基于定量分析的科學(xué)教學(xué)模式構(gòu)建與研究

錢玲玉

一、定性、定量分析

（一）定性分析弊端

目前小學(xué)科學(xué)教學(xué)模式很多依然停留在以新奇的、鮮明的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過現(xiàn)象分析，讓學(xué)生對(duì)內(nèi)容特點(diǎn)、性質(zhì)、發(fā)展變化規(guī)律做出判斷，學(xué)生沒有深入思考的基礎(chǔ)，這是進(jìn)行定性分析的典型特征。這導(dǎo)致了一系列的問題：

在傳統(tǒng)知識(shí)傳授的教學(xué)模式下，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有足夠重視，強(qiáng)調(diào)知識(shí)記憶，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí);驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的啟發(fā)性不強(qiáng)，學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)薄弱，實(shí)驗(yàn)的趣味性大打折扣;學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能得不到培養(yǎng)，各種解決實(shí)際問題的能力、邏輯思維能力以及進(jìn)行探究工作的能力欠缺;教學(xué)方式單一，教學(xué)過程中缺乏現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用。

（二）定量分析概念及特征

以定量分析為指導(dǎo)思想的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要分析研究主體所包含成分的數(shù)量關(guān)系，或者對(duì)研究對(duì)象的特征、性質(zhì)、相互關(guān)系進(jìn)行數(shù)量上比較，研究結(jié)果用“數(shù)量”加以描述，是一種有數(shù)據(jù)論證和提煉總結(jié)的教學(xué)方式。

對(duì)比中可以看出定量分析的特點(diǎn)在于不僅僅重視觀察對(duì)象、收集資料，同時(shí)又重視邏輯思維演繹推理能力的運(yùn)用，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中既有對(duì)現(xiàn)象的描述與思考，又有數(shù)學(xué)演繹和推理。定量分析更有益于使學(xué)生對(duì)認(rèn)知對(duì)象由抽象變得具體，由模糊變得清晰起來。

二、定量分析在小學(xué)科學(xué)課堂的構(gòu)建及應(yīng)用價(jià)值

（一）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)論量化、可視化

筆者曾設(shè)計(jì)一節(jié)“研究維生素C性質(zhì)”的拓展課。教學(xué)設(shè)計(jì)前半部分是對(duì)維生素C抗氧化性研究，后半部分是請(qǐng)學(xué)生對(duì)常見的水果中維生素C含量多少進(jìn)行探究。常規(guī)的教學(xué)方法是讓學(xué)生直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，此種方式雖然簡單明了，但是學(xué)生體驗(yàn)感很差。如果使用專業(yè)的儀器，較難獲取也不易操作。

筆者結(jié)合前半部分內(nèi)容，利用維生素C使蘋果汁褪色，且根據(jù)維生素C含量越高褪色越明顯這一特征，讓學(xué)生將同樣多的果汁分別滴入等量的高錳酸鉀溶液中，觀看高錳酸鉀溶液的褪色情況。實(shí)驗(yàn)效果明顯，但是維C含量高低，具體到什么程度？筆者繼續(xù)探究新的方法。

“PH試紙”給了筆者啟發(fā)，本課也可以自制“比色卡”。筆者通過多次實(shí)驗(yàn)，將高錳酸鉀溶解在水中配成2g/L濃度的溶液，每個(gè)試管中加等量溶液，再滴加10滴果汁，將褪色后的溶液與教師自制的比色卡對(duì)照，從而得出維生素C含量大概的數(shù)值。學(xué)生不僅可以對(duì)維生素C含量進(jìn)行排序，同時(shí)可以知道具體的含量差異，將性質(zhì)量化、可視化。

定量分析的優(yōu)勢在于通過實(shí)驗(yàn)形成數(shù)據(jù)，在分析、對(duì)比數(shù)據(jù)過程中，形成對(duì)概念多少、大小等的理解。而不是讓學(xué)生停留在教師給予的描述或者對(duì)沒有賦予實(shí)踐意義的數(shù)據(jù)的解讀中。對(duì)于量多少的比較、大小之間的比較、物質(zhì)含量的探究等，筆者認(rèn)為教師應(yīng)盡可能地用從實(shí)驗(yàn)中得來的數(shù)據(jù)去指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。并且教師應(yīng)自己先進(jìn)行嘗試，多次測試，嚴(yán)格控量，精心設(shè)計(jì)。

（二）引導(dǎo)學(xué)生探尋本質(zhì)

小學(xué)階段的很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式都是在觀察后，請(qǐng)學(xué)生描述看到了什么，并讓學(xué)生解釋是什么原因。學(xué)生看到了事物的現(xiàn)象，了解了原因，在生活中找到了匹配的運(yùn)用，但是對(duì)于現(xiàn)象背后的本質(zhì)，仍處于一知半解的狀態(tài)，知識(shí)依舊沒有得到靈活的運(yùn)用與創(chuàng)造。

學(xué)習(xí)《自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的奧秘》時(shí)，學(xué)生匯報(bào)了自己的發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)挨著的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反;兩個(gè)同樣大的齒輪放在一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度一樣;兩個(gè)大小不一樣的齒輪放在一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度不一樣，小的轉(zhuǎn)得快，大的轉(zhuǎn)得慢……

