基于證據(jù)，提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力

河北隆化縣教師發(fā)展中心教科研室 （068150） 白艷華

在小學(xué)學(xué)科中，科學(xué)是一門比較獨特的學(xué)科。因為相對于語文、數(shù)學(xué)等文化學(xué)科而言，在科學(xué)課堂中學(xué)生學(xué)到的是自然科學(xué)知識，經(jīng)歷的是與自然科學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)過程。由于科學(xué)學(xué)科沒有太大的應(yīng)試壓力，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會表現(xiàn)出更高的熱情、更強烈的學(xué)習(xí)興趣。在這樣的情況下，小學(xué)科學(xué)教師不能只滿足于激發(fā)學(xué)生淺層的學(xué)習(xí)興趣，而要讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣從淺層走向深層，進而發(fā)展他們的科學(xué)學(xué)習(xí)力。

培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)力是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的一個重要任務(wù)。具有科學(xué)學(xué)科特征的學(xué)習(xí)力，可以稱之為科學(xué)學(xué)習(xí)力。它在科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)中，一方面表現(xiàn)為學(xué)生能夠主動運用科學(xué)知識去解釋自然現(xiàn)象；另一方面表現(xiàn)為運用科學(xué)知識與原理去判斷自然事物。盡管小學(xué)生的認知能力相對薄弱，所掌握的科學(xué)知識也相對膚淺，但是他們一旦建立了屬于自己的科學(xué)認知和方法認知體系，就能夠主動運用到生活當(dāng)中。這種運用實際上就是學(xué)習(xí)力的一種體現(xiàn)。需要注意的是，學(xué)生一旦形成了良好的科學(xué)學(xué)習(xí)力，就可以反過來作用于科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，他們能夠在積累生活經(jīng)驗以及科學(xué)知識的基礎(chǔ)上，進一步探究新的科學(xué)知識，從而讓自己的科學(xué)知識積累與科學(xué)素養(yǎng)提升都呈現(xiàn)出螺旋式上升的趨勢。這是一種理想的學(xué)習(xí)狀態(tài)，也是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)力不斷提升的體現(xiàn)。

那么在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，如何有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力呢？關(guān)鍵就是要讓學(xué)生在科學(xué)知識建構(gòu)的過程中尋找證據(jù)。所謂證據(jù)，是指一種事物對于另一種事物的證明關(guān)系。從證據(jù)到科學(xué)結(jié)論的得出，會有一個相對復(fù)雜的過程。在這個過程中，學(xué)生需要分析證據(jù)，需要尋找證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，需要基于證據(jù)以及它們之間的邏輯關(guān)系去判斷，并得出新的科學(xué)結(jié)論。實踐證明，只有經(jīng)歷這樣的過程，才是真正的科學(xué)學(xué)習(xí)過程，也只有在這樣的過程中，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力才能得到切實發(fā)展。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識，引導(dǎo)學(xué)生主動收集證據(jù)、應(yīng)用證據(jù)、反思證據(jù)。證據(jù)支持論點，證據(jù)佐證猜想。有了證據(jù)，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)就能“有根有據(jù)”“有理有據(jù)”。這樣的科學(xué)教學(xué)能有效發(fā)展學(xué)生的論證能力，提升學(xué)生的論證品質(zhì)。科學(xué)要用事實說話，要用數(shù)據(jù)說話。證據(jù)，能提高學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的卷入度、能見度和可信度。總體而言，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注證據(jù)的過程，實際上就是引導(dǎo)學(xué)生分析證據(jù)，并在應(yīng)用證據(jù)的過程中發(fā)展邏輯思維的過程。科學(xué)學(xué)科最本質(zhì)的特征就在于邏輯，而證據(jù)正是邏輯最主要的表征方式。通過證據(jù)的呈現(xiàn)與應(yīng)用，學(xué)生可以更好地認識到科學(xué)概念之間的關(guān)系，而這種關(guān)系的建立，奠定了學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)力提升的基礎(chǔ)。

