推理論證下的科學課教學體會

沈佳丹

《小學科學課程標準》強調，科學課學習要“以生活中的科學為邏輯起點”，學會對一些自然現象的成因進行假設，學會對得到的科學結論進行驗證，運用科學知識對自然現象進行說明和解釋，培養小學生具有初步的比較、判斷、歸納、分類、想象、概括等思維能力，形成“基于證據進行判斷推理、解決問題和進行質疑”的科學態度。從課程標準中，我們不難看出基于證據的推理論證的重要性。

2011年7月，美國頒布了《K-12科學教育框架：實踐、跨領域概念和核心概念》，它提出八個實踐內容：提出問題、建立和使用模型、設計和實施調查研究、分析和解釋數據、利用數學和計算思維、建構解釋和設計解決方案、基于證據的論證和獲取、評估和交流信息。這八個實踐內容更加接近了科學教育的本質和核心——推理論證。北京教育學院的金娜老師說過，科學論證作為一項重要的科學活動，其內涵就是利用證據建立科學的理由，以支持科學的主張。由此可見，證據是學生推理的延伸，是科學論證的條件，是學生建構科學概念的基礎。

學生進行推理論證活動需要證據的支持，讓學生學會分析和收集證據，是科學素養的要求之一。在科學課中，我們通常可以通過課前搜集資料和課堂觀察、實驗獲得證據。但在當前的科學課堂中，教師普遍發現學生存在不能將搜集到的有效信息轉化為證據的問題。例如，在教學《生的食物和熟的食物》一課時，學生進行了“觀察生熟馬鈴薯和煮雞肉”的實驗后，教師提問學生：“熟的食物有這么多好處，為什么有些食物我們還是選擇生吃？”很多學生都提出自己的觀點：“食物煮熟會有營養流失。”但教師再追問哪些是營養流失的證據時，學生卻支支吾吾，說不清楚了。于是教師接著引導學生關注實驗中雞肉和水的變化。經過這樣的引導后，學生才能將實驗觀察到的現象作為有效的證據：肉變白了，有香味了;水里面有油，脂肪流出來了;肉上有泡泡，有些肉漂起來了;水變白了;燒杯壁變黃了;容易切開了……而遺憾的是，大多數學生只能把其中的一兩點作為證據。那如何讓學生更有效地將從實驗現象中搜集到的信息轉化為證據呢？

對此，筆者簡述幾點看法。

一、提供直觀、形象的證據，幫助學生進行推理論證

這里所說的證據可以理解成一些現象，它包括學生在自然界、在生活中觀察到的，也包括在實驗室進行實驗時觀察到的。小學生的思維從以具體形象思維為主要形式逐步向以抽象邏輯思維為主要形式過渡，但他們的抽象邏輯思維在很大程度上仍是直接與感性經驗相聯系的，具有很大成分的具體形象性。因此，教師提供研究證據的要求，應是具體、形象、直觀的，而不能是粗略、抽象、需要反復分析的。如，筆者在教學五年級上冊第三單元的第一課《地球表面的地形》時，教學的一個重點是了解家鄉的地形。在第一個班級教學的時候，筆者使用了一張舟山的航拍圖，認為已經能很清晰地表明是丘陵地形了，但是學生的反應卻是模棱兩可，說什么的都有。那么是不是圖片的問題呢？在第二個班上課的時候，筆者換了一種材料：google地圖。它的特點是有海拔顯示和可調換視角。當筆者調好視角呈現給學生的時候，他們毫無疑問地認為舟山的地形是丘陵，因為海拔都在500米以下，起伏平緩。也有學生提出舟山還有一些小平原，并能說出他找到的證據。根據這個課例不難發現，航拍圖沒有具體的海拔特點，視角不能改變，學生就很難從中抓住地形特點，從而推理出舟山的地形。這樣的證據對學生來說就是比較抽象的、難以分析的。而google地圖提供了具體的海拔和可變的視角，學生能比較清晰地找到證據，推理出舟山的地形。

