讓思維在科學(xué)論證中前行

科學(xué)探究不能只停留在形式上，教師在關(guān)注學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，更要關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展。真正的探究應(yīng)該發(fā)生在孩子們的頭腦中，科學(xué)課堂教學(xué)的重心應(yīng)該是著力培養(yǎng)孩子的科學(xué)思維能力。科學(xué)課堂忽視學(xué)生思維的現(xiàn)象比比皆是，例如，活動(dòng)中學(xué)生只對(duì)觀察的現(xiàn)象特別感興趣，而忘記理性的分析和思考；實(shí)驗(yàn)中教師只注重實(shí)驗(yàn)的操作過程和現(xiàn)象，而忽視對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和質(zhì)疑；交流中師生只關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出，而忽視信息與結(jié)論之間所建立的協(xié)調(diào)關(guān)系……缺失了思維參與的探究是盲目的，也是淺薄的，教師在科學(xué)教學(xué)中既要讓學(xué)生充分動(dòng)手實(shí)踐，又要注重發(fā)展學(xué)生的理性思維。

一、有想法：讓學(xué)生帶著自己的觀點(diǎn)進(jìn)入探究

科學(xué)學(xué)習(xí)的過程不應(yīng)是一個(gè)遵照教師指令進(jìn)行操作的過程，而應(yīng)是一個(gè)學(xué)生不斷運(yùn)用自己已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行自我建構(gòu)的過程。教師要關(guān)注學(xué)生的前概念，讓學(xué)生帶著自己的想法、觀點(diǎn)去思考問題，主動(dòng)融入學(xué)習(xí)過程中。

案例：“物體的沉浮”教學(xué)片段

（教師在教學(xué)前通過演示操作磚塊、木塊在水中的沉浮，明確了操作要求和沉浮的判斷標(biāo)準(zhǔn)，接著出示了小石塊、泡沫塊、回形針、蠟燭、帶蓋空瓶、蘋果、橡皮幾種材料，讓學(xué)生預(yù)測(cè)它們放入水中的沉浮狀況并用“↓”“↑”表示，再用1～2個(gè)關(guān)鍵字闡述這樣猜測(cè)的依據(jù)。之后，學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行思考，完成預(yù)測(cè)并說明理由。）

師：你的預(yù)測(cè)和理由能與大家分享一下嗎？

生：我認(rèn)為石頭沉，因?yàn)楸容^重；塑料浮，因?yàn)楹茌p；回形針沉，因?yàn)樗菍?shí)心的；蠟燭沉，因?yàn)槭菍?shí)心的；帶蓋的空瓶浮，因?yàn)槭强招牡模锩嬗锌諝猓惶O果沉，因?yàn)槭菍?shí)心的；橡皮沉，因?yàn)槭菍?shí)心的。

生：我認(rèn)為蠟燭是浮的，因?yàn)槊芏刃∮谒?/p>

師：你知道什么叫密度？

生：以前知道，現(xiàn)在不知道了，是在書中看到的。

師：密度這個(gè)概念初中科學(xué)才會(huì)學(xué)到。它表示體積和重量的關(guān)系，現(xiàn)在我們就用輕重和體積來表示。

生：我認(rèn)為回形針是浮的，因?yàn)樗茌p。

生：我認(rèn)為回形針是沉的，它很小，排開水的體積也很小，受到的浮力也小。

生：我認(rèn)為橡皮是浮的，因?yàn)榍虚_來有一點(diǎn)點(diǎn)空心。

師：你的意思是橡皮的結(jié)構(gòu)比較松，與它的構(gòu)造有關(guān)。

……

師：那我們的這個(gè)猜測(cè)以及大家的想法對(duì)嗎？接下來我們就來領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行驗(yàn)證。

