□吳國忠

2011年，美國國家研究委員會（NRC）編寫并發(fā)布了《K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念、學(xué)科核心思想》，該科學(xué)教育框架提出了八個主要的科學(xué)實(shí)踐活動?！盎谡摀?jù)進(jìn)行論證”作為八個主要的科學(xué)實(shí)踐活動之一，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)論證的重要性?？茖W(xué)論證是當(dāng)由證據(jù)推論產(chǎn)生的科學(xué)主張受到質(zhì)疑時，能利用一定的依據(jù)做出合理辯護(hù)的行為?？茖W(xué)論證能夠深化科學(xué)概念的建構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)。在實(shí)際的教學(xué)中，一些教師缺乏培養(yǎng)學(xué)生論證能力的意識，學(xué)生缺少充分表達(dá)的機(jī)會。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)設(shè)結(jié)論不一致時，為了能順利得出正確的科學(xué)結(jié)論，部分教師往往會忽視學(xué)生提出的“主張”，使學(xué)生失去論證的機(jī)會。顯然，這樣的教學(xué)沒有尊重學(xué)生的主體地位，不利于學(xué)生的發(fā)展。在科學(xué)教學(xué)中，如何設(shè)計與開展課堂論證活動，打造師生互動的課堂？

一、構(gòu)建理解支架，初步展開論證

（一）調(diào)研前概念，探尋論證起點(diǎn)

課前，學(xué)生已經(jīng)積累了一些認(rèn)識客觀事物的生活經(jīng)驗(yàn)，即前概念。為了使教學(xué)更具針對性，教師采用以下三種調(diào)研方式了解不同學(xué)生的前概念。第一種方式即線上問卷調(diào)查。教學(xué)前，通過問卷調(diào)查了解學(xué)生的興趣和困難，為后續(xù)開展論證活動提供依據(jù)。第二種方式即對不同水平的學(xué)生進(jìn)行訪談?wù){(diào)查，了解不同層次學(xué)生的個性需求，為開展差異化論證提供參考。第三種方式即通過作業(yè)、課堂自測了解學(xué)生對知識、方法等的掌握情況，及時調(diào)控教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方式。

【案例1】

教學(xué)教科版《科學(xué)》二年級下冊“磁鐵”單元第3 課《磁鐵的兩極》前，教師設(shè)計、運(yùn)用線上問卷調(diào)查，對“條形磁鐵不同部位磁力大小是否相同”的學(xué)生認(rèn)知情況進(jìn)行調(diào)研。結(jié)果顯示：認(rèn)為條形磁鐵一側(cè)磁力大，另一側(cè)磁力小的學(xué)生約占53.3%；認(rèn)為一側(cè)磁力大，另一側(cè)磁力小，中間磁力最小的學(xué)生約占20%；認(rèn)為兩端磁力大，中間磁力小的學(xué)生約占16.7%；認(rèn)為從兩端到中間磁力逐漸減小，中間磁力最小的學(xué)生約占10%。結(jié)果表明，學(xué)生對“條形磁鐵不同部位磁力大小是否相同”有一定認(rèn)識，但不夠充分。因此，在課堂上，教師須對這部分的內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)講解。

（二）創(chuàng)設(shè)有效情境，促使論證發(fā)生

Duschl與Osborne認(rèn)為，學(xué)生開展論證時，教師需要為學(xué)生提供“有效的情境”。在有效的情境中，討論主題的答案不唯一，可能存在多種解釋。教師創(chuàng)設(shè)的有效情境常見的有以下三類：第一類為家庭生活情境；第二類為校園生活情境；第三類為情感需求情境。創(chuàng)設(shè)有效的情境，能夠喚醒學(xué)生已有的科學(xué)概念和前概念，讓學(xué)生通過實(shí)踐、論證等形式對已有的科學(xué)概念進(jìn)行鞏固，對錯誤和片面的前概念進(jìn)行修正和完善，從而促進(jìn)學(xué)生對課堂科學(xué)概念的理解。

【案例2】

在教科版《科學(xué)》四年級下冊“電”單元第8 課《模擬安裝照明電路》一課的教學(xué)中，教師以增加樓道照明亮度為情境，讓學(xué)生運(yùn)用“電”單元的相關(guān)知識，設(shè)計兩個開關(guān)控制兩盞燈。課堂上，教師呈現(xiàn)了兩種電路連接方案（如圖1）。

