用科學思維解密科學研究中的問題

彭瑞琳

摘 要：在青少年進行科學研究的過程中經常會出現各種各樣的情況。如何針對這些問題進行適時地輔導，對癥下藥，讓學生跨過這些門檻，順利進入科學的殿堂呢？從研究過程的四個階段展開討論，就研究過程中學生經常出現的一些問題，用具體的實例來演示科技輔導員應如何指導學生用科學的思維解決問題。

關鍵詞：科學思維；解密困難；研究

在科技不斷進步的今天，越來越多的老師和家長都意識到青少年科學素養、科學思維的重要性。家長們不再只把眼光放在語數英上，開始嘗試著讓孩子跨進這神奇的科技海洋里。努力培養青少年的科學素養，培養其探究能力，力求其成為探究型人才。

在小學階段，開展科學研究活動是很受學生歡迎的。有趣的研究、新奇的實驗，都吸引著廣大青少年。但由于學生的年齡特定，知識水平差異，在研究過程中會出現各種各樣的情況。如何針對這些問題進行適時地輔導，對癥下藥，讓學生跨過這些門檻，順利進入科學的殿堂呢？

科學研究主要可以分成四個階段：第一階段是計劃和設計；第二階段是開展探究；第三階段是分析整理數據；第四階段是總結結論。對一個成果的研究，這四個階段缺一不可，某一環節出現的問題往往會影響整個研究，也會打擊學生的積極性。所以，作為科技輔導員，孩子們在這四個研究過程中出現各種各樣的問題，需要老師來引領和指導。下面就研究過程的四個階段中經常出現的一些問題，用科學的思維進行解密。

一、把握主題，細化主題

1.把握不準，主次不分

第一階段：計劃和設計是整個科學研究的起步階段，學生在研究初期總是十分興奮的，對于需要研究的主題興趣十足，往往因為急于開展研究，忽略了全面的分析，一下子就把主題的方向弄錯了。

例子：探究如何除去冰箱里的異味。

學生設計：（1）把榴蓮放入冰箱內，然后放入不同的物質進行吸味，每隔1小時聞一下冰箱里的氣味?？纯茨姆N物質能用最短的時間把冰箱里的氣味去掉。（2）放置不同的會發出味道的材料，在冰箱內放置1周以上，看看哪種會出現腐爛，發出更大的氣味。

從例子中可以看到，第2項設計已經和本研究的主題出現了偏離。材料腐爛和除異味沒有必然的聯系。學生在設計時沒有去考慮這樣的設計是否和主題有關系，遇到這樣的情況，教師應就具體的設計進行分析，和學生共同理解研究主題的內涵，從而定出更適合的計劃。

2.反對面面俱到，堅持一專多能

面面俱到是學生在研究的第一階段里經常會出現的問題。學生對于研究主題的熱情導致了他們想探究的內容更加豐富全面，增加多項研究，務求獲得更多的數據，在學生看來這才是認真的研究。但正是因為如此，往往會使研究的主題不突出，沒有中心。

例子：用中藥的方法除螨的研究。

本來的研究方向是利用中草藥進行驅趕或滅殺螨蟲。在研究的過程中，學生通過資料收集后了解到原來螨蟲是人類許多過敏的源頭，所以，提出要研究如何讓人類不會螨蟲過敏的研究，要求加入原研究中。

無論是用中草藥進行驅趕螨蟲還是人類的螨蟲過敏現象都是值得研究的好課題，但假如將兩個方面都一起研究，就會顯得沒有主題。教師可以與學生溝通分析，引導他們理解，在做科學研究的時候，必須循序漸進，避免貪多嚼不爛。

二、大膽實驗，小心求證

實踐是檢驗真理的唯一途徑，在青少年的科學研究活動中，實驗是必不可少的環節，而且也是青少年最喜歡的環節。學生總是很喜歡做實驗，在學生的心目中經?；孟胫趯嶒炇易鰧嶒灥拇碳ず蜆啡?。但如何在實驗過程中培養學生的創新能力、分析能力、動手能力和嚴謹的科學態度呢？

1.公平測試，控制變量

在科學實驗中，控制實驗條件是常用的重要方法之一。但很多時候，學生對于實驗中可能出現的各種影響因素的認識還停留在表面，未能看清事情的本質，所以，在進行試驗時經常會忽略了一些可能會影響試驗結果的問題。