一、收集證據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識

收集證據(jù)是科學(xué)探究的要素之一，在小學(xué)科學(xué)中表現(xiàn)為搜集實驗材料、采集實驗數(shù)據(jù)等。但在收集證據(jù)的過程中，我們常常可以發(fā)現(xiàn)存在著證據(jù)失真、模糊、膚淺甚至虛假等問題。因此，教師在教學(xué)時首先要讓學(xué)生認識到證據(jù)的重要性，讓學(xué)生能主動摒棄偽科學(xué)和假描述等觀念。證據(jù)意識，不僅僅表現(xiàn)為學(xué)生能主動收集證據(jù)，也不僅僅表現(xiàn)為學(xué)生能主動用證據(jù)來支撐自己的觀點、反駁他人的觀點，更表現(xiàn)為學(xué)生能對自己收集到的證據(jù)進行審視、考量、反思。這才是真正意義上的證據(jù)意識。

比如，教學(xué)教科版科學(xué)五年級下冊《沉浮與什么因素有關(guān)》一課時，學(xué)生的猜想眾多，有物體的沉浮與質(zhì)量有關(guān)、物體的沉浮與體積有關(guān)等。學(xué)生猜想的依據(jù)是他們在生活中觀察到的一些生活現(xiàn)象。這些生活現(xiàn)象有的能促進學(xué)生的認知，有的卻阻礙他們的認知，成為一種迷思概念和相異構(gòu)想。為了轉(zhuǎn)變學(xué)生的錯誤觀念，筆者在教學(xué)中向?qū)W生提供一些材料，并引導(dǎo)學(xué)生做實驗，使實驗成為學(xué)生得出科學(xué)結(jié)論、獲取科學(xué)知識的重要證據(jù)。

［實驗1］材料有小石塊、泡沫塊、回形針、蠟燭、帶蓋的空瓶、蘿卜、橡皮等。教師引導(dǎo)學(xué)生先將這些物體按照體積排序，放入水中進行實驗；再按照質(zhì)量的大小排序，放入水中進行實驗。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，物體的沉浮與體積和質(zhì)量都有關(guān)系。

［實驗2］材料有水槽、體積相同質(zhì)量不同的小球、體積不同質(zhì)量相同的正方體等。教師引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法進行實驗。實驗結(jié)果顯示，體積相同、質(zhì)量大的物體容易沉，質(zhì)量相同、體積小的物體容易沉。

［實驗3］材料有水槽、小瓶、沙子若干、報告單等。通過實驗，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：體積大、質(zhì)量小的物體容易浮，體積小、質(zhì)量大的物體容易沉。

通過這三個實驗，學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己在生活中形成的關(guān)于“物體的沉浮與什么因素有關(guān)”的認知，有些是值得深入思考的。如果說學(xué)生憑借自己的生活經(jīng)驗，能夠做出初步判斷的話，那么通過一些定性的實驗來進一步驗證自己的判斷是否正確，實際上就是一個收集、整理證據(jù)的過程。這個過程對培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識，有著重要的促進作用。實際上，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，構(gòu)成學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)證據(jù)的不僅有實驗材料，還有實驗現(xiàn)象。證據(jù)是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的原點，也是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的重要載體、依托和媒介。可以說，沒有證據(jù)的支持，科學(xué)研究就會成為不可能。在科學(xué)學(xué)習(xí)中，觀察、實驗、調(diào)查、查閱資料等活動都可以幫助學(xué)生收集證據(jù)。通過證據(jù)，學(xué)生能提出科學(xué)、合理的猜想，并積極地進行驗證。因此，收集怎樣的證據(jù)以及怎樣收集證據(jù)都決定著證據(jù)的效度，在科學(xué)學(xué)習(xí)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

二、應(yīng)用證據(jù)，提高學(xué)生論證能力

科學(xué)學(xué)習(xí)，從某種意義上來說，就是以證據(jù)為起點，以學(xué)習(xí)目標(biāo)為歸宿而進行的科學(xué)論證過程。論證，就是在證據(jù)和目標(biāo)之間進行具體的路徑規(guī)劃。論證的出發(fā)點是證據(jù)，通過收集證據(jù)，學(xué)生已經(jīng)能夠高效地尋找證據(jù)，那么在找到證據(jù)之后，就要應(yīng)用這些證據(jù)，進一步推理得出相關(guān)結(jié)論。對小學(xué)生而言，教師不需要教給他們論證的概念，而應(yīng)當(dāng)讓他們體驗論證的過程，以此得出結(jié)論，并在此過程中發(fā)展自身的論證能力。