每一個(gè)學(xué)生都是一個(gè)獨(dú)立的生命個(gè)體，他們對(duì)同一事物持有不同的看法和見解。案例中的教師盡可能地讓每一個(gè)學(xué)生帶著自己的已有經(jīng)驗(yàn)參與到活動(dòng)中來，給予學(xué)生充分的個(gè)體學(xué)習(xí)和集體交流時(shí)間，讓每一個(gè)學(xué)生在探究活動(dòng)前對(duì)“物體在水中的沉浮規(guī)律”進(jìn)行預(yù)測(cè)，并讓學(xué)生充分表達(dá)自己的看法，通過生生集體交流，將物體沉浮的原因歸結(jié)為：可能跟空心、實(shí)心，輕重，體積，材料，密度等因素有關(guān)。這是對(duì)學(xué)生已有概念的測(cè)試，也是教學(xué)的起點(diǎn)。

在交流匯報(bào)中，老師進(jìn)行適時(shí)引導(dǎo)和點(diǎn)撥，引發(fā)學(xué)生思考，聚焦探究的問題：究竟是什么決定了物體的沉與浮？調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思維，激發(fā)他們的后續(xù)探究和個(gè)體的理性思維同步發(fā)展，即利用證據(jù)建立學(xué)生自己的科學(xué)主張。

在學(xué)生科學(xué)探究的前測(cè)活動(dòng)過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生論證需要把握住以下三點(diǎn)：

1.學(xué)生有共同思考的問題

在教學(xué)中，教師要根據(jù)教學(xué)的要求設(shè)計(jì)好有價(jià)值的思考問題，并讓學(xué)生根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)有依據(jù)地猜想。這要求教師把教材的編排邏輯與學(xué)生的認(rèn)知邏輯有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)好有梯度的思考問題，引起學(xué)生的思考。

2.學(xué)生有充分思考的時(shí)間

在實(shí)際教學(xué)中，我們經(jīng)常看到很多教師提出一個(gè)問題后就馬上讓學(xué)生發(fā)表自己的看法，表達(dá)自己的想法，學(xué)生缺少獨(dú)立思考的空間和時(shí)間，最后常常變得“人云亦云”。因此，教師應(yīng)該保證學(xué)生有充足的時(shí)間來思考，最好能讓學(xué)生用文字或圖畫的方式將自己的想法簡(jiǎn)要記錄下來，作為后續(xù)深度交流的保障。

3.學(xué)生有自己明確的觀點(diǎn)

學(xué)生在分享自己的觀點(diǎn)時(shí)，教師要尊重孩子，讓他們有充分表達(dá)想法的機(jī)會(huì)。在這個(gè)時(shí)候，教師不要過于心急，當(dāng)學(xué)生表達(dá)不清的時(shí)候應(yīng)該適時(shí)給予點(diǎn)撥和引導(dǎo)，不要急于說出教師自己的觀點(diǎn)，而是要讓學(xué)生清晰地表達(dá)他們對(duì)問題的看法，確保學(xué)生帶著問題和自己的觀點(diǎn)開展后續(xù)的科學(xué)探究活動(dòng)。

二、找證據(jù)：讓學(xué)生重視有效信息的收集和整理

觀察和實(shí)驗(yàn)是學(xué)生探究的核心活動(dòng)，也是學(xué)生進(jìn)行集體論證前的基礎(chǔ)性活動(dòng)，更是學(xué)生收集信息、尋找證據(jù)的過程。因此，在學(xué)生的探究活動(dòng)中，教師要指導(dǎo)學(xué)生做好有效信息的收集和整理。

案例：“光的傳播”教學(xué)片段

當(dāng)學(xué)生對(duì)光是怎樣傳播的形成了自己的觀點(diǎn)以后，教師下發(fā)了兩組材料讓學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)操作，證明自己的觀點(diǎn)。

第一組材料：紙屏、3個(gè)紗網(wǎng)、光源。教師讓學(xué)生先固定光源和屏，讓光照在屏上，畫出光點(diǎn)；而后，兩個(gè)物體不動(dòng)，依次分別放入3塊紗網(wǎng)擋板，畫出看到的光點(diǎn)，并把這些光點(diǎn)連接起來。思考：如果給你更多的紗網(wǎng)，又會(huì)怎樣？把這些點(diǎn)連接起來會(huì)怎樣？

