在概念建構中培養學生推理論證能力

余京華 周雪芳

【摘 要】科學思維的發展與科學概念的建構是相輔相成、相互促進的關系。作為科學思維的重要組成部分，推理論證能力應該在概念建構的過程中得到發展。在教科版《科學》四年級下冊第二單元第6課《導體和絕緣體》的教學中，教師應“精選實驗材料，豐富學習體驗；優化記錄方式，展現思維路徑；改變教學方式，培養探究精神；巧用提問方式，助力思維發展”，由此幫助學生建構概念，提升推理論證能力。

【關鍵詞】小學科學；概念建構；推理論證；科學素養

《義務教育科學課程標準（2022年版）》突出了課程育人宗旨，著力發展學生的核心素養，包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面。“概念是思維的基本單元，思維的結果是形成概念和做出判斷?！笨茖W思維的發展與科學概念的建構是相輔相成、相互促進的關系。作為科學思維的重要組成部分，推理論證能力應該在概念建構的過程中得到發展。然而，綜觀當前的科學課堂，可以發現，許多教師只著眼于知識概念的落實，忽視了學生推理論證能力的發展。如何在概念建構的過程中發展學生的推理論證能力？以教科版《科學》四年級下冊第二單元第6課《導體和絕緣體》為例，教師應以學生為主體，設計層層遞進的教學活動，在幫助學生建構概念的同時，發展學生的推理論證能力。

《導體和絕緣體》一課旨在引導學生探究常見材料的導電性，即利用簡易電路檢測器檢測不同材料的導電情況，基于檢測結果得出結論并建構導體和絕緣體兩個主要概念。教學中，筆者首先帶領學生運用演繹推理的方法明確檢測材料導電性的步驟，再讓學生經歷“比較—分析—分類—抽象—概括”的過程，初步形成概念，最后引導學生運用歸納推理的方法鞏固概念，并用所學知識服務生活（如圖1）。這樣的教學有利于學生推理論證能力的發展。

一、精選實驗材料，豐富學習體驗

歸納推理和演繹推理是邏輯思維的兩種方式。認識活動中，人們總是先接觸個別事物，而后推及一般事物，又從一般事物推及個別事物，如此循環往復，使認識不斷深化。歸納推理是從個別事物到一般事物，演繹推理則是從一般事物到個別事物?？梢?，要發展歸納推理和演繹推理兩種思維能力，必須以大量的事實作為依據。教師應在教學中利用合適的材料，豐富學生的真實體驗，幫助學生對事物的規律進行歸納推理和演繹推理。

（一）改進器材，拓寬認知范圍

教材建議使用電路檢測器來檢測物體的導電性，但在實踐中，電路檢測器的靈敏度不夠，無法檢測出水、人體等的導電性。為了幫助學生獲取證據，構建導體、絕緣體兩個概念，筆者對實驗器材進行了改進，在課堂上引入了靈敏度更高的人體導電球，并連上導線。人體導電球不僅可以檢測人體的導電性，還可以檢測水、油、泥土、醋、鹽水等物質的導電性，能夠拓寬學生的認知范圍。實驗中，筆者將待測液體裝在透明瓶子中，在瓶子兩頭打孔，并在鐵質小棒上涂上電容膠，解決了液體不方便檢測、導線上容易留下殘留物等問題，具體如表1。

（二）豐富材料，助力課堂探究

本課主要引導學生經歷“比較—分析—分類—抽象—概括”的思維過程建構概念。為了幫助學生建構導體和絕緣體等概念，筆者選擇了具有代表性、生活性的典型材料，幫助學生進行探究。

1.選擇代表性材料，助力學生探究

代表性材料包括多種導體材料，如鐵、銅、鋁等，也包括多種絕緣體材料，如布、木頭、塑料、紙等。這些材料能夠幫助學生通過求同歸納，找到導體和絕緣體的特征。

2.選擇生活性材料，激發認知沖突

在準備材料時，一方面，要選擇學生熟悉的材料，讓學生根據生活經驗進行預測。另一方面，要考慮選取學生熟悉但容易預測錯誤的材料，如水、泥土、油、醋等，使學生的思維在認知沖突中不斷攀升。經過這樣的學習，學生能夠突破自己的前概念，提高分析、歸納能力。

