技術(shù)支持下學(xué)生實(shí)證意識(shí)的有效培養(yǎng)

朱徐杰

【摘? ?要】信息技術(shù)的快速發(fā)展為探究性學(xué)習(xí)帶來前所未有的優(yōu)化空間。教師要把握探究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征，借助微課、交互式一體機(jī)、平板電腦等技術(shù)手段優(yōu)化探究過程，讓假設(shè)更合理，方法更科學(xué)，證據(jù)更可靠，論證更嚴(yán)密，使學(xué)生的實(shí)證意識(shí)在技術(shù)的支持下得以有效培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】探究性學(xué)習(xí);信息技術(shù);實(shí)證意識(shí)

科學(xué)教學(xué)強(qiáng)調(diào)從實(shí)證出發(fā)探求結(jié)果，通過實(shí)證意識(shí)的培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的理性思維。小學(xué)生的思維方式尚停留在具體的認(rèn)知上，對(duì)事物充滿好奇，對(duì)直觀事物感知較強(qiáng)，判斷事物主要以生活經(jīng)驗(yàn)或直覺為主，實(shí)證意識(shí)處于萌芽階段。指向?qū)嵶C意識(shí)培養(yǎng)的探究性學(xué)習(xí)是一種實(shí)踐性、綜合性的學(xué)習(xí)方式，是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的常用手段。隨著智能化教育信息技術(shù)的發(fā)展，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中教師、學(xué)生、教材和媒體這四要素的關(guān)系發(fā)生了變革，在一定程度上優(yōu)化了探究過程，使學(xué)生的實(shí)證意識(shí)在技術(shù)的支持下得以有效培養(yǎng)。

一、實(shí)證意識(shí)——探究性學(xué)習(xí)的培養(yǎng)目標(biāo)

信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)相融合的目標(biāo)是為了突出學(xué)科的本質(zhì)屬性和學(xué)生的主體地位，兩者融合的前提是準(zhǔn)確把握探究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)，利用技術(shù)服務(wù)于科學(xué)探究，切勿為了體現(xiàn)技術(shù)的強(qiáng)大功能，而出現(xiàn)本末倒置、喧賓奪主的情況。

（一）把握本質(zhì)——基于證據(jù)的科學(xué)解釋

課堂中的探究性學(xué)習(xí)一般分為三步：由生活現(xiàn)象引發(fā)問題，產(chǎn)生思維沖突并進(jìn)行假設(shè);通過實(shí)驗(yàn)、觀察和調(diào)查等方式獲取證據(jù)，對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證;基于可靠的證據(jù)對(duì)問題做出科學(xué)、合理的解釋。基于證據(jù)的解釋是這一過程的關(guān)鍵。由此可見，培養(yǎng)實(shí)證意識(shí)是探究性學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)，即培養(yǎng)學(xué)生從“假設(shè)”到“解釋”的能力，學(xué)生能基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解。

（二）有效培養(yǎng)——抓住探究進(jìn)程的關(guān)鍵要點(diǎn)

有效培養(yǎng)學(xué)生實(shí)證意識(shí)的關(guān)鍵，是教師要基于探究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)，圍繞關(guān)鍵要素——證據(jù)，抓住探究進(jìn)程的要點(diǎn)，使學(xué)生深刻理解做出猜想時(shí)要符合常理，實(shí)驗(yàn)方案和操作方法要規(guī)范合理，證據(jù)的選取必須真實(shí)可靠，用證據(jù)論證假設(shè)的過程必須有思維邏輯，即提升猜想的合理性、方法的科學(xué)性、證據(jù)的可靠性和論證的嚴(yán)密性（見圖1）。

二、技術(shù)支持——探究性學(xué)習(xí)的有效補(bǔ)充

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，通過探究性學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)存在諸多困難，而應(yīng)用智能化教育信息技術(shù)能在一定程度上破解這些難題。

