基于证据意识培养的学与教的设计

基于证据意识培养的学与教的设计
物理教学中引导学生进行科学探究的核心是科学方法和科学态度的培养.科学探究包括提出问题、猜想假设、设计实验、收集数据、评价交流等环节，而在这每一步中都包含了一个重要的因素：证据意识.也就是说，对于合作中的学生，我们除了要知道他在每一个环节中的具体主张外，还应当要求他说出提出支持这些主张的证据.证据是材料、数据和理由的总称，“基于证据的科学探究”才是一种有“根”的探究，这样的课堂才能称为理性的课堂.
为达到这个目的，探究教学应基于学生证据意识的培养设计教学，保障学生对证据的关注；应基于学生的实际行为改善教学，促进学生证据意识的发展；应采用评价优先的策略，来促进学生证据意识培养目标的达成.下面，以“物质的密度”教学为例阐述具体的做法.
一、教材分析——分析探究任务，确定学习目标
鉴于探究教学中的证据意识是指“学生在科学探究过程中有目的的关注证据的探查活动和体验行为”，而活动的载体是教材中的探究活动，活动的根本目的是达成对“证据支持主张”的心理认同.因此，教学设计中的教材分析应着眼于主要探究活动进行分析.要明晰活动中提出问题、猜想假设、设计实验、收集数据、评价交流等环节证据意识的要求，并将这些要求具体叙写为可观察、可测量、可评价的学习目标.
“物质的密度”（苏科版）的教材分析
本节的主要任务是通过探究“质量与体积的关系”这个核心问题，发现“同种物质的质量与体积的比值是一定的，不同种物质的比值一般不同”，从而“诞生”密度的概念.值得称道的是，教材用“质量与体积的比值”作为密度的定义，这是重视学习经历并主张探究发现的一种体现.教材内容在编排上，用“区分表面被涂成相同颜色的铁块和塑料块”作为问题提出的背景；以“探究质量和体积的关系”作为目标达成的途径.学习后应达成如下要求.
1.通过“如何区分表面被涂成相同颜色的铁块和塑料块”的讨论，提出需要研究的问题——“质量和体积有什么关系”，并体会“有依据”的提出问题的价值.
2.能根据已有经验，有依据地对“质量与体积的关系”进行猜想.
3.能够设计出实验操作的草图（测量一组质量和体积），并能逐步完善并表达出改善的理由，直到“能选两种不同的物质，每种物质各选三个体积不同的长方体”来完成实验.
4.会同时使用天平和刻度尺测量质量和体积，能如实记录数据.
5.能从可靠、易用的测量数据中归纳出质量和体积的关系（比值法或图像法），得出密度的定义和公式.
6.阅读瑞利的故事，了解瑞利“不放过实验中细微的差别从而发现氩元素”的经历，体会“如实记录实验数据”的重要性.
二、评价促学——设计评价量表，组织学生自评和教师互评
有了学习目标之后，通常我们总是急于确定要教什么内容、安排什么样的活动、选择什么样的材料，却没有澄清我们期待的学习结果是什么样的，这往往使我们无法确定教学设计是否适合，也无法确定学习目标是否实现以及学生对核心概念的理解是否达成.采用格兰特·威金斯的“逆向设计”就不存在这些隐忧：先确定教学目标，然后找到目标达成的证据（评价量表），最后根据目标与评价再设计教学活动.与传统的教学设计相比较，这种课程设计方式旨在使教学的设计过程成为促进学生理解教学内容、培养学生理解能力的过程（见图1）.
要理解核心知识，就需要对知识的来龙去脉进行质疑、对得出结论的依据进行审视，这些行为需要证据来支持，同时也是培养证据意识的契机.为此，先设定评价方案，以此来促进学生对教学的理解以及伴随而行的对证据意识的认同.我们设计的评价量表如表1.
三、教学组织——设计探究活动，促进理解发生
为保证学生证据意识渗透的有效性，在探究过程的设计中，要依据学习目标系统设计探究活动，预设教学活动的设计意图要与评价量表高度吻合，进而达到以评促学的目的.
“物质的密度”的教学过程设计
活动一：区分颜色相同的物体：木块、铁块、塑料块
（教师）取颜色相同、形状一样的木球和铁球（俗称铅球）.
问题1.如何区分哪个是木球和铁球？
（学生）用手掂一掂.感觉轻的就是木块，质量大的就是铁块.