二、優化記錄方式，展現思維路徑

記錄單就像一個指路牌，可以提供“做什么”“怎么做”“記什么”“交流什么”等方面的指導，是教師指導學生學習的工具，也是學生進行自主探究的階梯。有效的記錄單能發揮學習支架的作用，展現思維路徑，幫助學習者提升學習效果。學生在實驗過程中進行觀察、比較、歸納、分析，在記錄單上記下學習過程，并用記錄單輔助思考和表達。

（一）優化記錄方式，助力課堂表達

本課教材提供了記錄單，筆者對此進行了修改。如表2所示：預測欄要求學生對物體接入電路后，能否使小燈泡亮起來作出預測，采用“√”或“×”的方式進行記錄；檢測欄由原來的兩次變成現在的三次，凸顯了嚴謹求實的科學態度；實驗結果“是否容易導電”同樣采用“√”或“×”的方式記錄，更加直觀明了。這樣的記錄單符合學生的認知水平，能夠幫助學生在小組討論中更有條理地進行表達。

（二）有序呈現材料，助力推理分析

教師應精心安排材料呈現的先后順序，為學生搭建推理的腳手架，讓學生的思維可視化。記錄單要求學生對物體接入電路后能否使小燈泡亮起來作出預測，體現了學生對物體是否導電的初始認知，為后續的概念建構打下了基礎。通過實驗，學生得出了“有些液體可以導電，有些液體不可以導電”的結論。在此過程中，學生不斷突破思維定式。

如：大部分學生利用生活常識預測水能導電，通過實測發現水確實能導電；部分學生認為醋是不導電的，但通過實驗發現醋也是能導電的。至此，學生經過歸納推理，得出了“液體都能導電”的結論，進而運用演繹推理，判斷油的導電性。許多學生認為因為油是液體，所以油也是能導電的。但是實驗證明，油不能導電。這又刷新了他們剛剛建立的認識：油雖然是液體，但油并不導電。由此，學生得出結論：不是所有的液體都能導電。其概念建構的過程如圖2。

三、改變教學方式，培養探究精神

為改變以往課堂教師一人唱獨角戲的填鴨式教育模式，同時打破匯報交流環節“說者表意不清，聽者似懂非懂”的尷尬局面，筆者在研討環節利用信息技術為學生搭建生生互動平臺，培養學生的探究精神，體現了以生為本的教學理念。

（一）呈現照片，展示思考痕跡

探究過程中，學生的思維活躍，獨立思考能力不斷增強。教師在巡視過程中要留心學生的操作和記錄情況。本課活動中，學生經歷了多次預測，思維能力不斷提升，但他們對于預測的價值和意義的理解依然停留在淺層。在碰到事實與自己的預測出現沖突的情況時，學生往往會修改預測結果，導致預測失去意義。對此，教師可借助手機等設備的拍照功能，幫助學生回憶實驗過程并及時引導學生。教學過程如下。

師：大家在實驗過程中，是怎么預測的？為什么這么預測？

生：我先預測一種材料的導電性，然后用實驗進行驗證，接著繼續預測，再用實驗進行驗證，這樣結果更準確。

生：我是先預測所有材料的導電性，再用實驗一一驗證，這樣速度更快。

師：你們說的都有道理。老師拍下了一份記錄單（呈現在屏幕上），請記錄單的主人來說說看。

生：我是先預測一兩種材料的導電性，然后用實驗驗證，接著預測剩余所有材料的導電性，再用實驗進行驗證。我認為先驗證一部分材料的導電性，再預測剩余材料的導電性，學習效果最好。比如，一開始我預測錯了醋的導電性，后來經過推理，我知道像這樣的液體可以導電。