（一）流于形式——培養(yǎng)實(shí)證能力困難重重

探究性學(xué)習(xí)具有很強(qiáng)的開放性和活動(dòng)性，但存在兩個(gè)不足，影響了學(xué)生實(shí)證意識(shí)的有效培養(yǎng)。一是從課堂架構(gòu)的角度來說，探究過程相對(duì)比較耗時(shí)，尤其是實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)收集、交流論證等環(huán)節(jié)，往往在一節(jié)40分鐘的科學(xué)課中無法有效完成，從而限制了科學(xué)探究的開展。二是從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度來說，缺乏思維深度參與?？茖W(xué)的猜想、方法的設(shè)計(jì)、科學(xué)的論證等探究環(huán)節(jié)都需要思維的積極參與，如果缺少交流表達(dá)、質(zhì)疑批判，思維可視化程度不高，就難以留下思維參與探究的痕跡。

（二）凸顯思維——智能技術(shù)提供優(yōu)良載體

十幾年前，現(xiàn)代信息技術(shù)孕育了多媒體教學(xué)。它融合了圖、文、影、音等信息輸入方式，給學(xué)生更多的感官刺激，便于他們學(xué)習(xí)知識(shí)。但學(xué)習(xí)主體與技術(shù)設(shè)備的關(guān)系依然是技術(shù)設(shè)備向?qū)W生輸入教學(xué)信息，與傳統(tǒng)講授式教學(xué)方式相比并沒有發(fā)生本質(zhì)的變化。隨著信息技術(shù)的智能化發(fā)展，這兩者的關(guān)系發(fā)生了微妙的變化。技術(shù)設(shè)備慢慢變成學(xué)生輸出信息或是根據(jù)需求主動(dòng)選擇信息的一種工具，便于學(xué)生思維的表達(dá)，具有雙向選擇的特征。這種變化有利于學(xué)生主體性的發(fā)揮，尤其為隱性思維的表達(dá)與交流帶來了便利。課堂逐漸呈現(xiàn)體驗(yàn)增強(qiáng)、互動(dòng)增強(qiáng)、思維增強(qiáng)等特征，符合探究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征，也為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)提供了通道。

三、深度融合——技術(shù)優(yōu)化探究進(jìn)程

在新的技術(shù)環(huán)境下，信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課堂中的應(yīng)用形式主要有三種，即微課、交互式一體機(jī)和平板電腦。教師要合理發(fā)揮三者的不同優(yōu)勢(shì)，從猜想的合理性、方法的科學(xué)性、證據(jù)的可靠性和論證的嚴(yán)密性這四個(gè)維度實(shí)現(xiàn)深度融合，切實(shí)提升探究性學(xué)習(xí)的效益，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)。

（一）優(yōu)化情境創(chuàng)設(shè)，讓假設(shè)更合理

猜想與假設(shè)是對(duì)問題中事物的因果性、規(guī)律性做出假定性的解釋，是科學(xué)探究的重要方法。教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問題情境，提供必要的感官刺激，激活學(xué)生原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，提出合理的假設(shè)。

例如，六年級(jí)上冊(cè)《誰選擇了它們》一課中，需要對(duì)黃蛙和綠蛙生活在不同環(huán)境的原因提出假設(shè)。針對(duì)學(xué)生對(duì)自然界缺乏必要認(rèn)識(shí)的現(xiàn)狀，教師制作了1分鐘的微課視頻，集中播放各種動(dòng)物捕食的鏡頭，如獅子捕食山羊、狗在水中捕魚、變色龍捕食螳螂等。微課是按照認(rèn)知規(guī)律，運(yùn)用信息技術(shù)呈現(xiàn)碎片化的學(xué)習(xí)內(nèi)容及擴(kuò)展素材的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源，具有用時(shí)短、內(nèi)容精、情境化的特點(diǎn)。微課為學(xué)生提供了真實(shí)、直觀、動(dòng)態(tài)的自然界捕食現(xiàn)象，使學(xué)生迅速獲得了具體形象的認(rèn)識(shí)。隨后，教師利用平板電腦讓學(xué)生玩“抓青蛙”的游戲——在綠色的背景下，有3只綠蛙和3只黃蛙在快速跳動(dòng)，學(xué)生用手指點(diǎn)擊青蛙，比比誰抓得多，哪個(gè)顏色的青蛙多（見圖2）。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，抓住的黃蛙明顯比綠蛙多。有了這樣的親身體驗(yàn)，學(xué)生提出了假設(shè)：綠蛙明顯比黃蛙難抓，這與它的顏色有關(guān);不同的身體顏色是為了適應(yīng)不同的環(huán)境，是生活環(huán)境改變了物種的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