師：你知道為什么兩者轉(zhuǎn)速不一樣嗎？

學(xué)生：大齒輪轉(zhuǎn)1圈，小齒輪可能要轉(zhuǎn)幾圈才能轉(zhuǎn)完同樣的長度。

師：轉(zhuǎn)動(dòng)速度快的有多快？慢的有多慢？

學(xué)生：大的轉(zhuǎn)1圈，小的轉(zhuǎn)了兩圈了;應(yīng)該是3圈左右;折中一點(diǎn)，2.5圈……最終學(xué)生建議數(shù)一數(shù)，統(tǒng)一兩個(gè)齒輪的尺寸后，全班數(shù)圈數(shù)。

學(xué)生匯報(bào)：2.5圈左右，我認(rèn)為應(yīng)該是2.8圈……

師：數(shù)據(jù)幾乎都不一樣，為什么？為什么不是3圈多或者1圈多？

學(xué)生沉默。

師：大家說的齒輪的一圈，其實(shí)是圓形齒輪的周長。這個(gè)兩點(diǎn)幾的倍數(shù)，可能就是誰和誰的倍數(shù)？

學(xué)生紛紛舉手：兩個(gè)周長的比率。

師：那么圓的周長怎么算？（此時(shí)數(shù)學(xué)課上并未學(xué)過圓的周長計(jì)算）

學(xué)生建議用線繞一下，或在直尺上滾一圈。教師將卡紙裁成大小不同的圓，每個(gè)小組嘗試測量周長和直徑。

學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)圓周長的計(jì)算是有“竅門”的，有一個(gè)定值π。

學(xué)會(huì)圓周長的計(jì)算方法，學(xué)生自己總結(jié)：大的齒輪轉(zhuǎn)一圈，小的齒輪轉(zhuǎn)2.72圈。

師：我想做一個(gè)大齒輪轉(zhuǎn)一圈，小齒輪轉(zhuǎn)3圈的裝置，你會(huì)挑齒輪嗎？

學(xué)生說算周長就行，選擇3倍關(guān)系的兩個(gè)齒輪。一些聰明的孩子直接認(rèn)為不用那么麻煩，直接量直徑就可以。

科學(xué)課強(qiáng)調(diào)對(duì)事物不僅有在質(zhì)上的認(rèn)識(shí)，更要有通過量上的分析得出結(jié)論。如果對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)容僅僅停留在“質(zhì)”的理解上，是經(jīng)不起推敲的。因此，將問題量化分析，用數(shù)據(jù)來描述事物時(shí)，更容易讓學(xué)生對(duì)事物性質(zhì)真正了解。

回歸到科學(xué)課本身特質(zhì)，缺乏定量研究往往不能使科學(xué)發(fā)現(xiàn)具有普遍意義。案例中學(xué)生從數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)中、量的計(jì)算中總結(jié)出的普遍規(guī)律，終止了光靠觀察、推斷而造成的猜測。筆者認(rèn)為，讓學(xué)生“像科學(xué)家一樣研究”，更接近科學(xué)課的核心價(jià)值。

（三）為學(xué)生更高層次的科學(xué)學(xué)習(xí)奠基

隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生會(huì)越來越多地接觸到定量研究，而其對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)等科學(xué)精神的意義已被越來越廣泛地關(guān)注，且從低年段就開始培養(yǎng)。這從新蘇教版教材內(nèi)容安排中可見一二。

《把鹽放到水里》是新蘇教版三年級(jí)上冊(cè)內(nèi)容，教材第一板塊是探究鹽在水里溶解快慢的影響因素，典型的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。學(xué)生第一次正式接觸此類實(shí)驗(yàn)，需要教師精心設(shè)計(jì)，讓學(xué)生理解控制變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

第二板塊的內(nèi)容是對(duì)100毫升水中能溶解多少克鹽的探究。此項(xiàng)內(nèi)容原先舊版教材中并沒有涉及，但是現(xiàn)在已將能力要求下放到三年級(jí)，要求孩子學(xué)會(huì)使用工具稱取鹽，并進(jìn)行簡單的計(jì)算和估算。在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)量的把控要求也很高，先用什么勺，什么時(shí)候用小勺，什么時(shí)候添加下一勺鹽，怎樣做到每勺鹽量均等……定量研究是高年級(jí)學(xué)生以及初高中學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，小學(xué)階段的定量研究為學(xué)生更精確化、更科學(xué)化地學(xué)習(xí)進(jìn)行了奠基。

定量分析是對(duì)數(shù)量特征、數(shù)量關(guān)系與數(shù)量變化進(jìn)行的研究，“量”是學(xué)生在科學(xué)探究中進(jìn)行實(shí)證的重要事實(shí)依據(jù)。在定量實(shí)驗(yàn)中，教師是學(xué)生的引導(dǎo)者，幫助學(xué)生開展制訂計(jì)劃和方案、做出猜測、提出問題、實(shí)驗(yàn)證明、處理數(shù)據(jù)等活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生做出客觀、合理的分析與解釋。而學(xué)生在教師指導(dǎo)下處理各種細(xì)節(jié)，在問題解決途徑中培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，體驗(yàn)和感悟到定量實(shí)驗(yàn)的魅力，提升了科學(xué)素養(yǎng)。