圖1

教師通過創(chuàng)設(shè)校園生活情境，提出學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生探討上面兩種電路連接方案，哪一種能解決樓道照明亮度的問題。學(xué)生不斷探究實(shí)踐，在組內(nèi)和班級內(nèi)對兩種電路連接方案進(jìn)行論證，在真實(shí)情境中辨析不同連接方案的合理性和科學(xué)性。在此過程中，學(xué)生進(jìn)一步鞏固了串聯(lián)、并聯(lián)電路的相關(guān)科學(xué)概念。

二、構(gòu)建進(jìn)階支架，引領(lǐng)論證過程

（一）優(yōu)化活動設(shè)計，凸顯論證進(jìn)階

科學(xué)教學(xué)中，了解學(xué)生論證能力的發(fā)展水平及論證能力培養(yǎng)的基本路徑，對促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念理解和論證能力發(fā)展有著重要的意義。教師借鑒Gotwals等人的實(shí)踐能力分層研究，將學(xué)生的論證能力水平分為三個層級，并對學(xué)生論證能力發(fā)展水平進(jìn)階表現(xiàn)進(jìn)行梳理，如圖2所示。實(shí)踐證明，在教學(xué)中設(shè)計不同層級的進(jìn)階活動，是開展論證活動的有效策略。

【案例3】

教學(xué)教科版《科學(xué)》四年級上冊“聲音”單元第2課《聲音是怎樣產(chǎn)生的》時，教師根據(jù)學(xué)生論證能力發(fā)展水平進(jìn)階表現(xiàn)，設(shè)計了三個不同層級的論證活動（如圖3）。活動一“研究橡皮筋、鋼尺發(fā)聲和不發(fā)聲時的不同”為初級論證水平，學(xué)生通過觀察初步發(fā)現(xiàn)物體發(fā)聲與振動有關(guān)；活動二“研究其他物體發(fā)聲時是否也在振動”為中級論證水平，側(cè)重于發(fā)展學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行推理的能力，旨在幫助學(xué)生從“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”這一經(jīng)驗(yàn)層級進(jìn)階到關(guān)聯(lián)層級，讓學(xué)生學(xué)習(xí)論證技能；活動三“探討發(fā)聲物體是否都會振動”為高級論證水平，旨在讓學(xué)生從“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”這一關(guān)聯(lián)層級進(jìn)階到系統(tǒng)層級，由此逐步建構(gòu)科學(xué)概念。

圖3

（二）借助關(guān)鍵提問，引領(lǐng)論證過程

論證過程就是學(xué)生表達(dá)理由、確認(rèn)主張、區(qū)分主張和反駁主張的過程。關(guān)鍵提問是指在教學(xué)過程中，為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)而提出的系列關(guān)鍵問題。設(shè)計關(guān)鍵提問有助于學(xué)生聚焦探究目標(biāo)，利用已有的知識體系，關(guān)注證據(jù)，論證自己或他人的主張，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念的發(fā)展。具體可分為三種基本策略：策略一為問題分解，逐步推進(jìn)，即通過逐步分解科學(xué)概念及要解決的問題，讓解決問題的過程具有操作性。策略二為逆向驅(qū)動，訓(xùn)練思維，即利用分析的方法，引發(fā)學(xué)生對問題的思考。策略三為增長經(jīng)驗(yàn)，建構(gòu)概念，即讓學(xué)生通過科學(xué)的實(shí)踐活動，獲得直接經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)證據(jù)，為建構(gòu)概念做好準(zhǔn)備。

【案例4】

以教科版《科學(xué)》四年級上冊“聲音”單元第2課《聲音是怎樣產(chǎn)生的》為例，學(xué)生在觀察鋼尺和橡皮筋發(fā)聲時的運(yùn)動狀態(tài)后，繼續(xù)觀察鼓、音叉、水、吸管（帶塞）、镲發(fā)聲時的狀態(tài)。教師借助關(guān)鍵提問（如表1），引導(dǎo)學(xué)生開展不同層級的論證。

