新課標背景下科學推理教學的理解與實踐

史加祥

摘要 新頒布的科學課程標準將科學推理作為科學思維的重要組成部分，科學推理需要在科學探究實踐中培養與落實。小學階段的科學推理較為關注歸納推理與演繹推理，兩種推理方法統一在學生的科學學習與認知過程中，既相互對立又相互依存。在充分理解的基礎上，進行基于推理的差異設計與實踐、接續設計與實踐，對融入科學推理的探究實踐活動過程進行探索，明確歸納推理與演繹推理教學之間的差異，為新課程標準的落實和學生核心素養的發展提供借鑒。

關? 鍵? 詞 科學課程標準 科學推理 歸納推理 演繹推理

引用格式 史加祥.新課標背景下科學推理教學的理解與實踐[J].教學與管理，2023（08）：57-60.

2022年4月，教育部頒布了《義務教育科學課程標準（2022版）》（下稱“新課標”），明確了科學課程要培養和發展學生的核心素養，以科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任等組成的核心素養需要在科學課堂教學中落實，而科學思維作為核心素養的重要組成，需要與科學探究實踐活動充分融合，發展學生模型建構、推理論證、創新思維等思維能力。推理是小學階段重要的科學思維方法，如何基于“新課標”理解推理的內涵？如何基于推理開展教學設計與實踐？與科學推理教學相關的很多問題需要在實踐中尋找答案。

一、科學推理教學的多視角理解

科學推理是科學學習的重要方法與培養目標，從“新課標”出發并充分借鑒已有的研究理解科學推理，是教學實踐的基礎。

1.科學推理的“新課標”理解

“新課標”將推理與論證合并表述，推理論證主要指“基于證據與邏輯，運用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，建立證據與解釋之間的關系并提出合理見解”[1]。從“新課標”的表述可以看出科學推理主要是指運用分析與綜合、比較與分類、抽象與概括、歸納與演繹等方法對收集的信息與證據進行梳理，是承接學生探究實踐，形成高級思維不可或缺的中介過程，也是學生核心素養目標能否達成的關鍵。

對“新課標”中科學推理方法的學習要求進行梳理后可以發現，不同學習階段的具體發展要求存在差異，在低年級重點發展的科學推理方法僅為比較、分類，且發展要求較低。明確提出科學推理學習要求的是在高年級階段，并且將科學推理分解為歸納推理和演繹推理，科學推理能力的發展指向學生在真實情境中解決問題的能力。當然，這并不意味著在低年級階段不需要發展學生的推理能力，而是需要從學生的認知與思維水平出發，進一步厘清不同階段學生推理能力的發展表現，認識科學推理能力的發展與其他思維方法之間的關系。

2.科學推理的思維過程理解

很多研究從邏輯思維的角度對不同探究過程涉及到的科學推理類型進行了對應，在問題解決、概念建構與轉變等過程中會應用到歸納推理、演繹推理、溯因推理、因果推理和類比推理[2]。小學階段的科學思維與認知主要遵循兩條路徑：一條路徑是歸納推理，也就是從個別到一般，另外一條路徑是從一般到個別，也就是演繹推理。兩種推理方法統一在學生的科學學習與認知過程中，呈現出既相互對立又相互依存的特點[3]。

演繹推理是從已知的科學觀點、概念和理論出發推導出特定事實與結果的過程，是從一般到特殊，從抽象到具體；歸納推理則是從已知到未知，從特殊到一般，從例子、現象到一般觀念或理論的過程[4]。兩者雖然不同但并不矛盾，對科學學習有著巨大的價值，作為互補的思維與方法幫助學生在探究與實踐中解決問題。

3.科學推理的水平進階理解

對科學推理水平進階的研究眾多，視角也各有差別，有研究者選擇了科學推理中的數學演繹推理、模型推理和數據推理，并與探究過程結合形成科學推理的進階發展水平。

也有研究將科學推理作為一個整體能力，從提出問題、設計實驗、證據評價、推理與得出結論等方面對科學推理表現進行分析與梳理[6]。還有研究從科學方法的角度出發，對歸納推理與演繹推理進行分階段表現水平的梳理，不同表現水平的劃分基于不同的視角，需要根據實踐進行再加工與再建構。

二、科學推理教學的設計與實踐

科學推理教學在科學課堂中一直存在，其中又以歸納推理的教學居多，對于科學思維的發展，兩種主要推理方式有著不同的價值，需要進行針對性的設計與實踐。

1.歸納推理與演繹推理的差異設計與實踐

在進行推理教學時，選擇學生熟悉的科學現象或概念是很重要的，因為學生的經驗與已有認知會影響科學教學的效果，所以要避開高度抽象的科學概念，體現理解歸納推理與演繹推理在教學設計上的差別。在借鑒的基礎上[7]筆者選擇了上海遠東版《自然》教材三年級第一學期第三單元“隨處可見的材料”中“金屬”的內容進行教學設計比較（見表3）。學生在生活中經常接觸金屬，對金屬的特征也有一定的了解，但是對金屬的類型和特征的認識并不全面。