例子：怎樣的鞋底最容易除掉粘住的香口膠。

在實驗中，學生考慮到兩個方面的因素：（1）鞋底與香口膠的接觸面積。（2）鞋底材料與口膠的關系。并且根據這些因素設計了不同的實驗，例如，用很多種不同鞋底的鞋子進行實驗。但發現實驗的結果沒有十分特定的指向性。

從例子中可以看出，學生的確已經進行了科學的思考，他們所提出的兩個因素也是很重要的，但假如在實驗過程中不對一些其他可變的因素進行控制，那么，導致了實驗的結果不明顯，影響最終的結果。假如在這個研究中，在兩個實驗開展時，充分考慮到鞋底表面的形狀和粗糙程度就會使實驗更加精確。由于學生的年齡特點，導致他們知識面較窄，科技輔導員應充分注意學生的特點，適時進行指導。

2.規行矩步，銳意創新

科學研究本來就是一個矛盾體，既需要大膽創新，同時態度也必須嚴謹。在引導青少年進行科學研究時，我們既要鼓勵學生創新科學思維，也要培養嚴謹的科學態度。學生在探究過程中，通常都很有創意地想到一些新方法，但在真正實踐時就太過隨心所欲，容易犯一些科學性的錯誤。

例子：研究節能玻璃是否能讓空調節能。

這是一個在實驗室內的模擬實驗。學生很有創意地想到用冰塊來代替空調，將冰塊放入用節能玻璃和非節能玻璃制造的箱子里進行觀察。用太陽燈進行照射，通過觀察哪塊冰塊最快融解來判斷結果。

從例子中看到，學生的創新點子是教師沒有想到的，由于沒法用真的空調來做實驗，所以采用了冰塊模擬的方法。但學生只是想到了直觀地觀察冰塊的溶解，并且只是看冰塊下面紙巾的濕潤程度進行判斷，在科學實驗中不夠嚴謹。其實該實驗最好的方法是用溫度計進行記錄，并根據分段時間記錄的溫度的變化，用數字來說明問題更科學、更直觀。因此，教師在和學生共同設計實驗時，應不斷提醒學生有關科學實驗的各項規范，用嚴謹的科學態度進行研究，用數據來支持結論，讓創新點子走得更遠些。

三、科學思維，理性分析

實驗是科學分析的載體，數據是科學分析的支持。在青少年科學研究中，學生往往都太重視實驗而忽略了對數據的分析，其實數據分析的過程才是訓練科學思維的重要環節。實驗后會出現大量的數據，但并不是所有的數據都是有用的，如何在大量的數據中篩選排序，從中找出有用的數據，教師應關注學生的分析過程，引導其科學思維的有序形成。

在科學研究過程中，教師會要求學生先進行假設，然后再進行實驗。但在實驗結果出來后，往往和學生的預設是不一致的。學生傾向按他們已有的想法來解釋結果，尤其是當面對與原理論相反的數據時，常常用含糊不清的解釋來說明，避免與自己原認知沖突。

例子：研究不同布料的隔熱效果。

在實驗中，學生用各種不同顏色的布料覆蓋盒子測量溫度，其中對比組就是不用布料覆蓋直接測溫度。在學生的原有概念中，認為覆蓋布料的盒子一定比沒覆蓋的盒子要溫度低，但結果則相反。學生因此而質疑是否實驗數據出現錯誤，仍堅持原概念。

例子中出現的問題經常在各種研究中出現，特別是對于青少年，實驗與原始概念不合，導致學生質疑自己的實驗結果。教師在輔導過程中應關注學生該方面的問題，堅持用數據說明問題是一種科學的態度。遇到這樣的情況，教師不妨和學生挑選部分實驗重做，通過再次實驗，讓學生明白實驗數據的重要性，用數據說明問題，讓學生尊重實驗的結果，保持實驗的真實性。

科學研究是訓練學生科學思維、創新思維、動手能力的好途徑。但在輔導學生研究過程中，我們看到他們大都著重科學探究中“動手做”的過程，忽略了根據事實證據來建立解釋的過程?？萍冀處熞m時地輔導，正確地引領可以讓學生走少點彎路，在解決困難的同時，讓學生建構新的知識，內化科學的思維方式。讓科學的思維帶我們一路前行！