初中科學(xué)課堂學(xué)生說理能力的培養(yǎng)

陳建姣

說理能力的培養(yǎng)既是科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，也是社會的要求；既是科學(xué)課程的教學(xué)任務(wù)，也是需要發(fā)展的核心素養(yǎng).只有充分認(rèn)識到說理能力的重要性，突破說理運(yùn)用的知識細(xì)胞——概念，并放手讓學(xué)生進(jìn)行說理能力的鍛煉，才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的說理能力并在說理能力的培養(yǎng)中，注意示范性、全體性、全程性和階段性.

1問題的提出

初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）中指出：初中科學(xué)課程是體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的課程，科學(xué)是以多樣統(tǒng)一的自然界為研究對象的探究活動，是建立在證據(jù)和理性思維基礎(chǔ)上的.科學(xué)探究是創(chuàng)造性思維活動、實驗活動和邏輯推理相互作用的過程.課標(biāo)中也指出：通過科學(xué)課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣，逐步形成用科學(xué)的知識、方法和態(tài)度去看待和解決個人與社會問題的意識.初中科學(xué)課堂學(xué)生說理能力的培養(yǎng)，也就是培養(yǎng)學(xué)生在一定證據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的邏輯思維過程.因此說理能力的培養(yǎng)也是科學(xué)課程的教學(xué)任務(wù)之一.

說理能力是一種邏輯思維能力，這一能力可以通過初中科學(xué)教學(xué)得以提高，這一能力在公務(wù)員考試中得到了充分的體現(xiàn)，在一些單位的招考面試中也有相應(yīng)的測試題.因此，說理能力也是核心素養(yǎng)之一.2015年，浙江省的初中畢業(yè)學(xué)業(yè)考試說明中，將原來的“分析計算題”題型改為“解答題”，在“解答題”中設(shè)置了一定分值的文字描述說理題.從中也不難看出對學(xué)生說理能力的重視.

2培養(yǎng)說理能力的策略

2.1認(rèn)識說理重要性

無論是教師還是學(xué)生，只有充分認(rèn)識到說理的重要性，才能著力踐行說理能力的提高.說理的重要性不僅可從科學(xué)的發(fā)展史中得以充分體現(xiàn)，也在實際要求中得到了充分的體現(xiàn).

2.1.1科學(xué)史中的說理

科學(xué)發(fā)展史中很多例子都可見說理的重要性，說理也是科學(xué)的本質(zhì).如伽利略對落體運(yùn)動的研究.伽利略首先認(rèn)識到，物體實際下落的快慢是受到許多因素影響的.把一張小紙片和一枚硬幣從同一高度同時釋放，硬幣先落到地面.把紙片揉成一團(tuán)再重新做一次實驗，兩者幾乎同時落地.前一個實驗似乎表明物體下落的快慢與輕重有關(guān)，但紙片揉成團(tuán)后下落會變快，這表明物體下落的快慢還跟它的形狀有關(guān).而形狀的變化實質(zhì)是物體下落時受到空氣阻力發(fā)生了變化.——運(yùn)用實驗進(jìn)行說理.

面對復(fù)雜的現(xiàn)實，伽利略的思想方法是：認(rèn)識自然應(yīng)當(dāng)從最簡單之處入手.從最簡單的狀態(tài)去研究，獲得結(jié)果后再推進(jìn)到復(fù)雜的狀態(tài)，這是一種“以退為進(jìn)”的思想方法.于是他建立了一種理想化的落體運(yùn)動：自由落體運(yùn)動.這種落體的初速度為零，而且在運(yùn)動過程中沒有受到空氣阻力.——建立思想方法中的說理.

建立了自由落體運(yùn)動概念之后，伽利略只用一個巧妙的思想實驗，就否定了亞里士多德的觀點.在他的代表作《關(guān)于兩種新科學(xué)的數(shù)學(xué)證明》一書中，他這樣寫道（大意）：如果重的物體比輕的物體下落得快，那么，現(xiàn)在，我將一輕一重的兩個物體拴在一起讓它們下落.這樣，下落較快的物體由于被下落較慢的物體向上拖著而變慢，而下落較慢的物體則由于被下落較快的物體向下拖而變快.因此，整體的下落將比原來快的慢，而比原來慢的快.但是，兩個物體拴在一起顯然比原來重的物體更重，它的下落應(yīng)當(dāng)比原來快的更快.由同一前提竟然會推出兩個不同的結(jié)果.伽利略從這個佯謬中得出結(jié)論說：只有假定物體下落的快慢與物體的輕重?zé)o關(guān)，才能消除這個矛盾.——運(yùn)用嚴(yán)密的邏輯推理進(jìn)行說理.