表1

首先，學(xué)生通過自主探究活動，觀察5 種不同物體發(fā)聲時的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)這些物體發(fā)聲時都在振動，論證水平由初級向中級進(jìn)階。其次，教師借助“這些發(fā)聲的物體在發(fā)聲時有什么共同特點(diǎn)？”這一關(guān)鍵提問，讓學(xué)生采用歸納推理的方法進(jìn)行論證，促進(jìn)學(xué)生初步建構(gòu)概念。教師追問“生活中有沒有物體發(fā)聲時沒在振動”，引導(dǎo)學(xué)生通過集體論證，用逆向思維理解科學(xué)概念。最后，學(xué)生在全班交流中呈現(xiàn)各自的想法，通過觀點(diǎn)碰撞，形成“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”這一科學(xué)概念。在論證的過程中，教師利用關(guān)鍵提問，促進(jìn)學(xué)生自主探究。學(xué)生的論證水平和科學(xué)概念理解水平逐步提升，科學(xué)素養(yǎng)不斷得到發(fā)展。

三、構(gòu)建反思支架，提升論證能力

（一）調(diào)動原有認(rèn)知，學(xué)會論證反思

在科學(xué)教學(xué)中，教師要做到尊重每一個學(xué)生的想法，并在此基礎(chǔ)上，將有相同觀點(diǎn)的學(xué)生組成“學(xué)習(xí)共同體”，啟發(fā)他們思考“我們這個學(xué)習(xí)共同體的觀點(diǎn)是什么”“在探究活動中，什么樣的現(xiàn)象能夠支持自己的觀點(diǎn)”。同時，教師要引導(dǎo)學(xué)生將探究活動中的“證據(jù)”與需要論證的“觀點(diǎn)”建立關(guān)聯(lián)，激發(fā)他們的探究動機(jī)，使探究活動目標(biāo)清晰，使論證能力的發(fā)展具有層次性。

【案例5】

教學(xué)教科版《科學(xué)》二年級下冊“磁鐵”單元第3 課《磁鐵的兩極》之前，教師設(shè)計、運(yùn)用線上問卷調(diào)查，了解學(xué)生對“條形磁鐵不同部位磁力大小是否相同”的認(rèn)知情況。教師根據(jù)學(xué)生的原有認(rèn)知，對全班學(xué)生進(jìn)行分組，讓持有相同觀點(diǎn)的學(xué)生組合成“學(xué)習(xí)共同體”，開展探究論證活動。課后又對全班學(xué)生進(jìn)行了第二次認(rèn)知水平問卷調(diào)查，具體情況如表2所示。

表2 單位：人

從兩次調(diào)查的對比中可以發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生能通過探究活動獲得證據(jù)。實(shí)踐證明，在“學(xué)習(xí)共同體”中，學(xué)生不僅能關(guān)注證據(jù)，關(guān)聯(lián)觀點(diǎn)，還能進(jìn)行自我反思和調(diào)整，在論證研討中修正和完善自己的觀點(diǎn)。

（二）開發(fā)論證量表，診斷學(xué)習(xí)效能

在探究活動中，學(xué)生會獲取很多證據(jù)，有些證據(jù)描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有些證據(jù)指向科學(xué)概念。教師可以通過設(shè)計探究記錄表或論證量表，引導(dǎo)學(xué)生以書面方式呈現(xiàn)證據(jù)，梳理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與科學(xué)概念之間的關(guān)聯(lián)，使學(xué)生的思維過程更清晰。該方式還能讓學(xué)生對自己所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行分析評價，讓教師對所教的內(nèi)容進(jìn)行有效的診斷，從而促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展和概念的建構(gòu)。

【案例6】

以教科版《科學(xué)》五年級上冊“計量時間”單元第5 課《擺的快慢》的教學(xué)為例，在探究“擺的快慢與擺幅大小有關(guān)嗎？”這一主題時，教師設(shè)計了論證量表（如圖4）。教師借助論證量表，通過小組合作的方式激發(fā)學(xué)生的思維，讓他們把個人的推理論證過程記錄下來。

圖4

基于論證支架的論證量表具有記錄方便、簡單明了的特點(diǎn)。在論證量表的指引下，學(xué)生進(jìn)一步關(guān)注實(shí)驗(yàn)，在探討過程中獲得信息，并對信息進(jìn)行加工、整理，將其轉(zhuǎn)化為證據(jù)。該過程也是學(xué)生自主學(xué)習(xí)，尋找事物特征或變化規(guī)律，建構(gòu)科學(xué)概念的過程。

總體而言，在科學(xué)教學(xué)中，了解學(xué)生已有知識水平，借助論證量表，設(shè)計有層級的論證活動，能滿足不同層次學(xué)生的發(fā)展需求，有效提升學(xué)生的論證能力和思維品質(zhì)。