小學(xué)科學(xué)中可運用的論證方法有很多，如觀察論證、實驗論證等。教師要引導(dǎo)學(xué)生積極探尋證據(jù)之間的關(guān)聯(lián)來進行論證。通過論證，學(xué)生的科學(xué)探究能力、科學(xué)思維能力得到發(fā)展，科學(xué)學(xué)習(xí)也能更上一層樓。

科學(xué)論證可以從兩個角度來展開：一是證實，二是證偽。比如，教學(xué)教科版科學(xué)六年級上冊《形狀與抗彎曲能力》一課時，教師主要從兩個方面來引導(dǎo)學(xué)生認知，一是形狀與抗彎曲能力，二是瓦楞紙板的研究。在研究第一個方面的問題時，教師讓學(xué)生自主準(zhǔn)備實驗材料并自主驗證。學(xué)生都知道使用控制變量法來保證實驗的公平性，所以準(zhǔn)備材料時選擇了長寬、厚薄與平展的紙一樣的紙，同時控制紙梁的架空距離、墊圈位置等都相同。實驗時，學(xué)生將這些紙分別折成不同的形狀，并觀察它們的變化。通過實驗，學(xué)生能明顯地觀察到：紙張的形狀改變了，抗彎曲能力也改變了。為了深化學(xué)生的認知，教師追問：“為什么紙張的形狀改變了，抗彎曲能力增強了呢？”由此，學(xué)生聯(lián)想到之前學(xué)過的科學(xué)知識——抵抗彎曲，并展開深入探究。這個實驗成為學(xué)生論證的重要證據(jù)。有學(xué)生說：“改變紙張的形狀，實質(zhì)上是紙張的寬度變小、厚度變大了。雖然寬度變小，抗彎曲能力也變小，但厚度變大，抗彎曲能力會大大增強。”也有學(xué)生說：“改變紙張形狀，實質(zhì)上就是通過減少寬度來增加高度。”還有學(xué)生說：“厚度比寬度更能增強物體的抗彎曲能力。”這樣的深入探討，為學(xué)生后續(xù)研究瓦楞紙奠定了堅實的基礎(chǔ)。在接觸到瓦楞紙后，學(xué)生馬上發(fā)現(xiàn)，瓦楞紙是通過增加材料本身的厚度來增強抗彎曲能力。于是，教師又引導(dǎo)學(xué)生細致觀察，發(fā)現(xiàn)瓦楞紙彎曲的中間層好似一個個連續(xù)的拱形，這實質(zhì)上是通過改變材料形狀的方式增強了抗彎曲能力。這為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)拱形奠定了基礎(chǔ)。

科學(xué)論證，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生以證據(jù)為起點，以目標(biāo)為依據(jù)，在證據(jù)與目標(biāo)之間積極謀劃路徑。在論證過程中，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生將觀察與實驗、事實與知識等結(jié)合起來，進行概括、歸納、推理等思維活動，還要引導(dǎo)學(xué)生從實際出發(fā)，實事求是，培養(yǎng)他們重要的科學(xué)學(xué)習(xí)品質(zhì)。

三、反思證據(jù)，提升學(xué)生論證品質(zhì)

一個完整的科學(xué)探究過程，不只是先收集證據(jù)，然后去論證，因為探究加論證得出的結(jié)果，不一定是正確的。就算結(jié)果是正確的，也不排除其中具有一定的偶然性。這就要求教師在指導(dǎo)學(xué)生進行論證時，要培養(yǎng)他們反思的良好習(xí)慣，使學(xué)生通過反思發(fā)現(xiàn)自己論證過程中的長處與不足，知道怎樣的論證途徑是最高效的。這樣能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的論證品質(zhì)，進一步提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力。從某種程度上看，反思證據(jù)比收集證據(jù)和應(yīng)用證據(jù)更重要，因為它直接指向?qū)W生的學(xué)習(xí)過程，是學(xué)習(xí)力提升的最佳體現(xiàn)。