第二組材料：老師下發(fā)了4套材料，分別是紙屏、肥皂水、光源，紙屏、粉筆灰、激光筆，紙屏、橙汁、激光筆，紙屏、軟管、激光筆，肥皂水、橙汁、粉筆灰提前裝在瓶子里（實(shí)驗(yàn)前將瓶子搖一搖）。讓學(xué)生將前3套材料中的三個(gè)物體順序擺放，第4套材料可以自由操作，畫出觀察到的現(xiàn)象，并根據(jù)現(xiàn)象分析光是怎樣傳播的。

有了明確的實(shí)驗(yàn)操作要求和具體的任務(wù)，在活動(dòng)中，學(xué)生變得不再那么亢奮，他們四人一個(gè)小組進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)，每個(gè)同學(xué)采用畫圖的方式及時(shí)記錄各自觀察到的現(xiàn)象，得出結(jié)論：光是直線傳播的。

在個(gè)體記錄的基礎(chǔ)上，老師請(qǐng)各小組在整理完畢活動(dòng)材料后，花兩分鐘左右的時(shí)間在小組內(nèi)進(jìn)行交流和展示，形成小組的觀點(diǎn)。

科學(xué)教育的核心應(yīng)該是讓學(xué)生在操作過程中學(xué)會(huì)思辨，缺乏思維參與的科學(xué)操作活動(dòng)，缺乏理性的探究，其教學(xué)是低效的。上述案例中，學(xué)生帶著問題開展探究活動(dòng)，他們有明確的目標(biāo)，能通過畫圖的方式記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能根據(jù)眾多的現(xiàn)象歸納出小組的觀點(diǎn)。在這個(gè)過程中，學(xué)生的思維是積極、主動(dòng)的，彰顯出科學(xué)探究活動(dòng)的價(jià)值和意義。

如何有效地讓學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中收集實(shí)驗(yàn)信息并轉(zhuǎn)化為證據(jù)呢？教師重點(diǎn)要做好以下幾點(diǎn)：

1.組建有效的學(xué)習(xí)共同體是基礎(chǔ)

在小組探究活動(dòng)中，我們經(jīng)常看到個(gè)別學(xué)生成為了小組的“統(tǒng)治者”，其他學(xué)生則淪為“旁觀者”，小組合作學(xué)習(xí)成了一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)人的“表演”，這不是我們所期望的。真正的合作探究不僅僅是學(xué)生“坐”在一起，而是真正成為探究學(xué)習(xí)的“搭檔”“伙伴”，是一個(gè)學(xué)習(xí)共同體，每個(gè)學(xué)生都要為學(xué)習(xí)共同體作出自己的貢獻(xiàn)。同時(shí)，學(xué)習(xí)共同體又能幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，促進(jìn)小組成員的共同發(fā)展。

2.充分開展實(shí)驗(yàn)前的討論是關(guān)鍵

在探究實(shí)驗(yàn)前，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體化的設(shè)計(jì)和策劃，這也是學(xué)生積極、主動(dòng)思維的過程，他們需要帶著各自的思考與同學(xué)進(jìn)行充分研討，明確“應(yīng)該怎樣”“為什么這樣”等問題，從而獲得探究實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的關(guān)鍵信息，促使科學(xué)學(xué)習(xí)深入進(jìn)行。

3.提供有結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)材料是保障

上述案例中，教師提供了兩套有層次、有結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生尋找更多的證據(jù)來證明“光是直線傳播的”，教師重點(diǎn)啟發(fā)學(xué)生在探究活動(dòng)中關(guān)注事實(shí)、確認(rèn)事實(shí)、注重實(shí)證，促進(jìn)學(xué)生理性思維的發(fā)展。

