小學生科學論證能力的初步培養

何燕玲

科學論證能力是學生思維發展的關鍵。在研究實踐中，我們嘗試構建適合學生論證能力培養的教學模式：PCER，即問題（Problem）、觀點（Claim）、證據（Evidence）和推理（Reasoning）。流程為：創設情境，提出核心研究問題（P）;學生經歷從猜想到假設的過程，初步形成自己的觀點（C）;尋找支持觀點的證據（E）;通過推理（R）建立觀點和證據的聯系，回到核心問題，得到結論。

1.提出有價值的問題

提出有價值的問題是開展科學論證的起點。問題的提出依據不同學段，或由教師提出，或在教師的引導下由學生提出。問題有不同的類型：是何、如何、為何、若何。其中，“是何”屬于事實性問題，如“空氣是什么樣的”;“如何”則指向了方法類型問題，如“怎樣證明空氣占據了空間”;“為何”是建立因果聯系的問題，如“為什么陽臺的植物總是向著光生長”;而“若何”則是更具開放性的問題，如“假如你是政府官員，面對人們盲目放生的現象會作出怎樣的決策”等。一個有價值的問題能激發學生的好奇心和興趣，引領思維走向深刻。

有價值問題的提出，可以依據布魯姆的教育目標分類學。布魯姆把認知領域的目標問題分為低階認知目標和高階認知目標，低階認知目標包括識記（Remembering）、理解（Understanding）、應用（Applying），高階認知目標包括分析（Analyzing）、評價（Evaluating）、創造（Creating）。“識記”部分主要是事實性問題，與“是何”類型問題一致;“理解”部分主要涉及怎樣、為什么等問題;“應用”部分體現的是怎樣工作的、如何使用等問題類型;分析、評價、創造則屬于難度大一些的問題，離不開學生的深度思維，因此屬于高階認知目標。其中，“分析”部分也常會問為什么，但比“理解”部分建立的聯系要多且深入，如為什么每晚的月相不一樣;“評價”部分需要學生就看到的事實，從自己已有的積累中，給出判斷或給出合理建議;“創造”位于最高層，是以低階思維掌握的知識概念和方法為基礎，創造出新的發明或新的認識，它與“若何”問題較為一致，開放性最大。只有教師對問題有足夠的認識，才能指導或幫助學生提出有價值的問題，以開展論證。

2.形成對問題的初步觀點

觀點是對第一環節問題的回答。通常情況下，小學生對一個問題表明觀點、做出回答，并不是一件容易的事，因為他們首先要把問題和自己曾經的生活經驗，或者學習經驗建立聯系。有時候，這個過程需要經歷小組或者全班的研討后，才能最終產生一個比過去認識更深入的觀點。甚至，有時為了讓學生形成一個合理的觀點，教師需要對整節課進行重構。因為，學生只有有了自己初步的觀點，才可能進一步進行論證，論證自己的想法是否科學合理，能否針對問題給出科學合理的解釋等。如“空氣有質量嗎”這節課，學生通過對可樂放氣后、質量是否發生變化這一問題進行回答，表明其觀點，但這時候的觀點僅是初始的觀點。而“晝夜交替”一課，圍繞晝夜交替產生的原因，整節課都需要幫助學生建立并完善觀點。從認為晝夜交替與太陽、月球、地球的運動有關，到僅與地球和太陽的運動有關，再進一步將地球與太陽的幾種運動關系弄清楚，至此，晝夜交替現象的觀點也就明確了。

3.尋找可靠的證據支持觀點

觀點不能隨意猜測，而必須是有根據的想法。學生的觀點首先依賴于自己的經歷，即從經驗（生活經驗或學習經驗）中形成對某個問題的觀點。當對觀點進行深入分析時，他們便產生尋找可靠證據的需求。證明觀點正確的證據有時一個就足夠，有時則需要更多。在上“空氣有質量嗎”一課時，有的學生依據生活經驗提出觀點——空氣沒有質量，因為，雖然空氣無處不在，但人們根本感覺不到它有多重，比如，把手伸出來沒有感覺等;有的學生則認為空氣有質量，因為裝著氣體的氣球最終會落到地面上……在全班研討過程中，他們很快發現，基于生活經驗總有令人質疑的地方。于是，他們希望通過工具來比較或測量空氣的質量。但由于空氣質量小，對工具的精確度要求較高，最終基于現有條件，并在不斷探究的基礎上，大家對獲得的證據進行分析，從而選擇最能證明觀點的證據。他們發現，空氣有質量的觀點會隨著證據的出現而可信度不斷增加。證據是為了證明觀點的合理性，因此定性和定量數據都是證據的組成部分。

4.使用推理建立觀點和證據的聯系

將證據和觀點建立起聯系需要靠推理來完成，即推理是證據與觀點聯系起來的一種正當理由。推理通過運用合理的科學概念、原理將二者聯系在一起，以論證這些定性或定量的數據能作為證據的原因。闡述推理的過程往往會讓學生感到很困難，他們需要對證據進行深入地分析。低年級段的學生由于思維能力還不太強，往往需要教師更多的介入指導。以中年級“影子的形成”一課為例，學生的觀點是：影子的形成要滿足有光、有不透明的物體和能接收影子的屏三個條件。他們通過探究蠟燭、燈等不同光源下物體出現影子的實驗，獲得了與觀點有關的證據。當他們運用光沿直線傳播這一概念建立觀點和證據之間的聯系時，就完成了推理過程。推理是整節課的難點，也是重點。科學論證的核心部分就是推理。推理鼓勵學生使用科學概念，闡明證據如何或為什么支撐觀點。

PCER教學模式的構建使課堂教學的思路簡潔清晰，教師容易理解和應用于課堂教學。學生對現象的解釋或問題的解決體現了學習的整個過程。另外，教師通過板書設計，凸顯該模式的重要元素，讓研究過程顯性化，便于學生對整個學習過程進行反思與回顧，開啟元認知學習。

本文系北京市教育科學“十三五”規劃2018年度一般課題“在小學科學探究教學中關注學生的科學論證”（課題編號：CDDB18178）的階段性成果

編輯 _ 張曉震