伽利略在理想實驗之后，據(jù)說當(dāng)年伽利略登上了位于比薩城奇跡廣場的一個斜塔上，在塔頂向下同時掉下輕重不同的球體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們都同時落到地面.——再次運(yùn)用實驗進(jìn)行說理.

2.1.2實際問題中的說理

物理學(xué)家勞厄說過：教育無非是將一切已學(xué)過的東西都遺忘時所剩下的東西.學(xué)生獲得科學(xué)知識的過程，就是學(xué)生說理能力培養(yǎng)的過程，成年后，學(xué)生會忘記很多具體的科學(xué)知識，但培養(yǎng)起來的說理能力卻還在，而且對其工作、生活具有無比重要的意義.當(dāng)我們面臨具體問題的時候，要試圖解決任何一個實際問題，不可能是憑空產(chǎn)生解決問題的方法，而是會根據(jù)掌握的實際情況，經(jīng)過一系列的邏輯分析，形成的具有一定可行性的解決方法，也就是應(yīng)經(jīng)過充分的說理.正因為如此，目前在公務(wù)員考試中，對邏輯說理能力的考察給予了充分的重視.而且在一些企事業(yè)單位的面試中也會非常重視.如在面試中就出現(xiàn)了諸如以下的測試題：請問在這間面試房間內(nèi)可堆放多少個乒乓球？請問面試的這幢樓可堆放多少一元硬幣？這些面試題不是要求被面試者給出具體的答案，而是要考察被面試者具有的邏輯說理能力有多強(qiáng).

2.2重視概念教學(xué)

物理學(xué)家勞厄說過：重要的不是獲得知識，而是發(fā)展思維能力.而理性思維就是運(yùn)用概念進(jìn)行思維，運(yùn)用公式進(jìn)行計算.科學(xué)中的說理也即運(yùn)用概念、公式進(jìn)行思維的過程，而公式是建立在概念基礎(chǔ)上的，概念是科學(xué)知識的細(xì)胞.因此，科學(xué)教學(xué)中要充分重視概念教學(xué)，并且應(yīng)使“正確建立概念”的重要性在學(xué)生頭腦中扎根.而在概念教學(xué)中，并不是所有概念都一樣重要，有的概念是尤其重要的.以“質(zhì)量”概念的教學(xué)為例，按找準(zhǔn)重要概念、解構(gòu)迷思概念、建構(gòu)科學(xué)概念、反思概念掌握四個步驟進(jìn)行概念教學(xué).

2.2.1找準(zhǔn)重要概念

在科學(xué)教學(xué)中涉及了體積、質(zhì)量和密度這三個概念，讓我們先理一理其中最為重要的概念.學(xué)生易把質(zhì)量與體積混為一談，誤認(rèn)為“體積大的物體就是質(zhì)量大的意思”，問題就出在未能建立質(zhì)量的正確概念.質(zhì)量和體積都分不清，密度概念的正確建立就無從談起了.而且在今后的學(xué)習(xí)中，還會經(jīng)常涉及到質(zhì)量：Q=cmΔt，G=mg，溶解度和溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等都是與質(zhì)量有關(guān)的.鑒于以上分析，不難看出“質(zhì)量”概念的重要性.

2.2.2解構(gòu)迷思概念

在質(zhì)量教學(xué)中，教師往往會從“由同種物質(zhì)構(gòu)成的大小不同的物體所含物質(zhì)的多少不同”引入質(zhì)量概念.學(xué)生頭腦中本來就誤認(rèn)為質(zhì)量與體積沒什么區(qū)別，老師這樣的教學(xué)可能會給學(xué)生留下錯誤的認(rèn)識——體積大的物體，質(zhì)量就大.為了解構(gòu)學(xué)生的迷思概念，在教學(xué)中我們應(yīng)引起重視，并設(shè)法引起學(xué)生的認(rèn)知沖突.教學(xué)中可展示一大塊泡沫和一個體積為10 cm3的銅圓柱體，先讓學(xué)生判斷哪個質(zhì)量大，并讓可能答錯的學(xué)生來回答，這時一般會有學(xué)生作糾正——泡沫比圓柱體占有的空間大，只表明它的體積大，而它們質(zhì)量的大小并不能用眼睛看出來.為了讓學(xué)生留下深刻的印象，教學(xué)中可用實驗室電子秤稱一下它們的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)小塊圓柱體的質(zhì)量要比大塊泡沫的質(zhì)量大，也即這一銅圓柱體所含的銅比這一塊泡沫所含的泡沫要多.