在科學(xué)教學(xué)中，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生論證，還要對學(xué)生的論證過程進行持續(xù)跟蹤與指導(dǎo)。只有這樣，才能讓學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)不偏離方向，并向著目標(biāo)不斷邁進。對學(xué)生的論證過程，教師要引導(dǎo)他們審視、反思、批判，以此提升他們的科學(xué)論證品質(zhì)。為此，教師要引導(dǎo)學(xué)生交流證據(jù)，通過交流深化他們對證據(jù)的認知。基于證據(jù)的科學(xué)教學(xué)，能讓學(xué)生了解到證據(jù)的重要性，并根據(jù)證據(jù)判斷自己的學(xué)習(xí)方式、探究方式、思維方式是否科學(xué)合理，判斷自己的思考、探究是否能達成學(xué)習(xí)目標(biāo)。科學(xué)教學(xué)應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生在論證中成長。

比如，對于教科版科學(xué)教材五年級下冊《熱起來了》一課中“衣服能給身體增加熱量嗎”這一問題，許多學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗，認為答案是肯定的。為了深化學(xué)生的認知，教師引導(dǎo)學(xué)生做實驗。在實驗過程中，許多學(xué)生的操作不規(guī)范，導(dǎo)致出現(xiàn)了諸多問題。如還沒到時間就將溫度計從衣服中拿出來，導(dǎo)致溫度計的顯示不準(zhǔn)確；在等待的過程中，將溫暖的手放置在衣服中的溫度計上方，從而影響了實驗結(jié)果；在讀溫度計上的數(shù)字時，將溫度計從衣服中拿出來看。這些不規(guī)范、不嚴謹?shù)牟僮鞫加绊懥藢嶒灲Y(jié)果，最終導(dǎo)致學(xué)生得出錯誤的結(jié)論，形成錯誤的認知。于是，教師引導(dǎo)學(xué)生反思論證過程，包括實驗材料、實驗過程等，學(xué)生由此展開深入探討。反思之后，學(xué)生再次開展實驗，得出“衣服能保持溫度，穿衣服越多，保持溫度的效果越好，但衣服不能增加溫度”的科學(xué)結(jié)論。

通過證據(jù)的收集、應(yīng)用，學(xué)生能夠更好地認識到科學(xué)概念之間的有機聯(lián)系，有助于學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)力的提升。這里隱含著一個基本的邏輯關(guān)系，那就是證據(jù)收集的過程本身也是邏輯思維運用的過程，因為在收集證據(jù)的過程中必然先進行判斷、推理，然后才是應(yīng)用。有了這樣的基礎(chǔ)，再培養(yǎng)學(xué)生反思證據(jù)的意識，能促進學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)力的提升。值得注意的是，當(dāng)前很多課程專家以及教育教學(xué)研究者都在深入思考一個問題，那就是小學(xué)教學(xué)中邏輯學(xué)缺失的問題。在近年來的小學(xué)教育教學(xué)中，關(guān)于邏輯的教學(xué)越來越薄弱，這引起了有識之士的深重憂慮和深入思考，因為一個人如果不具備邏輯思維能力，那么他的思維方式和最終決策很有可能會出現(xiàn)偏差。新時代教育教學(xué)強調(diào)立德樹人，注重培養(yǎng)學(xué)生的必備品格與關(guān)鍵能力，如果沒有邏輯，關(guān)鍵能力的培養(yǎng)就成為空談。在小學(xué)學(xué)科中，科學(xué)是最能夠培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的學(xué)科之一，在收集證據(jù)、應(yīng)用證據(jù)、反思證據(jù)的過程中，學(xué)生的邏輯思維能力能夠得到提升。因此，基于證據(jù)開展小學(xué)科學(xué)教學(xué)，可以彌補當(dāng)前小學(xué)教學(xué)中邏輯思維訓(xùn)練的不足，對奠定學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)有著重要的歷史意義與現(xiàn)實意義。小學(xué)科學(xué)教師要認識到這一點，并致力于利用證據(jù)去培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力。

總之，證據(jù)是科學(xué)推理、科學(xué)論證、科學(xué)學(xué)習(xí)的基石，是科學(xué)論證的重要依據(jù)、條件。小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)當(dāng)基于證據(jù)開展教學(xué)活動，盡可能地引導(dǎo)學(xué)生收集證據(jù)、應(yīng)用證據(jù)、反思證據(jù)，讓證據(jù)成為學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的動力引擎，成為學(xué)生科學(xué)思考、探究的第一推動力。這樣教學(xué)，能有效提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，真正落實立德樹人的根本任務(wù)。