基于論證的科學實驗教學

余逆夢

【關鍵詞】科學教學;科學論證;實驗;提搜論用

一、論證教學概述

近年來，科學論證正逐漸成為國內外科學教育的熱門話題。所謂論證教學，就是讓學生經歷類似科學家的論證過程，理解科學概念和科學本質，并促進思維發展的科學探究教學。經過不斷探索，國內外研究者總結出許多相關的教學模式，其中適用于實驗探究課的有ADI、5E和SWH教學模式等。然而這些教學模式的環節通常包含復雜的論證表達，甚至是多達數輪的科學寫作，這在小學科學教學中是難以實踐的。基于此，筆者將實驗探究課的論證過程分為“提搜論用”4個環節。“提”是起始環節，在該環節中，教師創設情境，了解學生的前概念，幫助其組織語言，提出觀點。“搜”是關鍵環節，在出現觀點沖突后，順應學生的探究興趣，展開實驗，搜集證據，以支持或修改觀點。“論”是主體環節，學生通過文字（實驗記錄單）、語言（匯報、評價、辯論）、畫圖（思維導圖）等方式展開論證，完善觀點，最終形成科學概念。“用”是拓展環節，學生在解釋、判斷、制作等過程中運用論證的結論。

二、基于“提搜論用”論證環節的教學過程

結合“提搜論用”的論證教學環節，筆者將新編蘇教版《科學》六上《蠟燭的變化》一課分為兩個層次、三個活動，分別對應“提搜論用”的不同環節（見表1）。下文，筆者結合本課的三個教學活動，具體闡述論證教學的實踐。

（一）加熱蠟燭

由于學生在四年級就已經學過“物體加熱、冷卻會產生形態的變化”的知識，所以在傳統教學中，很多教師只讓學生提出觀點——根據示意圖說說蠟燭的變化。于是，學生只能基于生活經驗說出蠟燭“變小”“化成蠟油”“發燙”。為了讓學生說出“沒有新物質產生”的觀點，師生會進行機械的問答，牽引痕跡十分明顯。

由于證據搜集是后續論證的基礎，所以教師一定要讓學生親歷這一過程。否則，學生將難以自主形成概念。鑒于此，筆者為學生提供模具、大蠟塊、金屬勺、塑料刀、火柴、酒精燈等材料，讓他們自己制作一個蠟燭。有了切、加熱、冷卻蠟塊的體驗，學生能細致觀察并描述出：用刀切，大蠟塊會碎開;加熱后變成透明蠟油;冷卻后凝固成蠟燭等現象。他們不僅注意到蠟燭的體積、重量、本質等特征始終沒變，還能提出“蠟燭還是蠟燭，沒有新物質產生”的觀點。

（二）點燃蠟燭

1. 提出觀點：精設問題，保持連貫。

提出觀點要與搜集證據保持連貫性。教師要從學生的視角出發進行引導，讓學生意識到其觀點可能存在不足或缺乏說服力，需要通過實驗搜集更多的證據進行完善或證明。為此，筆者先讓學生基于經驗說說蠟燭燃燒的變化，然后播放視頻，視頻中天平兩端放有等質量的兩根蠟燭，一根燃燒，一根不燃燒，這時學生發現天平放燃燒蠟燭的一端慢慢翹起。該設計可以突出蠟燭的質量變化，學生不僅能說出“有一部分蠟燭可能飛走了”，還會急于探究“飛”走的是什么，這時教師就可以帶領學生“攔”住“飛”走的物質，并通過實驗檢測它們是什么。

2. 搜集證據：聚焦有效證據。

科學論證是基于證據的，只有聚焦有效證據才能對觀點進行解釋說明。然而在有些實驗中，學生或因無法正確完成復雜操作而不能觀察到現象，或因實驗現象繁多而被無關現象“帶偏”，這都會使學生無法準確得出結論。如本課，學生在觀察將干燥燒杯斜罩在火焰上方時，記錄的現象有：燒杯變熱、燒杯底部變黑、火焰傾斜且變弱。這些現象確實是實驗產生的，但過多關注它們對發現“產生了水”這一現象沒有任何幫助，還會導致論證環節無法進行。

為了提高證據搜集的有效性，筆者不僅拍攝微視頻示范實驗操作，還在實驗記錄單上重點標注觀察對象。如此，學生就不會被繁雜的現象迷惑，而是清晰記錄下“燒杯底部變黑了”“燒杯內壁有水汽”“澄清石灰水變渾濁”等現象。

（三）綜合加熱、觀察變化

1. 展開論證：設置合理跨度。

教學實踐表明：有些結論的得出要進行多層思考，要求學生根據現象在大腦中迅速完成論證的全過程是不可行的。如在本課的傳統教學中，學生根據現象填寫實驗單上“推測蠟燭發生的變化”一欄時，要么停留于現象描述，要么糾結于熔化，覺得加熱和點燃沒有區別。其實，由現象到結論需要經過一系列的思考：觀察現象;推測是什么物質;思考燃燒前有無這些物質;得出結論——燃燒產生這些物質。在本課教學中，筆者降低思維難度，將實驗單中“推測蠟燭產生的變化”改為“推測這是什么物質”，從而幫助學生逐步得出結論。

2. 運用論證結論。

經歷了一系列的論證后，學生終于形成科學概念，但這還不是科學論證的終點，最終還要運用論證所得的概念，進行解釋、判斷、制作。這需要教師通過設計問題、創造情境、提供材料等方法創造運用論證結論的機會。

本課教材僅提供圖片，然后讓學生判斷圖中屬于哪種變化。教學時，筆者發現，即使學生知道要根據是否有新物質產生進行判斷，也常因為對這些變化不熟悉而判斷錯誤，進而動搖其對剛剛形成的科學概念的認可度。因此，筆者將這些變化過程以多組對比圖、視頻、演示實驗等方式提供給學生，然后讓其進行判斷。

總之，在“提搜論用”的論證環節中，教師應該在課前對學生的前概念有大致了解，在課上幫助學生精煉語言，適時將觀點分類，以免學生進行冗余論證，偏離課的主題。