2.2.3建構(gòu)科學(xué)概念

要完全建構(gòu)質(zhì)量概念，還需學(xué)生能理解“質(zhì)量是物質(zhì)的一種屬性，它不隨物體的位置、形狀、狀態(tài)和溫度的改變而改變”.質(zhì)量這一內(nèi)容是安排在分子之后學(xué)習(xí)的，我們可以引導(dǎo)學(xué)生從微觀層面進(jìn)行理解.學(xué)生已經(jīng)知道水是由水分子構(gòu)成的，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生不難判斷“一密閉容器內(nèi)的水中的水分子多少及質(zhì)量是否會隨位置、形狀、溫度而改變”.但對于狀態(tài)變化的微觀本質(zhì)學(xué)生還不了解，我們不妨通過實驗來突破：將用電子秤稱過質(zhì)量的大半瓶水放入冰箱冷凍，結(jié)冰后取出觀察，并用電子秤稱其質(zhì)量.發(fā)現(xiàn)其體積變大，質(zhì)量卻仍不變.教師此時可作一定的補(bǔ)充：水結(jié)冰時，只是分子間的空隙發(fā)生了變化，而水分子的多少并沒有改變，因此導(dǎo)致了體積的變化，而質(zhì)量并不改變.

這樣的教學(xué)，不僅讓學(xué)生理解了質(zhì)量是物質(zhì)的一種屬性，而且也理解了體積并不是物質(zhì)的一種屬性，體積會隨溫度、狀態(tài)等的改變而改變，這在今后學(xué)生學(xué)習(xí)Q=cmΔt和G=mg等時，就不難理解我們研究的Q和G并不是它們隨體積的變化，而是隨質(zhì)量的變化.

2.2.4反思概念掌握

對于概念的重要性還應(yīng)引起學(xué)生的足夠關(guān)注.在學(xué)生發(fā)現(xiàn)迷思概念時和建立科學(xué)概念后，都可適時提醒學(xué)生，概念是不能張冠李戴的，概念有明確的界定，概念有其本質(zhì)的內(nèi)涵.在學(xué)生運(yùn)用概念時，可能還會出錯.如在學(xué)習(xí)密度時，有的學(xué)生可能還會混淆質(zhì)量與體積而導(dǎo)致密度學(xué)習(xí)的障礙.因此，學(xué)生在錯題反思時可引導(dǎo)學(xué)生從概念是否準(zhǔn)確掌握角度進(jìn)行反思，而且這樣的反思也可作為全體學(xué)生反思的一個樣板，引導(dǎo)全體學(xué)生今后要多關(guān)注一個反思方向——概念.這樣，學(xué)生以后再學(xué)習(xí)、運(yùn)用概念時，會特別關(guān)注概念的重要性和準(zhǔn)確性.

2.3放手說理鍛煉

學(xué)生說理能力體現(xiàn)在說理意識的強(qiáng)弱和說理水平的高低.在教學(xué)中要善于培養(yǎng)說理意識，通過多種手段培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)充分證據(jù)、進(jìn)行嚴(yán)密邏輯、運(yùn)用簡潔準(zhǔn)確的語言進(jìn)行說理.

2.3.1觸發(fā)說理意識

很多學(xué)生喜歡科學(xué)，是因為科學(xué)中有實驗，是因為愛上了實驗才愛上了科學(xué).但我們不能讓學(xué)生僅停留在實驗現(xiàn)象上，僅停留在從現(xiàn)象得出的結(jié)論上，還應(yīng)啟發(fā)學(xué)生去思考，培養(yǎng)學(xué)生的說理意識.如在《大氣壓強(qiáng)》一課中，很多實驗都可說明大氣壓強(qiáng)的存在，“杯中取袋”就是其中一個趣味性很強(qiáng)的實驗.教學(xué)中可讓學(xué)生先玩一玩“杯中取袋”： 將保鮮袋緊貼杯內(nèi)壁，并用橡皮筋按如圖1所示方法扎緊.慢慢用力拉保鮮袋，保鮮袋能被拉出嗎？

然后讓學(xué)生思考三個問題：（1）保鮮袋很難從杯中拉出，是什么力阻礙我們將袋子拉出？ 這說明了什么？（2）為什么保鮮袋未緊貼杯內(nèi)壁、未用橡皮筋扎緊時卻很容易被拉出來？（3）我們用了什么方法將大氣壓體現(xiàn)了出來？通過實驗活動，并思考解決以上三個問題，學(xué)生便清楚地知道了，為什么該實驗可以說明大氣壓的存在，而且在說理的基礎(chǔ)上還提煉出了方法：減小物體內(nèi)側(cè)的氣壓，從而將大氣壓體現(xiàn)出來.其中的（2）就是培養(yǎng)學(xué)生說理能力的一個典范，在教學(xué)中我們要看到這樣的增長點的可能存在，并挖掘出來充分運(yùn)用，讓學(xué)生去思考為什么這樣是可以的，而不僅僅停業(yè)留在這樣做是可以的層面上，從而觸發(fā)學(xué)生的說理意識，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)常要問為什么，并努力說明其中的道理.