三、論觀點(diǎn)：讓學(xué)生建立證據(jù)與觀點(diǎn)之間的聯(lián)系

教師引導(dǎo)學(xué)生研討交流的基礎(chǔ)是他們?cè)谟^察和實(shí)驗(yàn)中所獲得的相關(guān)證據(jù)，研討和交流是學(xué)生進(jìn)行信息加工處理和科學(xué)論證的過程。通過交流分享，學(xué)生闡述各自的發(fā)現(xiàn)、想法，展示研究的數(shù)據(jù)，顯現(xiàn)各自的思維活動(dòng)過程。有效的交流研討，還可以培養(yǎng)學(xué)生良好的傾聽習(xí)慣和質(zhì)疑精神。但是，在科學(xué)課堂上，很多教師更多地重視了“做”的程序，忽視了“思”的過程。在學(xué)生的匯報(bào)交流中，當(dāng)學(xué)生說出或被“誘導(dǎo)”出結(jié)論的時(shí)候，他們的探究活動(dòng)就會(huì)被教師無情地“停止”，教師忽視了讓學(xué)生在證據(jù)與論點(diǎn)之間建立關(guān)聯(lián)。

案例：“聲音的產(chǎn)生”教學(xué)片段

（教師組織學(xué)生開展“觀察皮筋振動(dòng)發(fā)聲”的活動(dòng)后，引起學(xué)生對(duì)“聲音是怎樣產(chǎn)生的”這個(gè)問題進(jìn)行猜想。之后，教師為學(xué)生準(zhǔn)備了尺子、鼓、音叉、水、乒乓球、碎紙等，指導(dǎo)敲擊音叉的方法，要求學(xué)生用這些物體找到它們發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)，并及時(shí)記錄下來，而后交流反饋。）

師：你們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象，有什么結(jié)論了嗎？

生：用手撥動(dòng)尺子，尺子會(huì)振動(dòng)；敲鼓，有聲音，用手摸一下，感覺鼓面在振動(dòng)；輕輕地敲音叉，然后把音叉放入水中，看到水面上一圈一圈地蕩漾開來，說明音叉也在動(dòng)。

生：我們把碎紙片放在鼓面上，看到碎紙片會(huì)上下跳動(dòng)，說明鼓面在振動(dòng)。

生：當(dāng)我把音叉靠近靜止的乒乓球時(shí)，它會(huì)彈開去，說明音叉也在動(dòng)。

生：尺子、鼓、音叉在發(fā)出聲音的時(shí)候都在振動(dòng)。

師：還發(fā)現(xiàn)了什么？

生：物體是多種多樣的，制造聲音的方法也是多種多樣的。

生：無論是什么樣的物體都可以借助聽覺、視覺、觸覺或借助其他物體找到它們發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)。

師：由此我們可以推斷聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。

上述案例中，教師給學(xué)生提供的探究材料，讓他們得以充分地展開探究，但在交流匯報(bào)時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)“尺子、鼓、音叉發(fā)聲時(shí)都在振動(dòng)”就馬上給出結(jié)論：物體振動(dòng)產(chǎn)生聲音。什么是振動(dòng)？尺子、鼓、音叉等物體振動(dòng)時(shí)的狀態(tài)是怎樣的？發(fā)聲時(shí)的物體振動(dòng)又有什么特點(diǎn)？這些問題，教師沒有引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致而全面地觀察、描述、思考，致使基于證據(jù)的匯報(bào)顯得過于牽強(qiáng)和蒼白。

實(shí)驗(yàn)探究中的證據(jù)是學(xué)生建立科學(xué)概念的思維素材，教師要引導(dǎo)學(xué)生用證據(jù)進(jìn)行論證和解釋，才能有效建構(gòu)科學(xué)概念。所以，在教學(xué)中教師要讓學(xué)生充分依據(jù)自己收集的相關(guān)數(shù)據(jù)開展論證活動(dòng)，將現(xiàn)象與觀點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生在集體論證中歸納科學(xué)結(jié)論，學(xué)會(huì)基于證據(jù)來質(zhì)疑問難，樹立“輕易不給孩子下結(jié)論”的理念。具體應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

