科學論證視角下的學生思維能力培養

◇石媛媛（江蘇：南京市百家湖小學）

科學論證是科學思維能力培養的方法和途徑之一。課堂中學生圍繞具體問題發表主張，用論證的方式闡述自己的和評價他人的觀點，形成思維交鋒，達成共識，最終將探究形成的觀點運用于生活。在此過程中，促進了知識的內化，發展了學生的科學思維能力。

科學論證是個人引用數據或資料支持自己或反駁他人論點的過程。科學論證能力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。科學論證對發展學生科學思維具有重要意義，可實現科學探究中活動、知識、思維的統一與平衡。本文對科學課探究活動中的現狀進行分析，嘗試從科學論證的視角出發，對科學探究中學生思維能力的培養進行研究并提出建議。

一、當下科學課堂探究活動中常見的問題

《義務教育小學科學課程標準（2017版）》倡導探究式學習，認為科學探究是獲取科學知識的主要途徑。“提出問題、做出假設、制訂計劃、搜集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價”八個要素反映了科學探究的基本過程，是科學最核心的特征。但當下科學課堂探究活動中，往往存在以下幾種問題。

（一）將科學探究等同于“活動”或“玩”

科學課的顯著特征就是活動眾多，尤其是低年級的科學教學中經常出現“玩”，如玩小球、玩泥巴、玩磁鐵，玩各種東西，且玩法各異。只要進入討論或者分組實驗環節，教室里立刻人聲鼎沸，熱鬧非凡。但科學課堂教學應更關注學生思維的發展，而不能僅停留在“做”“動起來”的淺層狀態。浮躁的情緒不利于注意力的集中，往往錯失實驗中關鍵的證據。學生在高分貝的自我表達下，完全不顧及傾聽同伴的意見。

（二）探究過程中淡化科學知識

在課程改革的浪潮中，部分老師矯枉過正，追求形式，導致科學知識過于淡化，甚至缺失。如在蘇教版三下《聲音的產生》一課教學中，有的教師為學生準備了多種發聲材料，學生敲打、摩擦、碰撞，忙得不亦樂乎。教師問學生在什么情況下會產生聲音，當有學生說出“振動”的時候，教師便迫不及待地得出結論，進行總結。其實，不少學生對聲音產生的原因還處于原始認識階段，對“振動”的意思僅停留在記憶層面，很難深入理解，更不用說遷移應用了。

（三）不關注探究目的，流于形式

當下的科學課堂總是一帆風順，學生按部就班完成實驗步驟，早已習慣于“預測和實驗結果相一致”。當實驗結果和其他組不同時，缺乏數據意識，不愿深究數據偏差的原因，缺少反思甚至沒有實事求是的態度。歸根結底，是忽視了科學探究中的科學論證，忽視了基于證據構建自己主張的理性過程。

（四）忽視學生的思維發展

科學探究總目標要求學生在探究過程中“初步了解分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法，發展學習能力、思維能力、實踐能力和創新能力，以及運用科學語言與他人交流和溝通的能力”。課堂中教師更多關注的是學生的操作、觀察、比較、描述等顯性活動，對分析、比較、概括等內隱的思維活動缺乏明確要求。

二、科學論證是科學探究活動的重要內容

科學論證反映了在科學研究中，能基于獲得的證據構建自己的主張并進行爭辯的過程。這一方面體現了科學依賴于證據的重要思想，另一方面強調學生之間的互相爭辯，通過交鋒不斷反思，更新和優化主張，達成最佳共識。科學論證是科學探究中的一種核心實踐方式，兩者關系非常緊密。

從探究活動的階段性上說，在由情境產生的問題的引導下，學生思維開始啟動，進而提出自己的想法，實現第一次論證。觀點誕生以后，學生基于自己的想法設計實驗，證明想法正確與否；收集證據后，跟同伴解釋、說明，能夠接受質疑，提出反駁。思維伴隨著科學論證過程的始終。

從學生的學習行為上說，課堂中學生的直覺性思維往往經不起追問。而經由分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、演繹等思維行為，將信息加工為自己的認知后，學生才能有依據、有邏輯性地說出自己的看法。無論是看不見的大腦中的思維加工，還是經由語言、文字、符號呈現說明自己觀點，都屬于論證的過程，也是真正意義上的探究。

三、科學論證課堂的一般性結構

（一）具體情境，引發真實問題

創設科學問題情境時，應結合學生年齡特點、興趣愛好、生活經驗和學習經驗，是否有動腦思考的空間等。以蘇教版二下《栽小蔥》一課的教學為例，通過測查前概念發現，大部分學生根據生活經驗認為植物的生長“非土不可”。課堂上，學生卻發現生長在土里未及時澆水的小蔥葉片色澤發黃、葉片細軟，小蔥整體挺括程度差，生長跡象、新鮮程度遠不及水培組。有了細致的觀察為基礎，教師要求學生盡可能全面比較、分析，將其不同之處一一列出，清楚地描述出來。于是，自然就引發思維沖突，呈現了真實的問題：“為什么會有這樣的現象？小蔥生長需要什么條件？”

