讓思維在科學論證中前行

科學探究不能只停留在形式上，教師在關注學生動手能力的同時，更要關注學生的思維發展。真正的探究應該發生在孩子們的頭腦中，科學課堂教學的重心應該是著力培養孩子的科學思維能力。科學課堂忽視學生思維的現象比比皆是，例如，活動中學生只對觀察的現象特別感興趣，而忘記理性的分析和思考；實驗中教師只注重實驗的操作過程和現象，而忽視對實驗數據的分析和質疑；交流中師生只關注實驗結論的得出，而忽視信息與結論之間所建立的協調關系……缺失了思維參與的探究是盲目的，也是淺薄的，教師在科學教學中既要讓學生充分動手實踐，又要注重發展學生的理性思維。

一、有想法：讓學生帶著自己的觀點進入探究

科學學習的過程不應是一個遵照教師指令進行操作的過程，而應是一個學生不斷運用自己已有經驗進行自我建構的過程。教師要關注學生的前概念，讓學生帶著自己的想法、觀點去思考問題，主動融入學習過程中。

案例：“物體的沉浮”教學片段

（教師在教學前通過演示操作磚塊、木塊在水中的沉浮，明確了操作要求和沉浮的判斷標準，接著出示了小石塊、泡沫塊、回形針、蠟燭、帶蓋空瓶、蘋果、橡皮幾種材料，讓學生預測它們放入水中的沉浮狀況并用“↓”“↑”表示，再用1～2個關鍵字闡述這樣猜測的依據。之后，學生根據自己的生活經驗進行思考，完成預測并說明理由。）

師：你的預測和理由能與大家分享一下嗎？

生：我認為石頭沉，因為比較重；塑料浮，因為很輕；回形針沉，因為它是實心的；蠟燭沉，因為是實心的；帶蓋的空瓶浮，因為是空心的，里面有空氣；蘋果沉，因為是實心的；橡皮沉，因為是實心的。

生：我認為蠟燭是浮的，因為密度小于水。

師：你知道什么叫密度？

生：以前知道，現在不知道了，是在書中看到的。

師：密度這個概念初中科學才會學到。它表示體積和重量的關系，現在我們就用輕重和體積來表示。

生：我認為回形針是浮的，因為它很輕。

生：我認為回形針是沉的，它很小，排開水的體積也很小，受到的浮力也小。

生：我認為橡皮是浮的，因為切開來有一點點空心。

師：你的意思是橡皮的結構比較松，與它的構造有關。

……

師：那我們的這個猜測以及大家的想法對嗎？接下來我們就來領取實驗材料進行驗證。

每一個學生都是一個獨立的生命個體，他們對同一事物持有不同的看法和見解。案例中的教師盡可能地讓每一個學生帶著自己的已有經驗參與到活動中來，給予學生充分的個體學習和集體交流時間，讓每一個學生在探究活動前對“物體在水中的沉浮規律”進行預測，并讓學生充分表達自己的看法，通過生生集體交流，將物體沉浮的原因歸結為：可能跟空心、實心，輕重，體積，材料，密度等因素有關。這是對學生已有概念的測試，也是教學的起點。

在交流匯報中，老師進行適時引導和點撥，引發學生思考，聚焦探究的問題：究竟是什么決定了物體的沉與浮？調動學生積極思維，激發他們的后續探究和個體的理性思維同步發展，即利用證據建立學生自己的科學主張。

在學生科學探究的前測活動過程中，教師指導學生論證需要把握住以下三點：

1.學生有共同思考的問題

在教學中，教師要根據教學的要求設計好有價值的思考問題，并讓學生根據已有的生活經驗有依據地猜想。這要求教師把教材的編排邏輯與學生的認知邏輯有機結合，設計好有梯度的思考問題，引起學生的思考。

2.學生有充分思考的時間

在實際教學中，我們經常看到很多教師提出一個問題后就馬上讓學生發表自己的看法，表達自己的想法，學生缺少獨立思考的空間和時間，最后常常變得“人云亦云”。因此，教師應該保證學生有充足的時間來思考，最好能讓學生用文字或圖畫的方式將自己的想法簡要記錄下來，作為后續深度交流的保障。

3.學生有自己明確的觀點

學生在分享自己的觀點時，教師要尊重孩子，讓他們有充分表達想法的機會。在這個時候，教師不要過于心急，當學生表達不清的時候應該適時給予點撥和引導，不要急于說出教師自己的觀點，而是要讓學生清晰地表達他們對問題的看法，確保學生帶著問題和自己的觀點開展后續的科學探究活動。