2.3.2放手科學(xué)探究

科學(xué)探究過程是動手和動腦相結(jié)合的過程，教師要重視學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，關(guān)注他們的思維方式和行為方式，主動思考問題，自己設(shè)計實驗，思考事實證據(jù)和科學(xué)結(jié)論之間的關(guān)系，逐步養(yǎng)成質(zhì)疑、反思的科學(xué)思維習(xí)慣.在科學(xué)探究的各個要素中都可以放手讓學(xué)生說理，特別是在實驗設(shè)計、得出結(jié)論和反思分析等過程中.

（1）放手設(shè)計實驗.在電功率大小與哪些因素有關(guān)的探究中，直接讓學(xué)生理解正確的實驗設(shè)計并不難，但此實驗設(shè)計還能發(fā)揮其他價值嗎？在教學(xué)中，不妨讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，學(xué)生的設(shè)計方案如下：方案一是通過改變電源電壓以改變燈泡兩端的電壓；方案二是通過滑動變阻器改變通過燈泡的電流，而電源電壓保持不變

以上兩個方案能用來研究電功率與電壓、電流的關(guān)系嗎？讓學(xué)生在設(shè)計后進(jìn)行說理，通過說理，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了并未控制好變量，即在兩個方案中對燈泡而言，電壓與電流是同時變化的.那么如何控制變量呢？學(xué)生若設(shè)計不出正確的方案，可直接參考教材中的方案，將兩個規(guī)格不同的燈泡串聯(lián)來控制電流相同，將兩個規(guī)格不同的燈泡并聯(lián)來控制電壓相同，這樣一來，學(xué)生就能深刻理解控制變量的意義及如何實現(xiàn)變量的控制了.

（2）放手得出結(jié)論.在研究動能與哪些因素有關(guān)的探究中，不僅要在實驗設(shè)計時放手，還需要在得出結(jié)論時放手.在學(xué)生得出的結(jié)論中，會出現(xiàn)一些不正確的結(jié)論：在物質(zhì)的質(zhì)量相同時，物體被舉得越高，動能越大；在高度相同時，物體的質(zhì)量越大，動能越大；在物體的速度相同時，質(zhì)量越大的物體把物體B撞得越遠(yuǎn)；在物體的質(zhì)量越大時，速度越大的物體將物體B撞得越遠(yuǎn).若犯以上錯誤中是對變量的控制不理解，對現(xiàn)象與結(jié)論不能進(jìn)行區(qū)分.放手讓學(xué)生自己得出結(jié)論，則會發(fā)現(xiàn)學(xué)生中存在的問題，此時再讓學(xué)生來說一說以上說法為什么是錯誤的，這樣對實驗的思路則會更清晰，也理清了結(jié)論與現(xiàn)象的關(guān)系.

（3）放手反思分析.在測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)這一探究活動中，學(xué)生測出來的值可能與理論值會不一樣，為提高說理能力，可讓學(xué)生分析說明測量結(jié)果偏大或偏小的原因.像這樣的誤差分析，是很容易出現(xiàn)錯誤的，因為測量結(jié)果偏大或偏小也就是兩個不同的方向，不過，只要有嚴(yán)密的邏輯思維過程也就不容易錯了.所以，在教學(xué)中要經(jīng)常給學(xué)生這樣的機(jī)會鍛煉.

（4）放手學(xué)生說題.在習(xí)題教學(xué)中，我們習(xí)慣于教師為主導(dǎo)，往往忽略了學(xué)生的主體性.放手讓學(xué)生說題，特別是說“為什么這個答案是正確的？”“為什么會想到這樣做？”這樣的分析說理，不僅能充分體現(xiàn)學(xué)生為主體，更是突出了思維能力的培養(yǎng)，特別是邏輯思維能力的培養(yǎng).

3培養(yǎng)說理能力的注意點

3.1示范性

教學(xué)中要做好如何說理的示范，特別注意說理時要有充分的證據(jù)，說理要有嚴(yán)密的邏輯思維過程，說理的語言要簡潔、規(guī)范.

3.2全體性

教學(xué)要面向全體，說理能力的培養(yǎng)也要面向全體，不過，學(xué)生的思維能力的基礎(chǔ)不同，所以對不同層次學(xué)生的要求也應(yīng)不同，在教學(xué)中要關(guān)注到全體，對各個層次學(xué)生要區(qū)別對待.

3.3全程性

在科學(xué)教學(xué)的全程中，都可對學(xué)生進(jìn)行說理能力的培養(yǎng)，要不斷改進(jìn)教學(xué)，以更好地培養(yǎng)說理能力.

3.4階段性

在不同階段，學(xué)生的說理能力發(fā)展水平是不同，因此，在教學(xué)中，不能操之過急，要循序漸進(jìn).