（二）大膽假設，初步形成觀點

科學的猜想不是憑空產生的，應該是有根據的且必須具有可驗證性。這就需要教師多問“為什么”“你是怎么想的”，鼓勵學生做出有依據的假設，學生才能將觀察到的現象與可能產生的原因，建立起因果聯系。

實際教學中，有些探究問題會有多種假設，教師應盡量做足“預案”，引導學生逐一體驗探究求證的過程。學生提出的假設中，也有可能出現課堂中無法探究求證的，教師需引導學生甄選，識別出有意義的、有針對性的、有操作性的假設，促使其找到適合探究的“假設”項目。

（三）小心尋證，支撐現有觀點

學生在自己想法的基礎上設計實驗，通過收集與分析信息獲得證據，證明自己的想法正確與否，并在證據的基礎上，經過推理得到結論。在四上《導體和絕緣體》一課的教學中，學生在預測、討論之后，安裝檢測裝置，檢測生活中的一些物品是否容易導電。小組匯報中，有的小組小木棍不能導電，但其他小組發現他們的小木棍接進檢測器時，小燈泡卻亮了。組間檢查材料發現小木棒有干、濕之分。為什么濕的小木棒就容易導電？有部分學生想到了水，但將檢測器兩端放進水里，小燈泡并沒有亮，課堂上出現了僵局。有學生用生活中的經驗如噴泉旁的告示牌“小心觸電”來證明水是導體，立刻就得到了同伴的響應，指出看過的新聞中提到有不法分子在池塘邊“電魚”。學生開始尋找各種辦法證明水容易導電，如在水中加鹽、增加檢測器的電池、更換靈敏度高的檢測器……這樣的設計已不僅僅是指向結果的發現，更是要找出所有可能的方法作為證據，支撐自己的想法。他們通過不同方法收集證據，得到相同結果，最后歸納總結得出結論：導體和絕緣體是相對的，在條件改變的情況下，絕緣體也可能成為導體。這樣的結果，也是對本節課概念的升級。

問題是探究的核心，真正的科學探究不僅是一個引導學生探索問題的過程，更是一個引導學生不斷發現新問題、展開新探究的過程。問題的層層深入，激發了學生的探究欲望，促使其全身心地投入探究。

（四）積極論證，有效表達交流

學生通過對實驗數據、證據的分析、處理，建立起邏輯關系，支撐自己或反駁他人觀點。在表達、交流、質疑、批判、解釋、反思中更新優化主張，歸納總結出規律。一份完整、詳細的論證記錄能起到很好的指引作用。在探究實驗中，可通過記錄，層層遞進，收集一系列證據，形成完整的證據鏈。記錄的形式可以多樣，除了紙筆記錄外，圖片、文字、視頻都能幫助完善觀點，提高論證的質量。

四、科學論證對發展學生科學思維能力的意義

新課程標準的修訂有三個基礎：基于概念的、基于學習進階的和基于科學思維的。科學概念是在科學事實和科學現象分析的基礎上形成的，是事實性的認識和經驗經過學生思維加工形成的概念。某種程度上說，借由觀察、實驗操作獲得的信息，如果沒有經過思維加工，只能算作對現象的了解，不能形成概念性、概括性認識。科學論證也是概念形成與發展的過程，促進知識內化，發展科學思維能力。

（一）以生為本，培養思維的主動性

“學生是學習和發展的主體”是新課標的基本理念之一。教學中，教師應根據不同的教學內容積極創設情境，引起學生認知沖突，引導學生主動探究，不局限于固定模式，啟發學生積極思維，培養其有形成主動想法的能力。

（二）反復論證，推進思維的深度

在實驗方案產生的過程中，小組之間往往會產生分歧，主張不同才有論證的必要性和迫切性。小組成員各抒己見，對實驗工具進行改進，對實驗步驟進行補充，完善細節，對實驗設計不合理之處提出質疑……通過先組內后組間的集體論證，最終獲得全班認可的實驗方案。

（三）多角度論證，培養思維的靈活性

在論證的過程中，學生可以通過類比推理，尋找解決問題的新方案；也可以通過新舊知識的結合解決難題，強調論證的說服性和不同論證主張的互動，敢于質疑同學的觀點，同時也能有理有據地維護自己的觀點。科學是可以“證實”和“證偽”的，其都是科學論證的過程。

在科學課堂中，寬松的學習氛圍有利于學生打開思路，暢所欲言，在積極論證中提升科學探究活動的效能。此外還應重視課堂評價，形成合理的評價體系，最終從理論走向實踐。■