万化，错综复杂，有的现象反映着事物的本质，这样的现象可以作为可靠的证据。在科学教学中，我们引导学生留心观察生活中的现象，寻找现象之间的联系，运用各种方法寻找证据，探索事物发展变化的规律。

如探究“雨的形成”时，我们运用“现象类似，发现事物规律”的方法，引导学生多次观察夏季下雨前空气的特点，发现下雨前空气的变化总是相似的，从而总结出“夏季降雨这一现象发生时空气湿度很大”。

在探究下雨前燕子为什么低飞时，我们运用“现象关联，寻找因果联系”的方法，引导学生分析：下雨前空气湿度大，昆虫翅膀较湿，只能贴近地面附近飞行，这种现象与燕子捕食昆虫建立联系，从而找到燕子低飞的原因。

2.模拟现象，探索原理

自然界中有些现象不便于观察，导致学生无法触及现象的本质，难以获得直接证据。教学中可以通过模拟现象，探索现象产生的原因，总结出通过模拟实验获得证据的方法：模拟现象发生的条件、运动变化的轨迹以及现象的内部结构，进行实验观察，带领学生探索现象背后的原理。这条路径可以总结为：“建立模型——检验模型——解释模型——获得证据——探索原理”。如认识月相时，由于观察者观察视角的局限性，无法洞察到月相的成因。我们制作月相观察盒，建立月相成因模型;通过从不同方位观察月相，检验月相成因模型;通过月相变化规律，解释模型，从而推测出月相的成因。

3.审视现象，修正认识

有的现象遮蔽了事物的本质，这样的现象就不能作为证据来使用。我们引导学生利用科学史，了解人类科技手段不断革新、研究方法不断丰富的历程，知道人类的视野不断扩大，认识不断加深，经历了艰难的不断修正认识的过程。例如在认识地球的形状时，我们引导学生重演人类探索地球的历程：古人单纯地依赖肉眼观察，臆想的“天圆地方”认识——麦哲伦借助航船环球旅行的探索——人类借助航天器进入太空观测地球。

二、放大现象，增强证据的可视性

科学实验中常遇到一些微小的、不易被实验者或仪器直接观察或测定的量，通常为了测量精度，采用合适的途径、相应的装置将待测量进行放大后进行观察和测量的方法，就是放大法[2]。在寻找证据的过程中，我们利用放大法，让证据变得“看得见”，可以提高获取证据的效能。

1.观察转移法

在寻求证据的过程中，一些实验现象并不明显，有的只发生了一些难以观察的细微变化，这时须借助其他物体，将观察点从原物体转移到其他物体，通过观察其他物体的显著变化，推想原物体的变化，获得明显的证据。如研究声音的产生时，我们引导学生借助小球的弹跳放大音叉的振动、借助激光笔光斑的运动轨迹放大桌面的振动、借助录像设备用慢镜头播放橡皮筋的振动，从而归纳概括出声音产生时物体都在振动。

2.材料替代法

在科学实验中，有些现象借助传统材料不容易观察到，须借助新型材料替代传统材料，利用新型材料的特性，将不容易观察到的现象呈现出来。如在研究热传导时，利用传统材料——铜铁铝作为实验对象，无法直接观察到热传导发生时的现象。此时，我们指导学生借助新型材料——变色油墨，利用它能随温度改变颜色发生改变的特性，将变色油墨涂在铁片上进行实验，通过油墨颜色的变化，可以推想热传导时的特点。

3.现象排除法

在科学探究中，面对质疑要拿出一些现象作为证据进行回应，排除不支持结论的一系列现象，有利于得出科学的结论。如在研究压缩空气时，有的学生认为注射器内空气体积变小是由于部分气体溢出的缘故。面对这种质疑，我们引导学生思考：假如空气溢出，将注射器放入水中推动活塞时，一定会有气泡冒出;去掉作用在活塞上的推力，注射器内的空气无法恢复到原来的体积。学生通过实验，排除了两种现象，说明空气没有溢出，从而消除质疑，证明空气体积变小是因为空气可以被压缩。

4.技术支持法

在科学观察中，有时常规仪器不够敏感，测量不够精确，须借助数字化仪器，让测量的数据成为更有力的证据。如在研究力的大小、温度高低、声音强弱时，我们利用拉力、温度、声音等传感器，将轻微的变化通过数据显示出来。

三、累积现象，增强证据的说服力

科学研究中的证据多是以现象呈现的，现象中有证据，发掘现象可以获得更多的证据，有利于增强证据的说服力。在教学中，我们采用以下三种方法，引导学生搜集不同的证据。

1.归纳类似现象，寻找支持性证据

在科学研究中，仅仅靠一种现象或一种证据不能得出科学的结论。当某种现象要作为证据使用时，须归纳整理更多类似的现象作为支撑，才能形成具有说服力的证据。如在研究重力现象时，我们引导学生观察身边各种物体下落时的现象，尽管物体的大小、轻重、运动轨迹各不相同，但是都会落向地面，这些现象具有相似性，都体现了事物的本质，都可以作为证据来使用，支持物体由于地球吸引而落向地面的结论。