生：我贊同他的觀點，有了前面的經驗，后面就預測得更準確了。

師：對醋的預測為什么劃掉又重寫？

生：因為開始預測錯了醋的導電性。

師：預測錯了能不能改？

生：不能改。改了就失去預測的意義了。

（二）研討交流，培養探究精神

從學生匯報的記錄單來看，學生檢測的結果與預測的結果不盡相同，主要涉及油、醋、泥土等材料。這些材料有的是學生不太熟悉的，有的是成分相對復雜的。經過小組上臺演示，臺下學生可以清楚地觀看整個實驗過程。在質疑與求證的過程中，課堂研討逐步深入，學生逐漸形成共識，他們的探究精神得到了培養。

四、巧用提問方式，助力思維發展

通過實驗，學生獲得了充足的證據。要利用這些證據建構概念，就要進入科學探究的原理解釋階段。這個階段是學生思維活動最為活躍的階段，是開展歸納推理和演繹推理的主要階段，也是概念建構最為關鍵的階段。教師應精心設計問題，讓學生經歷“比較—分析—分類—抽象—概括”的思維過程，提升學生的邏輯思維能力。

（一）問題引領，助力學生建構概念

筆者首先帶領學生根據實驗結果對物體進行分類——能使小燈泡亮的材料和不能使小燈泡亮的材料，再通過問題鏈不斷揭示概念。筆者用板書呈現了學生的思維發展過程。

問題1：左側這些物體接入電路后能使小燈泡亮起來，它們有什么相同點？

問題2：怎樣的物體才能讓燈泡亮起來？

不斷的追問促使學生找到了這些物體的共同特征：能導電。學生初步形成概念：能導電的物體叫導體，不能導電的物體叫絕緣體。

問題3：如果往木頭上澆水，濕掉的木頭能導電嗎？

學生認識到：在不同的環境下，絕緣體也可能變成導體。最終學生得出結論：容易導電的物體叫導體，不容易導電的物體叫絕緣體。至此，學生完成了概念建構。

（二）演繹推理，幫助學生鞏固概念

教材中的拓展環節其實是一個鞏固概念的環節，用到的思維方法是演繹推理。2022年版課標在課程理念中提到：重視師生互動和生生互動，引導學生對所學知識和方法進行總結、反思、應用和遷移，促進學生自主學習和合作學習。在鞏固概念的教學中，筆者設置了如下問題。

問題1：手機充電器的哪個部分由導體材料做成，哪個部分由絕緣體材料做成？你是怎么判斷的？

大部分學生能夠試著用“因為容易導電的物體叫導體，插頭部分容易導電，所以插頭部分是導體”這樣的三段論推理句式來表達自己的想法。同時，學生也得出了“導體的作用是將電輸送到人們需要的地方，而絕緣體恰恰相反”的結論?？梢?，這不僅是一個演繹推理的過程，也是一個通過語言將思維向外呈現的過程。

問題2：仔細觀察這個充電器，你覺得使用者應該注意哪些方面？

筆者提供的是一根使用時間較久且已經出現明顯破損的數據線。學生表示這樣的數據線容易出現漏電情況，存在安全隱患，不宜使用。通過本環節的學習，學生不僅掌握了科學概念，還聯系了生活，形成了安全用電的意識。

小學科學教學中，培養推理論證能力的重要性不言而喻。教師應基于學情和學生身心發展的規律，以層層遞進的教學活動幫助學生建構科學概念，提升推理論證能力，由此發展學生的科學核心素養。

參考文獻：

［1］沈曉英.基于概念建構和思維能力協同發展的教學設計［J］.教學月刊·小學版（綜合），2018（5）.

［2］葉寶生，王靈華，劉春梅.基于邏輯的小學科學教學設計［M］.長沙：湖南科學技術出版社，2019.

［3］張紅霞.科學究竟是什么［M］.北京：教育科學出版社，2003.

［4］喻伯軍.小學科學教學關鍵問題指導［M］.北京：高等教育出版社，2019.

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

（1.浙江省龍泉市教育研究培訓中心 2.浙江省龍泉市西新教育集團）