由此可見，微課和互動(dòng)式平板游戲支持下的情境創(chuàng)設(shè)彌補(bǔ)了學(xué)生的認(rèn)知短板，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中激活原有經(jīng)驗(yàn)，獲得真實(shí)體驗(yàn)，從而與自然界保護(hù)色的相關(guān)知識(shí)建立聯(lián)系，并以此來分析不同體色的蛙生存在不同環(huán)境里的原因，為提出合理的假設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

（二）優(yōu)化過程指導(dǎo)，讓方法更科學(xué)

方法的科學(xué)性主要是指實(shí)驗(yàn)方案的合理性，即在猜想或假設(shè)的引導(dǎo)下，綜合利用已學(xué)過的知識(shí)、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法等，以獨(dú)立思考和交流探討的形式設(shè)計(jì)出可行性的方案。在方案設(shè)計(jì)的過程中，需要進(jìn)行分析、綜合、比較、概括等思維活動(dòng)，對(duì)思維素質(zhì)具有較高的要求。但小學(xué)生以形象思維為主，正處于向邏輯思維過渡的階段，因而教師可以利用信息技術(shù)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)的指導(dǎo)過程，讓實(shí)驗(yàn)方法更科學(xué)，實(shí)驗(yàn)方案更具可行性。

依然以《誰選擇了它們》一課為例，學(xué)生需要設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證不同顏色的蛙在不同背景中是否受到身體顏色的保護(hù)。在學(xué)生交流自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，教師借助交互式一體機(jī)的相關(guān)功能，逐步呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案。當(dāng)學(xué)生需要綠色背景時(shí)，教師操控觸摸功能，在頁面上呈現(xiàn)一個(gè)綠色方框，需要黃色背景亦如此操作。學(xué)生要將不同顏色的蛙放到不同背景方框中，教師就利用一體機(jī)選擇、拖動(dòng)、復(fù)制的功能，按學(xué)生的要求放到指定位置，數(shù)量、位置、顏色等都不受限制（見圖3）。

教師在智能技術(shù)的支持下，將實(shí)驗(yàn)方案靈活、直觀地演示出來，可視化地展示學(xué)生的思維過程，不僅可以幫助學(xué)生清楚、形象地向全班學(xué)生闡述實(shí)驗(yàn)方案，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)操作中的錯(cuò)誤或瑕疵，從而進(jìn)一步深入思考，客觀歸因，使實(shí)驗(yàn)方案不斷完善，變得更科學(xué)。

（三）優(yōu)化呈現(xiàn)方式，讓證據(jù)更可靠

證據(jù)呈現(xiàn)是科學(xué)論證的基礎(chǔ)，直接影響了實(shí)證的可靠性。學(xué)生在證據(jù)呈現(xiàn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不清晰、耗費(fèi)時(shí)間等問題。而技術(shù)支持下的教學(xué)環(huán)境能有效破解以上難題，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的呈現(xiàn)方式。