2.歸納推理與演繹推理教學的接續設計與實踐

基于歸納推理的教學包含了一系列的教學方法，如常見的探究式學習、發現學習、基于問題和基于項目的學習等，雖然教學流程和具體教學要求存在差異，但是這些方法有著共同的特征，最為突出的是都以學生為中心，也就是讓學生構建自己對科學理解的現實版本，而不是簡單地接受教師提出的版本。然而不管在哪種教學方法中，歸納與演繹推理都是交織在一起的，需要教師的指導與幫助，更需要教學前的充分設計。

“蒸發”是上海科教版教材三年級第一學期“水的三態變化”中的學習內容，主要是讓學生知道只在水的表面發生的水變成水蒸氣的過程叫水的蒸發，影響水蒸發快慢的因素有水的溫度、空氣流動的快慢、水的表面積等。在對學情、學習內容和學習目標分析后設計探究活動，并將歸納推理與演繹推理的方法融入到教學設計與實施中，在前后接續的活動中幫助學生整體理解“蒸發”，理解科學推理的思維方法過程。

（1）歸納推理教學：“水去哪里了？”

歸納推理教學首要是從學生熟悉的生活現象出發，目的是調動學生的已有認識與經驗。教師在教學之初設計了很多真實生活情境與現象（如圖1），情境的呈現采用了不同的方式，既有文字、圖片、視頻等，也有現場演示的現象與情境，多樣的情境引發學生思考并總結現象發生的原因，對“水去哪里了”進行思考與分析。在情境與現象的呈現中包括了“蒸發”和非“蒸發”兩種類型，在學生個體觀察和小組討論的基礎上，逐步形成對“蒸發”的認識與觀點。

隨后教師設計了問題“這些水為什么會被蒸發？”然后根據學生的討論與回答進行探究實踐活動，如將同樣材料的布剪成大小相同的布片，用同樣的水將布片浸濕，然后將布片改變形狀后放置到不同的地方，記錄布片干燥的時間（如圖2）。在探究后學生對結果進行分析，對影響蒸發快慢的因素進行歸納，包括溫度、空氣流動、水的表面積等，在探究實踐后引導學生對歸納形成的觀點和歸納形成的結論進行聯結，對水的蒸發產生整體認識。

隨后，教師設計了實踐活動二，為學生提供了情境和實踐的數據等（如圖3），讓學生在閱讀和小組討論中，通過實踐活動進一步分析數據，得出結果，在直觀體驗與認識的基礎上，利用科學思維方法對各種信息進行加工，對形成的觀點與模型進行科學建構，在歸納推理學習后對“蒸發”有了更深的理解。

在此教學過程中，教師可以根據學生的理解情況評估是否需要設計其他的探究實踐活動，通過不斷的歸納推理，在理解科學觀念的同時，形成科學的科學思維方法，促進其他能力素養的發展。

（2）演繹推理教學：“別讓水跑了！”

以往的教學在歸納推理教學結束之后就結束了，科學觀念形成之后的應用與遷移沒有得到足夠的重視，基于學生建構完成的觀念與概念的演繹推理教學沒有被納入到教學設計中。在“水去哪里了？”教學后，教師接續設計了“別讓水跑了！”的探究與實踐活動，目的是讓學生在理解蒸發概念和明確影響蒸發快慢的因素后進行思維的再加工、方法的再領悟。

在教學的開始，教師呈現了上節課歸納形成的觀點與概念，然后出示了雨量器的內部結構圖片，并提出“雨量器的設計與蒸發之間是否存在關系”的思考問題，讓學生利用概念進行分析與演繹。

在學生自我思考和小組討論交流后，學生從影響蒸發快慢的因素出發對雨量器的結構進行了分析，總結出太陽光、風等外界因素會加快雨水的蒸發，進而影響測量的準確性和科學性，學生在演繹中對蒸發的理解進一步加強。隨后教師引導學生研究其他學生制作的雨量器，從蒸發的角度對其中存在的問題進行分析，思考如果考慮蒸發因素，制作雨量器需要怎樣再設計和改進，理解雨量器作為科學測量儀器，在制作與使用過程中需要關注科學性，避免造成學生理解上的困難。

在教學的最后，讓學生在小組中回顧整個學習過程，并交流結果，進一步討論實踐過程中產生的問題。在持續的探究實踐中，學生充分運用已形成的概念對情境、現象和事物進行演繹推理，在學以致用的過程中全方位地促進學生核心素養的發展。

科學推理作為科學思維的重要組成部分，可以融入常規教學中培養與發展，也可以圍繞不同的推理類型開展基于推理的教學，還可以與數學或其他學科進行跨學科教學，不同的教學組織方式都需要對科學推理進行多元與深入的理解。在“新課標”的落實中需要教師從學生的實際出發進行實踐并提供可供借鑒的經驗與路徑。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：5.

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[4] Singh N K，Yadav A K.Inductive and Deductive Methods in Mathematics Teaching[J].Journal of Engineering Research and Application，2017，7（11）：19-22.

[5] Abate T，Michael K，Angell C. Assessment of Scientific Reasoning：Development and Validation of Scientific Reasoning Assessment Tool[EB/OL].（2020.10.31）[2022.06.02].https：//doi.org/10.29333/ejmste/9353.

[6] 左成光.小學生科學推理能力及其影響因素研究[D].重慶：西南大學，2018.

[7] Bilica K，Flores M. Inductive & Deductive Science Thinking：A Model for Lesson Development[J].Science Scope，2009：36-41.

［責任編輯：陳國慶］