二、找證據：讓學生重視有效信息的收集和整理

觀察和實驗是學生探究的核心活動，也是學生進行集體論證前的基礎性活動，更是學生收集信息、尋找證據的過程。因此，在學生的探究活動中，教師要指導學生做好有效信息的收集和整理。

案例：“光的傳播”教學片段

當學生對光是怎樣傳播的形成了自己的觀點以后，教師下發了兩組材料讓學生開展實驗操作，證明自己的觀點。

第一組材料：紙屏、3個紗網、光源。教師讓學生先固定光源和屏，讓光照在屏上，畫出光點；而后，兩個物體不動，依次分別放入3塊紗網擋板，畫出看到的光點，并把這些光點連接起來。思考：如果給你更多的紗網，又會怎樣？把這些點連接起來會怎樣？

第二組材料：老師下發了4套材料，分別是紙屏、肥皂水、光源，紙屏、粉筆灰、激光筆，紙屏、橙汁、激光筆，紙屏、軟管、激光筆，肥皂水、橙汁、粉筆灰提前裝在瓶子里（實驗前將瓶子搖一搖）。讓學生將前3套材料中的三個物體順序擺放，第4套材料可以自由操作，畫出觀察到的現象，并根據現象分析光是怎樣傳播的。

有了明確的實驗操作要求和具體的任務，在活動中，學生變得不再那么亢奮，他們四人一個小組進行觀察、實驗，每個同學采用畫圖的方式及時記錄各自觀察到的現象，得出結論：光是直線傳播的。

在個體記錄的基礎上，老師請各小組在整理完畢活動材料后，花兩分鐘左右的時間在小組內進行交流和展示，形成小組的觀點。

科學教育的核心應該是讓學生在操作過程中學會思辨，缺乏思維參與的科學操作活動，缺乏理性的探究，其教學是低效的。上述案例中，學生帶著問題開展探究活動，他們有明確的目標，能通過畫圖的方式記錄實驗現象，并能根據眾多的現象歸納出小組的觀點。在這個過程中，學生的思維是積極、主動的，彰顯出科學探究活動的價值和意義。

如何有效地讓學生在科學探究活動中收集實驗信息并轉化為證據呢？教師重點要做好以下幾點：

1.組建有效的學習共同體是基礎

在小組探究活動中，我們經常看到個別學生成為了小組的“統治者”，其他學生則淪為“旁觀者”，小組合作學習成了一個或少數幾個人的“表演”，這不是我們所期望的。真正的合作探究不僅僅是學生“坐”在一起，而是真正成為探究學習的“搭檔”“伙伴”，是一個學習共同體，每個學生都要為學習共同體作出自己的貢獻。同時，學習共同體又能幫助學生更好地學習，促進小組成員的共同發展。

2.充分開展實驗前的討論是關鍵

在探究實驗前，教師要引導學生對實驗進行具體化的設計和策劃，這也是學生積極、主動思維的過程，他們需要帶著各自的思考與同學進行充分研討，明確“應該怎樣”“為什么這樣”等問題，從而獲得探究實驗順利進行的關鍵信息，促使科學學習深入進行。

3.提供有結構的實驗材料是保障

上述案例中，教師提供了兩套有層次、有結構的實驗材料，讓學生尋找更多的證據來證明“光是直線傳播的”，教師重點啟發學生在探究活動中關注事實、確認事實、注重實證，促進學生理性思維的發展。

三、論觀點：讓學生建立證據與觀點之間的聯系

教師引導學生研討交流的基礎是他們在觀察和實驗中所獲得的相關證據，研討和交流是學生進行信息加工處理和科學論證的過程。通過交流分享，學生闡述各自的發現、想法，展示研究的數據，顯現各自的思維活動過程。有效的交流研討，還可以培養學生良好的傾聽習慣和質疑精神。但是，在科學課堂上，很多教師更多地重視了“做”的程序，忽視了“思”的過程。在學生的匯報交流中，當學生說出或被“誘導”出結論的時候，他們的探究活動就會被教師無情地“停止”，教師忽視了讓學生在證據與論點之間建立關聯。

案例：“聲音的產生”教學片段

（教師組織學生開展“觀察皮筋振動發聲”的活動后，引起學生對“聲音是怎樣產生的”這個問題進行猜想。之后，教師為學生準備了尺子、鼓、音叉、水、乒乓球、碎紙等，指導敲擊音叉的方法，要求學生用這些物體找到它們發聲時的振動，并及時記錄下來，而后交流反饋。）

