張牧文

〔摘? ? 要〕? 2022年版《義務教育科學課程標準》明確指出，科學思維主要包括模型建構、推理論證、創(chuàng)新思維。其中，論證是一種高水平的認知活動，需要學生具備提出主張、尋找證據(jù)、展開解釋、提出支持或反駁等能力。為促進小學科學論證教學的開展，可以圍繞“情境”“拆解”“論證”“躍遷”四大論證環(huán)節(jié)進行教學設計。其內涵分別是：創(chuàng)設情境，提出統(tǒng)領全課的大問題；拆解問題，明確哪些信息可以作為證據(jù)，以及如何獲得這些信息；科學論證，使用有思維結構的學習單和論證框架，批判性地支持或質疑觀點；情境躍遷，利用所學知識或技能，解決實際問題。

〔關鍵詞〕? 小學科學；科學論證；科學思維

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 01? ? 052-054

一、“情境”“拆解”“論證”“躍遷”論證環(huán)節(jié)概述

隨著世界信息化、全球化的快速發(fā)展，百年未有之大變局的加速演進，義務教育科學課程正在經歷新一輪的深化改革。尤其是新版義務教育課程標準發(fā)布以后，科學思維在學科中的核心地位日益凸顯?？茖W思維主要包括模型建構、推理論證和創(chuàng)新思維，其中論證活動需要學生基于證據(jù)和邏輯，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(jù)與解釋之間的關系并提出合理見解。在小學科學課堂上，表現(xiàn)為學生在明確核心問題的基礎上，通過探究活動收集證據(jù)，運用各種思維方法對證據(jù)進行處理，并將觀點和解釋有序地表達出來，在全班進行交流評價，最終達成共識。然而，將論證活動落實到小學科學課堂上存在現(xiàn)實困難。雖然科學教師已經在有意識地分年級培養(yǎng)學生的實證意識、發(fā)展學生的科學論證能力，使得科學課堂顯示出論證式教學的特征，但由于教師本身對科學論證的理解不深入，缺乏更頂層、更系統(tǒng)的論證式教學模式或框架，沒有適宜的論證式教學策略予以運用，對學生的思維方法和語言表達缺少細致的指導和訓練，導致論證式教學效益并不高。

基于此，筆者將論證式教學過程分為“情境”“拆解”“論證”“躍遷”四個環(huán)節(jié)。其中，“情境”是起始環(huán)節(jié)，來源于情境認知理論，不只把知識看作個體內部的心理表征，而是把知識與具體情境相聯(lián)系。學生在情境中調動感官、情感和認知，使個體融入課堂當中。以往的教學情境，作用大多定位在激發(fā)學生學習興趣、引出課題等，但是在論證式教學活動中，情境承擔了滲透科學本質、強化論證意識、引導學生有理有據(jù)地提出觀點等作用。學生從這一環(huán)節(jié)開始，融入論證活動中，明確整節(jié)課將圍繞“觀點”“證據(jù)”“解釋”等展開?！安鸾狻笔顷P鍵環(huán)節(jié)，教師在這一環(huán)節(jié)中引導學生思考哪些信息可以作為證據(jù)，質疑證據(jù)的有效性，明確如何搜集、整理、分析證據(jù)，為搜證和論證的環(huán)節(jié)定下基調，同時訓練學生如何使用論證的框架表達觀點。“論證”是主體環(huán)節(jié)，學生通過探究活動收集證據(jù)，運用各種思維方法對數(shù)據(jù)進行分析，使用證據(jù)支持觀點，在全班范圍內形成共識?！败S遷”是拓展環(huán)節(jié)，尤其是在學生形成原理或概念等抽象圖示后，將其具象到生活中，解決實際問題，經歷完整的抽象思維培養(yǎng)過程，同時在解決實際問題的過程中，尋找新的證據(jù)，進一步驗證觀點。

二、基于四大論證環(huán)節(jié)的教學過程

結合“情境”“拆解”“論證”“躍遷”四大論證環(huán)節(jié)，筆者將蘇教版科學四上《電路暗箱》一課分為四個活動，對應關系如下：

《電路暗箱》教學設計

[教學活動 論證環(huán)節(jié) 檢測大暗盒 情境、拆解 檢測兩點暗盒 拆解、論證 檢測四點暗盒 論證、躍遷 設計暗盒 躍遷、論證 ]