例如，五年級(jí)上冊(cè)的《我們的小纜車》是第四單元的起始課，旨在引導(dǎo)學(xué)生利用自己測(cè)量的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證“拉力大，小車運(yùn)動(dòng)得快;拉力小，小車運(yùn)動(dòng)得慢”這一假設(shè)。每個(gè)小組需要提供3個(gè)數(shù)據(jù)，全班9個(gè)小組共需板演27個(gè)數(shù)據(jù)，大約需要5分鐘。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是一種常見的證據(jù)，數(shù)據(jù)論證也是小學(xué)科學(xué)教學(xué)廣泛采用的一種論證方法。在數(shù)據(jù)論證的過程中需要通過收集全班的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)放大樣本容量，將單一數(shù)據(jù)變?yōu)橄鄬?duì)大數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)的可靠性。針對(duì)板演數(shù)據(jù)耗時(shí)、易出錯(cuò)的弊端，教師將平板電腦引入課堂并設(shè)計(jì)制作程序頁面（見圖4）。學(xué)生在每次實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后就立刻將數(shù)據(jù)輸入頁面，確保數(shù)據(jù)的可靠性;3次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后就能立即提交，耗時(shí)微乎其微。提前完成的小組還可以通過“查看結(jié)果”的按鈕查閱其他小組的數(shù)據(jù)，得到全班的大數(shù)據(jù)，滿足了學(xué)生數(shù)據(jù)分析的需求，提高了課堂教學(xué)效率。

此外，平板電腦的拍攝功能能清晰呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其回放、慢放、快進(jìn)等功能還有力支持了學(xué)生用各種形式呈現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提升呈現(xiàn)的效果，既節(jié)約了教學(xué)時(shí)間，又便于學(xué)生觀察記錄，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

（四）優(yōu)化交流互動(dòng)，讓論證更嚴(yán)密

論證，是指通過實(shí)踐操作取得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)后，與假設(shè)建立聯(lián)系，以判斷證據(jù)是否支持假設(shè)，能否形成合理的科學(xué)解釋。在論證時(shí)一般要面向全班學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)式論述，學(xué)生容易出現(xiàn)突然語塞、思路不清、表述不明等現(xiàn)象。因此，利用信息技術(shù)輔助學(xué)生進(jìn)行論證，可以讓論證過程更有序，表述更清晰，論證更嚴(yán)密。

以五年級(jí)上冊(cè)《光的反射》一課為例，學(xué)生利用手電筒、書本、鏡子和小球來驗(yàn)證反射現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)過程并不復(fù)雜，學(xué)生能順利獲取實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)，但由于光的傳播路線并不能直接看見，學(xué)生難以清晰、有效地進(jìn)行論述。于是，教師為學(xué)生提供了一體機(jī)和相關(guān)軟件，讓學(xué)生把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象拍攝下來，上傳到一體機(jī)上。論證時(shí)，學(xué)生出示有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的照片，借助一體機(jī)的畫筆涂鴉功能，把光線的路徑畫了出來（見圖5），形象直觀地呈現(xiàn)了光的反射現(xiàn)象。便捷有效的智能技術(shù)為清晰完整的交流表達(dá)提供了支撐，為論證提供了更可靠的證據(jù)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

綜上所述，探究性學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)證意識(shí)的重要路徑。教師要立足兒童立場(chǎng)，把握探究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)，充分發(fā)揮信息技術(shù)智能化的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化探究過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，讓假設(shè)更合理，方法更科學(xué)，證據(jù)更可靠，論證更嚴(yán)密，使學(xué)生的實(shí)證意識(shí)在技術(shù)支持下得以有效培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張運(yùn)法，張鋇.小學(xué)科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探討[J].才智，2016（3）.

[2]斯洛塔，林.課堂環(huán)境中基于網(wǎng)絡(luò)探究的科學(xué)教育[M].趙建華，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2015.

[3]高炳林.試論學(xué)習(xí)、載體及其優(yōu)化[J].時(shí)代教育， 2013（12）.

（浙江省桐鄉(xiāng)市濮院小學(xué)教育集團(tuán)翔云小學(xué)

314500）