師：你們在實驗中發現了什么現象，有什么結論了嗎？

生：用手撥動尺子，尺子會振動；敲鼓，有聲音，用手摸一下，感覺鼓面在振動；輕輕地敲音叉，然后把音叉放入水中，看到水面上一圈一圈地蕩漾開來，說明音叉也在動。

生：我們把碎紙片放在鼓面上，看到碎紙片會上下跳動，說明鼓面在振動。

生：當我把音叉靠近靜止的乒乓球時，它會彈開去，說明音叉也在動。

生：尺子、鼓、音叉在發出聲音的時候都在振動。

師：還發現了什么？

生：物體是多種多樣的，制造聲音的方法也是多種多樣的。

生：無論是什么樣的物體都可以借助聽覺、視覺、觸覺或借助其他物體找到它們發聲時的振動。

師：由此我們可以推斷聲音是由物體振動產生的。

上述案例中，教師給學生提供的探究材料，讓他們得以充分地展開探究，但在交流匯報時，學生發現“尺子、鼓、音叉發聲時都在振動”就馬上給出結論：物體振動產生聲音。什么是振動？尺子、鼓、音叉等物體振動時的狀態是怎樣的？發聲時的物體振動又有什么特點？這些問題，教師沒有引導學生細致而全面地觀察、描述、思考，致使基于證據的匯報顯得過于牽強和蒼白。

實驗探究中的證據是學生建立科學概念的思維素材，教師要引導學生用證據進行論證和解釋，才能有效建構科學概念。所以，在教學中教師要讓學生充分依據自己收集的相關數據開展論證活動，將現象與觀點建立關聯，讓學生在集體論證中歸納科學結論，學會基于證據來質疑問難，樹立“輕易不給孩子下結論”的理念。具體應做到以下幾點：

1.圍繞核心問題，做好論證準備

當學生探究結束后，教師要留給孩子一定的時間進行思考，做好論證的準備。

首先，教師可以組織學生將個人的觀點在小組中進行交流論證，借助科學記錄說明現象和觀點，最終形成小組的論點。科學記錄能幫助學生從實驗中獲取有用信息，讓學生進一步整理信息，形成證據。

其次，教師要指導學生圍繞核心問題進行匯報交流，特別是要用好關鍵性的助學導語。如在前述實驗結束后，教師可以讓學生結合自己的實驗記錄說一說“我們是怎樣做的”“我們看到了怎樣的現象”“基于這樣的發現，我們認為怎樣”等，讓學生充分闡述與論證。

最后，教師要引導學生清楚地表達自己的觀點，可以讓學生用自己擅長的方式來匯報，可以引導其他學生如何傾聽他人的論述，如善于發現不同的意見，進行理性辨析與交流，等等。

2.創設教學情境，提供論證技巧

學生科學論證的過程是基于事實的交流、傾聽、互動的過程，教師要創設“有聲思維”的學習情境，幫助學生理清思維過程。教師對發言者和傾聽者都要提出明確、清晰的規范與要求，并提供適時的幫助。例如，指導學生采用“我們的結論是……，因為我們發現……”“我們的觀點是……，所以認為……”等方式進行論述。同時，引導其他學生認真聆聽，通過“我贊同……，同時我還想補充……”“我不明白你的觀點……你能跟我詳細講講……嗎？”“我對……有一個問題”等句式回應發言的同伴，引導全體學生針對看到的現象及發現的問題進行科學論證。

3.引領證據推理，建立論證邏輯

在學生論證、解釋的關鍵階段，教師要采用恰當的關鍵導學語給予點撥引領，幫助學生學會邏輯推理。具體可分為三個階段：

一是“亮出觀點”階段。教師可以通過“根據實驗現象（數據），你有什么想法”“你為什么這樣認為”等引導式問題，讓學生慎重審視自己的結論是否建立在科學證據之上。

二是“進一步論證”階段。教師可以通過“你們都這么認為嗎”“誰有不同的看法”等批判式問題，鼓勵學生對同學的解釋與結論進行反思、批判和質疑。

三是“形成合理解釋”階段。教師可以通過“大家覺得誰的解釋更接近真實”“你現在是怎么想的”“我們的研究現象（數據）支持這樣的觀點嗎”等反思式問題，引導學生再次思考研究結論是否嚴謹科學。

如果科學教育真正落實在“基于證據進行論證”的科學實踐活動中，教師能夠更多地引導學生關注實踐活動中獲取的事實與證據，并讓學生用證據去分析現象、解釋問題，學生的認知結構就會不斷重組、優化，他們就會不斷糾正和完善屬于自己的科學概念體系，他們的思維能力也會得到不斷的進步和發展。

浙江省寧波市鄞州區宋詔橋小學（315000）