（一）檢測大暗盒

1.滲透科學本質，強化論證意識

本課首先設計一個大暗盒，暗盒兩側各有一截導線露出。在傳統(tǒng)教學中，教師詢問學生：“這根導線是連接還是斷開的，怎么才能知道？”這一教學情境的作用在于激發(fā)學生興趣、引出檢測器這一檢測工具、出示課題。但是學生的思維有實質性提升嗎？學生知道自己正在經歷一個科學論證的過程嗎？筆者在本環(huán)節(jié)中，首先重新設計了提問的語言，將“怎么才能知道？”改為“你如何搜集證據(jù)證明你的觀點？”當學生提出用檢測器試一試后，教師引導學生說出：用小燈泡的狀態(tài)作為證據(jù)，判斷導線的連結情況。改變提問語言后，強化了“觀點”“證據(jù)”等關鍵詞，幫助學生明確自己正在經歷科學論證的過程。接著，筆者將檢測器上的燈泡擰松，學生檢測后發(fā)現(xiàn)燈泡沒有亮，認為導線是斷開的。教師向全班提問：“他的解釋說服你們了嗎？誰來質疑？”此時，學生提出：可能檢測器的電池沒有電了、燈泡壞了等。這時，教師出示謎底：燈泡擰松了。將燈泡重新擰緊后，再次檢測，小燈泡亮了，證明導線是連接的。這時，教師引導學生反思證據(jù)的有效性：“看來有些時候，證據(jù)是不可靠的，我們要學會質疑。”

2.提出挑戰(zhàn)性的大問題

在科學論證的過程中，教師需要提出統(tǒng)領全課的大問題，讓學生知道自己在研究什么，為什么要研究。筆者在檢測大暗盒的情境中提出的大問題是：暗盒里面是什么樣的？怎么收集證據(jù)來證明？這個大問題貫穿整節(jié)課，在后續(xù)的檢測兩點暗盒、檢測四點暗盒、設計暗盒三個活動中始終占據(jù)核心位置。這樣一來，學生在檢測大暗盒的環(huán)節(jié)中，獲得的所有觀點和技能在整節(jié)課中都將持續(xù)發(fā)揮作用。

本教學環(huán)節(jié)中，筆者創(chuàng)設檢測大暗盒的情境，一是強化論證意識。教師使用“觀點”“證據(jù)”“質疑”等詞匯，向學生滲透科學論證的觀念。二是引導學生學會質疑，反思搜證過程。當他人的觀點與自己不同時，要通過質疑證據(jù)的準確性來反思觀點的科學性。本環(huán)節(jié)對應“拆解”的論證環(huán)節(jié)則表現(xiàn)在：學生明確可以將檢測器上小燈泡的狀態(tài)作為支持或反駁觀點的證據(jù)，同時鞏固了提高證據(jù)有效性的方法——檢測器自檢。

（二）檢測兩點暗盒

1.使用論證框架

經過檢測大暗盒的環(huán)節(jié)后，學生對論證的過程有了初步認識，但對怎么有條理地表達自己的觀點并不熟悉，不會自主使用“觀點”“解釋”“我來反駁”這樣的對話方式。針對此，筆者在本環(huán)節(jié)設計了四個兩點暗盒，暗盒中分別是導線、電池、燈泡和空的。筆者將這四個暗盒貼在黑板上，向學生提問；“這四個暗盒中分別是什么樣的？你怎么搜集證據(jù)來證明？”學生提出使用檢測器來試一試，將小燈泡的狀態(tài)作為證據(jù)。教師順勢請一位學生到講臺上試一試。學生檢測完第一個暗盒，發(fā)現(xiàn)檢測器小燈泡是不亮的，說道：“里面是空的?！边@時，教師出示論證框架，請學生用“我的觀點是……我收集到的證據(jù)是……我的解釋是……我最后的結論是……”這樣的語言來表達。學生的匯報瞬間立體了起來：“我的觀點是，盒子里面是空的；我收集到的證據(jù)是，檢測器的小燈泡沒有亮；我的解釋是，如果里面有導線，會形成閉合回路，燈泡就會亮，現(xiàn)在燈泡沒有亮，說明里面沒有導線；我最后的結論是，盒子里面是空的?！焙苊黠@，使用論證框架能夠幫助學生將觀點表述得更加清晰。

2.提高證據(jù)的有效性

學生依次檢測完前三個暗盒，表述觀點、理由和解釋。在檢測第四個暗盒時，發(fā)現(xiàn)檢測器的燈泡也沒有亮，但四個盒子各不相同，不可能有兩個盒子都是空的，學生產生了強烈的興趣。此時，教師說道：“第四個盒子真的什么都沒有嗎？我來試試?！苯處煂z測器兩根導線反過來，再測一次，學生發(fā)現(xiàn)燈泡亮了。學生認為里面可能是電池。這時，教師適時引導：“我們剛剛檢測了1，2，3號盒子，獲得的證據(jù)是可靠的嗎？”學生提出，都得反向再測一次。在以往的教學中，教師設計類似的環(huán)節(jié)，主要目的在于教會學生怎么使用檢測器雙向檢測暗盒，但筆者本環(huán)節(jié)的設計落腳在提高證據(jù)的有效性。什么樣的證據(jù)才是科學的、可靠的？筆者利用電池這樣需要雙向檢測的元件，制造了一個有趣的認知沖突，學生在充分調動積極性的基礎上，學會對證據(jù)的有效性進行質疑。

