基于科學論證思維培養的初中科學教學策略

施曉娟

【摘要】當前的初中科學課程缺乏對科學論證思維培養的要求，教學實踐中多是指向對科學結論的理解而不是論證，學生證據意識不足，忽視科學推理過程，“據理力爭”式的反駁較為罕見，科學論證思維尚處于隱性滲透之中。因此，學生科學論證思維的培養已刻不容緩。

【關鍵詞】初中科學;科學論證;思維培養;策略;

科學論證是以科學知識為中介，積極面對問題，對所獲得的數據資料進行解釋和說明，提出自己的論點，反思自己和別人論點的不足并提出反論點，同時能反駁他人的質疑和批判的高級思維能力。美國《K-12科學教育框架》明確將“基于證據進行論證”作為必不可少的科學實踐活動。《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》專門把科學論證作為科學思維的重要組成部分，并提出了較為明確的教學要求。

一、運用歸謬法，辨析前概念

歸謬法是人們常用的一種論證方法，它首先假設對方的論點是正確的，然后從這一論點中加以引申、類比、推論，從而得出極其荒謬可笑的結論來，以駁倒對方的論點。前概念是指學生在正式學習科學概念前，基于自己的生活經驗而對事物形成的一定觀點。若前概念與科學概念相一致，則可成為新的知識的生長點;若與科學概念相悖，則可通過歸謬法，推導出前概念的錯誤原因，加深對科學概念的正確理解，培養科學論證思維。

如在初學電路時，學生會形成“電流經過燈泡以后，會逐漸減小”的前概念。教師可引導學生設計方案：把2只規格相同的小燈泡串聯起來，在小燈泡靠近電源負極的一側串聯2只電流表，測出電流大小。按照歸謬法，應是近電源負極的燈泡比前一只燈泡暗、近電源負極的電流表示數小，而實際是小燈泡亮度相同、電流表示數相同，由此可論證前概念是錯誤的。

又如在學習光的反射時，學生會形成“人能看到物體是由于眼睛發出的光照射到物體上”的前概念。教師可讓學生在黑暗的房間內觀察物體，讓學生形成“伸手不見五指”的實踐體驗。而按照歸謬法推斷，人眼應該能觀察到物體，而實際卻看不見物體，由此可論證前概念是錯誤的，促使學生形成“人眼能觀察到物體是由于物體發出或反射的光導致的”這一科學概念。

在運用歸謬法辨析前概念的過程中，學生不僅可以改變錯誤的前概念，深度理解和建構正確的科學概念，而且可以培養科學論證思維，發展批判性思維品質。

二、閱讀科學史實，領悟科學論證實質

科學史實是初中科學教材內容的重要組成部分，科學史是一部不斷探究、論證科學規律的歷史。教師基于科學史開展論證式教學，可以使學生經歷科學家建構理論知識的過程，即評價資料、提出主張、為主張進行辯駁等，增強對科學本質的理解。

如原子結構模型的發展經歷了道爾頓實心球、葡萄干蛋糕、盧瑟福行星、玻爾量子化、現代電子云模型等階段。教師可提供閱讀資料，并以視頻動態展示盧瑟福行星模型，然后對著名的α粒子轟擊金箔實驗提出如下問題，引導學生論證、批判。

（1）哪個證據否定了道爾頓“原子都是不能再分的粒子”模型主張？（1897年湯姆生發現了電子）

（2）哪個實驗現象可駁斥湯姆生“正負電荷均勻分布”模型主張？（極少數α粒子發生較大的偏轉甚至像是被金箔彈了回來）

（3）絕大多數α粒子穿過金箔后方向不變說明了什么觀點？（原子核很小，原子內部有很大的空間）

（4）極少數α粒子發生較大的偏轉甚至像是被金箔彈了回來說明了什么？（原子的全部正電荷在原子核內，且幾乎全部質量均集中在原子核內部）

又如在探究物體運動的原因時，教師可先呈現伽利略設計的理想斜面實驗，讓學生觀察到球沿斜面向下滾動時速度變大，從最低處沿斜面向上滾動時速度變小。然后改變實驗裝置，如減小右側斜面的傾角后，小球可以滾動得遠一些，把右側斜面放平時，小球可以滾得更遠。在開展實驗時，教師可設置如下問題。

（1）小球在左右兩側的斜面高度一樣嗎？（不一樣）

（2）小球在右側高度為什么比左側低？為什么在水平面滾動時會停下來？（小球受到摩擦阻力的作用）

（3）假如接觸面是光滑斜面，那么小球將怎樣運動？（小球在右側斜面的高度與左側一樣，在水平面上一直做勻速直線運動）

教師可告訴學生，早在400多年前，伽利略就是用這樣的斜面理想實驗，通過科學推理，形成“球不受力作用會一直做勻速直線運動”的證據，并以該證據有力地反駁了亞里士多德“運動需要力來維持”的觀點。

閱讀科學史實，學生能領略到經典實驗的科學魅力，以及科學家勇于探索的科學精神。教師可對教材中的科學史實進行適當的拓展，引導學生基于科學家的視角提出主張、開展論證，鼓勵學生勇于質疑，提出自己的觀點，從而加深對科學概念的理解，領悟科學論證思維的本質。

三、開展探究實踐，提高分析論證能力

科學論證是科學探究的核心，學生參與科學論證活動，能夠增強對科學概念的認識，深化對合理使用證據的理解，提高邏輯論證能力。分析論證是科學探究中的重要一環，在探究實踐中觀察到的現象、獲得的數據，都需要通過分析論證，才能形成科學結論。

如“閉合電路中的一部分導體在磁場里做切割磁感線運動產生感應電流”，其中“切割磁感線運動”是產生感應電流的一個必備條件。為了論證這一結論，教師可引導學生設計實驗，尋找證據。在滿足“電路閉合”“一部分導體在磁場里”兩方面條件時，該導體相對于磁場靜止，電流表指針不偏轉，據此證據可論證“導體靜止不能產生感應電流”。當閉合開關，導線垂直于磁場方向、斜向上或向下做切割磁感線運動時，電流表指針偏轉，而導線平行于磁場方向運動，也即沒有切割磁感線運動，電流表指針不偏轉，由此證據可對比分析論證“產生感應電流需要切割磁感線運動”。然后通過導線靜止而磁體運動，來進一步充分論證“切割磁感線運動是產生感應電流的一個必備條件”這一主張。教師可在此實驗的基礎上，提出“產生感應電流方向與哪些因素有關”“感應電流的大小有哪些影響因素”等問題，引導學生通過小組合作交流，提出探究實驗的方案，尋找證據等來證明結論，當然也鼓勵學生提出質疑。

四、結語

科學論證思維是一類高階思維，它能讓學生體驗科學知識的形成，引導學生用科學家探究問題的方式去思考問題。在初中科學學習階段，教師要結合學生的認知規律和思維基礎，關注學生的思維過程，適度開展適合學生發展的科學論證教學，及時評價并改進論證教學，促進學生科學論證思維的發展，發展學生的科學核心素養。

參考文獻

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