1.圍繞核心問題，做好論證準(zhǔn)備

當(dāng)學(xué)生探究結(jié)束后，教師要留給孩子一定的時(shí)間進(jìn)行思考，做好論證的準(zhǔn)備。

首先，教師可以組織學(xué)生將個(gè)人的觀點(diǎn)在小組中進(jìn)行交流論證，借助科學(xué)記錄說明現(xiàn)象和觀點(diǎn)，最終形成小組的論點(diǎn)。科學(xué)記錄能幫助學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中獲取有用信息，讓學(xué)生進(jìn)一步整理信息，形成證據(jù)。

其次，教師要指導(dǎo)學(xué)生圍繞核心問題進(jìn)行匯報(bào)交流，特別是要用好關(guān)鍵性的助學(xué)導(dǎo)語(yǔ)。如在前述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)驗(yàn)記錄說一說“我們是怎樣做的”“我們看到了怎樣的現(xiàn)象”“基于這樣的發(fā)現(xiàn)，我們認(rèn)為怎樣”等，讓學(xué)生充分闡述與論證。

最后，教師要引導(dǎo)學(xué)生清楚地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，可以讓學(xué)生用自己擅長(zhǎng)的方式來匯報(bào)，可以引導(dǎo)其他學(xué)生如何傾聽他人的論述，如善于發(fā)現(xiàn)不同的意見，進(jìn)行理性辨析與交流，等等。

2.創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提供論證技巧

學(xué)生科學(xué)論證的過程是基于事實(shí)的交流、傾聽、互動(dòng)的過程，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)“有聲思維”的學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生理清思維過程。教師對(duì)發(fā)言者和傾聽者都要提出明確、清晰的規(guī)范與要求，并提供適時(shí)的幫助。例如，指導(dǎo)學(xué)生采用“我們的結(jié)論是……，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)……”“我們的觀點(diǎn)是……，所以認(rèn)為……”等方式進(jìn)行論述。同時(shí)，引導(dǎo)其他學(xué)生認(rèn)真聆聽，通過“我贊同……，同時(shí)我還想補(bǔ)充……”“我不明白你的觀點(diǎn)……你能跟我詳細(xì)講講……嗎？”“我對(duì)……有一個(gè)問題”等句式回應(yīng)發(fā)言的同伴，引導(dǎo)全體學(xué)生針對(duì)看到的現(xiàn)象及發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行科學(xué)論證。

3.引領(lǐng)證據(jù)推理，建立論證邏輯

在學(xué)生論證、解釋的關(guān)鍵階段，教師要采用恰當(dāng)?shù)年P(guān)鍵導(dǎo)學(xué)語(yǔ)給予點(diǎn)撥引領(lǐng)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)邏輯推理。具體可分為三個(gè)階段：

一是“亮出觀點(diǎn)”階段。教師可以通過“根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（數(shù)據(jù)），你有什么想法”“你為什么這樣認(rèn)為”等引導(dǎo)式問題，讓學(xué)生慎重審視自己的結(jié)論是否建立在科學(xué)證據(jù)之上。

二是“進(jìn)一步論證”階段。教師可以通過“你們都這么認(rèn)為嗎”“誰(shuí)有不同的看法”等批判式問題，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)同學(xué)的解釋與結(jié)論進(jìn)行反思、批判和質(zhì)疑。

三是“形成合理解釋”階段。教師可以通過“大家覺得誰(shuí)的解釋更接近真實(shí)”“你現(xiàn)在是怎么想的”“我們的研究現(xiàn)象（數(shù)據(jù)）支持這樣的觀點(diǎn)嗎”等反思式問題，引導(dǎo)學(xué)生再次思考研究結(jié)論是否嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)。

如果科學(xué)教育真正落實(shí)在“基于證據(jù)進(jìn)行論證”的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，教師能夠更多地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)踐活動(dòng)中獲取的事實(shí)與證據(jù)，并讓學(xué)生用證據(jù)去分析現(xiàn)象、解釋問題，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)就會(huì)不斷重組、優(yōu)化，他們就會(huì)不斷糾正和完善屬于自己的科學(xué)概念體系，他們的思維能力也會(huì)得到不斷的進(jìn)步和發(fā)展。

浙江省寧波市鄞州區(qū)宋詔橋小學(xué)（315000）