最后，教師引導學生使用論證框架，將四個盒子里分別是什么樣子的，完整地再描述一遍，鞏固論證框架的運用。本環(huán)節(jié)對應論證環(huán)節(jié)中的“拆解”和“論證”。學生在檢測四個暗盒的過程中，獲得完整的證據(jù)庫，明確每一個證據(jù)分別可以證明哪一條觀點、怎樣獲得這些可靠的證據(jù)。其次，學生使用論證框架，基于獲得的證據(jù)進行推理，將自己的證據(jù)以及對證據(jù)的分析、解釋、推理過程描述清楚，進一步促使學生由被動論證向主動、自主論證。

（三）檢測四點暗盒

1.制定方案，收集有效證據(jù)

教師出示四點暗盒，介紹暗盒的結構，引導學生設計實驗方案。在新課程標準的引領下，學生不僅需要知道完整的實驗方案能夠有效促進探究活動的開展，更要知道考慮全面的方案能夠收集有效的證據(jù)。因而教師的關注點也要轉向方案是否有利于證據(jù)的收集。

2.使用有思維結構的學習單，促使思維顯性化

在以科學思維為核心的科學課堂上，學習單承載著學生的思維歷程，因而既要有利于學生記錄收集到的證據(jù)，還要能夠幫助學生圍繞證據(jù)進行比較、歸納、綜合，繼而得出最終結論。在本課中，筆者制作了電池、導線、燈泡等電路元件的貼紙。學生將實驗現(xiàn)象記錄在學習單右側，將結論用貼圖的方式記錄在左側，一一對應。學習單完成以后，教師給每個小組兩分鐘的時間討論交流，要求學生使用論證框架完整地描述本組的觀點、證據(jù)，解釋證據(jù)如何支持觀點，最后總結本組結論。

3.科學論證：支持與反駁

在以往的匯報環(huán)節(jié)，教師使用實物投影，會因為放映不清晰、字號太小看不清等原因影響匯報效果。筆者在本節(jié)課設計的記錄單較大，背后貼有磁貼，可直接貼在黑板上，班級里的每一個學生都能看清楚。接著，為了使辯駁過程更加清晰，筆者使用了本?！吧印钡慕谈某晒?，使用“我同意……我來反駁……我來補充……”這樣的句式，使學生之間的觀點互動更加清晰。整節(jié)課給了學生最大限度的自由，教師可以將課堂交給學生自由辯駁，只在必要的時候做引導和評價。

本環(huán)節(jié)對應論證環(huán)節(jié)中的“論證”和“躍遷”。學生從設計方案開始，到交流論證，其實都使用了在前兩個教學環(huán)節(jié)中習得的知識和技能，例如，方案設計的注意點、論證框架、檢測器的使用等。很明顯，在前兩個教學環(huán)節(jié)穩(wěn)扎穩(wěn)打的基礎上，學生在檢測四點暗盒的環(huán)節(jié)非常順暢，能自覺主動地使用論證的程序推動觀點之間的交流和碰撞。

（四）設計暗盒

在前三個教學環(huán)節(jié)結束后，筆者設計拓展環(huán)節(jié)：設計一個包含兩個電路元件的暗箱，給出正確的電路圖和參考方案。本活動對應論證環(huán)節(jié)中的“躍遷”和“論證”。首先，學生需要將本節(jié)課所有的證據(jù)和結論變成設計暗箱的依據(jù)，挑戰(zhàn)了學生的逆向思維。接著，學生在驗證參考方案的過程中，必將通過實踐進一步驗證證據(jù)與結論的正確性，其他學生在解暗箱的過程中也將進一步應用所學，并驗證所學的科學性。與本課前三個教學環(huán)節(jié)一起，最終促成活動—思維螺旋發(fā)展、問題—證據(jù)階梯上升的教學框架。

三、結語

綜上，本文所提出的“情境”“拆解”“論證”“躍遷”四大論證環(huán)節(jié)，在國際教育教學改革及國內課程改革背景下，有其必然性和合理性。通過教學實踐的驗證，能夠幫助小學科學教師進行教學環(huán)節(jié)的進階設計，有效培養(yǎng)學生科學論證能力，促進學生科學思維能力發(fā)展，幫助學生經歷進階式的思維歷程，真正促進學生深度學習。

【本文系江蘇省教育科學“十四五”規(guī)劃2021年度重點課題“小學科學‘雙螺旋結構’課堂構建與實施的研究”（編號：B/2021/02/174）的階段性成果】

參考文獻

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[3]中華人民共和國教育部.關于加強和改進中小學實驗教學的意見[S].北京：教基〔2019〕16號，2019.11.