二、采用問題導向的交流匯報方式，有利于呈現學生的推理過程

問題導向是數學課解決應用題常用的方法。它是指學生從題目的問題出發去尋找哪些是有用的條件，從而借助條件解決問題。筆者認為科學課也可以借鑒這種模式。教師過去習慣性地讓學生匯報實驗結果，學生將實驗結果一條一條地念出來，花的時間長，還無法體現學生的推理過程。于是筆者在課堂上采用了問題導向式的匯報法，就是根據研究的問題結論并結合得出結論的證據來進行匯報。五年級上冊第四單元第一課《我們的小纜車》，主要研究拉力大小與小車運動的關系，根據墊圈的數量分成4組，每組要重復做3次，這樣就有了12個數據。如果每個數據都匯報是沒有多大效果的，于是筆者請同學匯報的時候圍繞三個問題進行：（1）拉力與小車速度的關系？（2）你根據哪些數據得出這個結論？（3）為什么選擇這些數據？通過三個問題的交流，學生推理的過程一目了然，同樣墊圈的三個數據取了中間數，對比墊圈數量和小車行駛時間，得出墊圈越多小車行駛越快的結果。從這個課例中看出，問題導向式的交流能很好地體現學生的推理過程。這種方式對于數據表格式證據的推理匯報比較適合，長期采用這種方式，學生讀表的能力會有很大的提升。

三、將證據和觀點建立協調關系，使證據呈現方式更加合理

通過大量的課堂實踐，筆者發現學生在轉換信息為證據的過程中，其實是需要觀點來進行指引的。因為有了觀點的指引，學生才能找到最合適的轉換方式和途徑，從而使得證據呈現的方式更加有效、合理。例如，在《我們的大豐收》一課中，學生要將兩個多月來的關于鳳仙花的信息分析整理出來，分清哪些是有效的證據，哪些是無效的干擾，需要進行分析判別。這時就可以借助圖表的方式，比如，可以用柱狀圖來統計鳳仙花種子的數量。這樣可以使枯燥的數據可視化，極大地方便了學生對數據的解釋。而在《擺的快慢》一課中，由于“單擺實驗”獲得的數據較多，這時教師可以引導學生用折線圖的形式，來進行證據統計，這樣就能使得“影響單擺速度的因素”更加顯而易見。用維恩圖來整理證據，就可以更加清楚地反映兩種事物相同和不同的關系。它的優勢是事物特點突出、直觀感強等。

四、鼓勵學生對推理的過程和結果進行質疑和反思

科學實驗探究需要經歷提出問題—猜想與假設—制訂計劃—進行實驗搜集證據—交流和匯報—質疑與反思等一系列環節。在這些環節中，質疑和反思經常被遺忘或者由教師來進行。其實，教師可以把這個環節交給學生自己操作，這樣能完善整個探究推理活動。學生通過質疑推理，能發現得出的結論和過程是否存在缺失和不足，從而及時修正或改進實驗。學生還可以反思這次推理的優點，并借鑒到以后的探究活動中。筆者在教學《種子發芽試驗（二）》時，當匯報到空氣對種子的影響時，很多學生在交流環節中說，沒有空氣的一盒發芽了，有空氣的一盒也發芽了，沒有空氣的一盒芽發得更好，所以種子發芽不需要空氣。筆者心里一沉，這個結論和正確的結論完全相反啊！正當筆者準備把正確的結論告訴學生時，一位學生站起來說：“可是我看了資料，種子發芽是需要空氣的，我們的結論是不是有問題？”這樣其他同學也就七嘴八舌地討論了起來。有學生說：“是不是空氣沒有抽干啊？”有的說：“看來水下也是有空氣的，我們可以把種子放在袋子里，袋子抽掉空氣。”“是啊，我們可以用家里的真空袋的抽氣機！”……很快經過討論，學生找到了改進的方案。質疑和反思，可以促使學生對自己的論證過程進行分析回顧。

“冰凍三尺，非一日之寒。”提高學生的思維推理能力，是一個長期的過程。如果在課堂上教師能秉持“發展學生思維”的理念指導學生開展活動，相信科學課的活動會產生更大的效益，定能為學生的終身幸福打下堅實的基礎。基于科學課程的重要性，要求每一位科學教師都應該對科學這一學科有一個全新的認識。只有我們真正意識到科學這門學科的重要性，從心底真正喜歡上這門特殊、有趣的學科，才能真正投入科學學科的教育教學改革中。