2.对比异常现象，寻找反面性证据

在探究事物的规律时，仅仅靠支持性的证据还不足以形成科学的结论。事物具有复杂性，总有一些异常现象挑战既有的认识，须修正结论，形成科学的认识。如在研究金属热胀冷缩时，我们引导学生通过实验认识到铜、铁、铝、锡、铅等常见金属都具有热胀冷缩的性质，得出所有金属都具有热胀冷缩的性质。但是，通过查阅资料发现锑、铋、镓三种金属具有热缩冷胀的性质时，就改變了原有的认知，形成了科学的结论：大多数金属具有热胀冷缩的性质。

3.扩展领域现象，寻找广泛性证据

科学规律具有普遍性。当我们研究某一事物时，可以联想到同一领域的其他事物，探究其他事物是否具有相同的性质，获得更多的证据，得出具有普遍意义的结论。如研究细胞时，我们引导学生通过观察，发现植物体是由细胞构成，动物体是由细胞构成，由此得出细胞是构成生物体的基本单位。当学生把研究的范围扩大到微生物时，发现细菌、真菌也是由细胞构成的。此时，学生得出了更为广泛的结论。

四、关联现象，增强证据的有效性

科学实验探究中会产生一系列的现象和数据，它们是衡量实验效果的重要指标，是得出正确结论的重要依据。“证人”“证言”“证物”是我们常用的判定标准，但被孤立的现象、缺乏联系的数据、毫无根据的流言，不能成为证据。因此，我们要寻找到现象间或数据间的关联，以此收集证据，关联证据，验证证据，形成具有普遍性的观点和结论。

1.现象附加条件，揭示变化规律

一个好的科学假设，需要有两个变量，即因变量和自变量。当寻求证据时，所需要的现象要与两个变量相关联，同时还要思考导致现象发生的条件，让现象附加条件，此时的现象就会成为证据。如探究一天中温度高低、物体影长、方向的变化与太阳在天空中位置之间的关系时，首先让学生知道太阳在天空中的位置为自变量，温度高低、影子长短和方向都是因变量。然后在不同时间段测量温度和物体影长，观察影子的方向，意识到只有自变量和因变量关联时，现象才能成为我们所需要的证据。

2.现象还原条件，寻找问题根源

对现象的解读，须还原条件或者背景。如教学《两小儿辩日》时，针对善于质疑的两小儿，如何引导学生透过现象看本质呢？在教学实践中，我们通过现象还原条件的策略，针对两小儿出现的“近大远小”“近热远冷”的思维误区，从太阳的直射与斜射对温度的影响、不同参照物对视觉的影响进行深度分析，让学生认识到：比较两种不同的现象时，需要在同一条件下进行，如果证据出现了问题，将错觉代替了事实，就不会得出正确的结论。

3.现象转化数据，呈现变化趋势

在科学探究中，可以通过仪器将现象转化为数据，将数据进行关联，让关联的数据成为验证假设的有力证据，揭示现象的本质。如在教学沸腾时，为了揭示水沸腾的变化规律，我们引导学生在将水加热至沸腾再到持续沸腾的过程中，每加热2分钟测量一次水温，这样获得了10多组加热时间与水温的数据，学生将数据进行关联，画出变化趋势图，揭示水温的变化规律。

4.现象进阶本质，澄清事实真相

经验的复制、环境的局限、流言的蒙蔽，都会影响我们的思维和眼界。跳出惯性思维，不轻易相信一面之词，多维度思考问题，将现象进阶本质，就是将经验进阶为知识，将知识作为有价值的证据，澄清事实的真相。如教学《小马过河》时，我们引导学生分析老牛和松鼠的“经验”，得出它们的经验对小马不起作用。引导学生发挥想象，进一步分析得出小马过河的经验对骆驼也不起作用，意识到经验不可复制。怎样让经验变得更有价值呢？假如老牛、松鼠、小马建立统一的标准，亲自测量一下河水的深度，将经验以客观数据呈现出来的时候，不仅对将要过河的骆驼起作用，还会对即将过河的角马、斑马、羚羊等都起作用。

五、反思现象，增强证据的应用性

生活中，人们经常会遇到一些难以辨别的现象，怎样引导学生思考，形成明辨是非的能力，我们形成了以问题形式进行深度思考的认知工具。

你是怎么知道的？——考察结论的来源，关注学生的思维过程。

你确信这个观点吗？有哪些证据支持这个观点？有哪些证据不支持这个观点？——审视观点，考察观点的形成过程。

这些证据可靠吗？哪些证据说服了你做出了这样的判断？——考察证据的来源，比较不同证据的说服力。

你考虑过其他的观点吗？哪些证据支持着其他的观点？——考察对方的观点，学会换位思考。

看到这些新的证据，你还会坚持自己的观点吗？你会放弃哪些观点，为什么？——考察是否有尊重证据的精神。

你想过协调这些观点吗？你的观点会有哪些改变？——考察不同观点的协调能力。

通过使用反思工具，让学生掌握一套多维思考的策略，增强证据意识，学会在解决生活问题时利用证据进行思考。

综上所述，强化学生的证据意识需要以分析现象为基础，以获得确实的证据为核心，以培养学生“有几分证据说几分话”[3]的意识为宗旨，以使用认知工具为策略，提高学生的探究能力，增强学生的生活智慧。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准（2017年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2017.

[2] 王强，郑萍，郭明.小学科学实验教学论[M].北京：人民教育出版社，2015.

[3] 胡适.胡适谈治学方法[M].北京：北京大学出版社，2014.

[责任编辑：王 颖]