（老师）请学生上台试一试. 成功后，请学生带上眼罩，手托一塑料小盘，先放质量大的塑料块，再放质量小的铁块.学生会认为前一次（质量大的）是铁块.
师：能否判断出哪块是塑料，哪一块是铁？
学生2：不能.只凭质量大小是不能鉴别物质的.
师：为什么睁眼就可以呢？
生：睁眼可以看到体积的大小.
师：有意思.为什么要收集质量和体积这两个信息才能鉴别出它是铁块还是塑料？
请学生上黑板，画出5kg铁球的大小（如图2乙）（教师再分别画出略大和略小的两个图，如图2甲和丙）.学生会认为甲的体积太小，丙的体积太大.
师：针对这个现象，你能提出一个值得研究的问题吗？
生：对于一种物质构成的物体（如铁块），质量与体积是不是有一定的“匹配”关系？
设计意图：学生通过对情境的思考能提出问题：对于一种物质，质量与体积有一种对应关系.情境就是一种依据，对情境的思考和追问，就可以提出有价值的问题.
活动二：探究质量和体积的关系
1.猜想与假设
问题：（结合一模一样的硬币）质量和体积会有什么关系？说出你的依据.
（老师）提供三堆硬币，依次为一枚、两枚、三枚.帮助学生进行猜想.
（学生）当体积增大为原来2倍时，质量也增大2倍，即“质量和体积的比值”是一定的，故认为质量和体积成正比.
设计意图：学生能够依据自身的经验或者教师设置的情境说出：同种物质，质量与体积成正比.与此同时，掌握“判断质量与体积是否成正比的方法——质量和体积的比值是否不变”，它既是一种判断方法，也是一种实验设计的依据.2.制订计划与设计实验
（老师）请学困生画出他的实验方案（图3）.
问题1.你为什么要这样画？
生：分别测量出质量和体积，所以需要选择一个铁块.选择长方体，便于体积的测量.
改进1：（中等生）既然要找到质量与体积的关系，只有多测几组才能发现“质
量和体积的比值是否不变”（图4）.
改进2：（优秀生）找到这个关系可靠吗？别的物质还存在这样的关系吗？（图5）
设计意图：一是能够运用比值法的设计思想，知道要研究质量与体积是否成正比就要去观察“质量与体积的比值”是否发生变化；二是在实验中能够在教师的引导下设计、改进实验方案.以学困生的设计为毛坯，让学生在讨论中完善成为精品. 优秀生引领改进，中等生理解为什么改进，学困生知道了怎样改进.陈述改进依据的过程，既是学生学会学习的过程，也是学生思维发展的过程.
四、促成反思——抓住关键事件，提升证据意识对“问题数据”的处理
老师在巡回中发现有一个实验小组对其数据很不满意.数据如下：
教师请他们把数据展示给大家看，的确得不出“正确结论”.原来，他们使用的天平其标尺的分度值为0.5g，选用的木块本身的质量又很小，故而有这么大的误差.教师请学生对此进行评价.有学生赞赏他们如实记录数据的态度，更多学生给出了减小误差的方法.最后，这一组决定放弃木块，换用铜块来做；与此同时选用分度值为0.2g的天平.最后得到的数据既可信又可靠还可用，他们觉得很满意.
借此机会，教师邀请大家阅读材料，谈谈对“瑞利故事”的理解.
证据意识是探究行为的“根”，在实际教学中，我们需要关注“根”的生长与呵护.具体来说，就是要抓住课堂上的关键事件，展开讨论，引发震动，促成反思，让“寻找证据并解读证据”成为一种学习方法，进而通过不懈的努力，把这种意识转化为一种科学态度、一种科学精神.
五、结语
为促进证据意识的培养，评价是一种有效的手段.这种评价是一种为了学习的评价，通过评价的诊断、导向功能，帮助学生树立证据意识，帮助教师改进教学策略，从而达成学与教的共同发展（见图6）.
在实施的初期，我们发现学生的自我评价效度很低.有教师说，这样的评价有用吗？应把这些评价点编成对应的题目，然后来评价学生的证据意识形成状况.不过，经过讨论，我们还是坚持让学生自评.学与教的中心是学生，要培养学生的证据意识，就要进行自我评价的引领.经过对“自我评价”中评价点“清晰性”的改进，发现学生自我评价的真实性在增强.只要相信学生，就能改进学与教.这是我们对证据意识培养的信心，也是对课堂改革的信心.。