基于論證的科學實驗教學

余逆夢

【關鍵詞】科學教學;科學論證;實驗;提搜論用

一、論證教學概述

近年來，科學論證正逐漸成為國內(nèi)外科學教育的熱門話題。所謂論證教學，就是讓學生經(jīng)歷類似科學家的論證過程，理解科學概念和科學本質(zhì)，并促進思維發(fā)展的科學探究教學。經(jīng)過不斷探索，國內(nèi)外研究者總結(jié)出許多相關的教學模式，其中適用于實驗探究課的有ADI、5E和SWH教學模式等。然而這些教學模式的環(huán)節(jié)通常包含復雜的論證表達，甚至是多達數(shù)輪的科學寫作，這在小學科學教學中是難以實踐的。基于此，筆者將實驗探究課的論證過程分為“提搜論用”4個環(huán)節(jié)。“提”是起始環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)中，教師創(chuàng)設情境，了解學生的前概念，幫助其組織語言，提出觀點。“搜”是關鍵環(huán)節(jié)，在出現(xiàn)觀點沖突后，順應學生的探究興趣，展開實驗，搜集證據(jù)，以支持或修改觀點。“論”是主體環(huán)節(jié)，學生通過文字（實驗記錄單）、語言（匯報、評價、辯論）、畫圖（思維導圖）等方式展開論證，完善觀點，最終形成科學概念。“用”是拓展環(huán)節(jié)，學生在解釋、判斷、制作等過程中運用論證的結(jié)論。

二、基于“提搜論用”論證環(huán)節(jié)的教學過程

結(jié)合“提搜論用”的論證教學環(huán)節(jié)，筆者將新編蘇教版《科學》六上《蠟燭的變化》一課分為兩個層次、三個活動，分別對應“提搜論用”的不同環(huán)節(jié)（見表1）。下文，筆者結(jié)合本課的三個教學活動，具體闡述論證教學的實踐。

（一）加熱蠟燭

由于學生在四年級就已經(jīng)學過“物體加熱、冷卻會產(chǎn)生形態(tài)的變化”的知識，所以在傳統(tǒng)教學中，很多教師只讓學生提出觀點——根據(jù)示意圖說說蠟燭的變化。于是，學生只能基于生活經(jīng)驗說出蠟燭“變小”“化成蠟油”“發(fā)燙”。為了讓學生說出“沒有新物質(zhì)產(chǎn)生”的觀點，師生會進行機械的問答，牽引痕跡十分明顯。

由于證據(jù)搜集是后續(xù)論證的基礎，所以教師一定要讓學生親歷這一過程。否則，學生將難以自主形成概念。鑒于此，筆者為學生提供模具、大蠟塊、金屬勺、塑料刀、火柴、酒精燈等材料，讓他們自己制作一個蠟燭。有了切、加熱、冷卻蠟塊的體驗，學生能細致觀察并描述出：用刀切，大蠟塊會碎開;加熱后變成透明蠟油;冷卻后凝固成蠟燭等現(xiàn)象。他們不僅注意到蠟燭的體積、重量、本質(zhì)等特征始終沒變，還能提出“蠟燭還是蠟燭，沒有新物質(zhì)產(chǎn)生”的觀點。

（二）點燃蠟燭

1. 提出觀點：精設問題，保持連貫。

提出觀點要與搜集證據(jù)保持連貫性。教師要從學生的視角出發(fā)進行引導，讓學生意識到其觀點可能存在不足或缺乏說服力，需要通過實驗搜集更多的證據(jù)進行完善或證明。為此，筆者先讓學生基于經(jīng)驗說說蠟燭燃燒的變化，然后播放視頻，視頻中天平兩端放有等質(zhì)量的兩根蠟燭，一根燃燒，一根不燃燒，這時學生發(fā)現(xiàn)天平放燃燒蠟燭的一端慢慢翹起。該設計可以突出蠟燭的質(zhì)量變化，學生不僅能說出“有一部分蠟燭可能飛走了”，還會急于探究“飛”走的是什么，這時教師就可以帶領學生“攔”住“飛”走的物質(zhì)，并通過實驗檢測它們是什么。

2. 搜集證據(jù)：聚焦有效證據(jù)。

科學論證是基于證據(jù)的，只有聚焦有效證據(jù)才能對觀點進行解釋說明。然而在有些實驗中，學生或因無法正確完成復雜操作而不能觀察到現(xiàn)象，或因?qū)嶒灛F(xiàn)象繁多而被無關現(xiàn)象“帶偏”，這都會使學生無法準確得出結(jié)論。如本課，學生在觀察將干燥燒杯斜罩在火焰上方時，記錄的現(xiàn)象有：燒杯變熱、燒杯底部變黑、火焰傾斜且變?nèi)酢＿@些現(xiàn)象確實是實驗產(chǎn)生的，但過多關注它們對發(fā)現(xiàn)“產(chǎn)生了水”這一現(xiàn)象沒有任何幫助，還會導致論證環(huán)節(jié)無法進行。

為了提高證據(jù)搜集的有效性，筆者不僅拍攝微視頻示范實驗操作，還在實驗記錄單上重點標注觀察對象。如此，學生就不會被繁雜的現(xiàn)象迷惑，而是清晰記錄下“燒杯底部變黑了”“燒杯內(nèi)壁有水汽”“澄清石灰水變渾濁”等現(xiàn)象。

（三）綜合加熱、觀察變化

1. 展開論證：設置合理跨度。

教學實踐表明：有些結(jié)論的得出要進行多層思考，要求學生根據(jù)現(xiàn)象在大腦中迅速完成論證的全過程是不可行的。如在本課的傳統(tǒng)教學中，學生根據(jù)現(xiàn)象填寫實驗單上“推測蠟燭發(fā)生的變化”一欄時，要么停留于現(xiàn)象描述，要么糾結(jié)于熔化，覺得加熱和點燃沒有區(qū)別。其實，由現(xiàn)象到結(jié)論需要經(jīng)過一系列的思考：觀察現(xiàn)象;推測是什么物質(zhì);思考燃燒前有無這些物質(zhì);得出結(jié)論——燃燒產(chǎn)生這些物質(zhì)。在本課教學中，筆者降低思維難度，將實驗單中“推測蠟燭產(chǎn)生的變化”改為“推測這是什么物質(zhì)”，從而幫助學生逐步得出結(jié)論。

2. 運用論證結(jié)論。

經(jīng)歷了一系列的論證后，學生終于形成科學概念，但這還不是科學論證的終點，最終還要運用論證所得的概念，進行解釋、判斷、制作。這需要教師通過設計問題、創(chuàng)造情境、提供材料等方法創(chuàng)造運用論證結(jié)論的機會。

本課教材僅提供圖片，然后讓學生判斷圖中屬于哪種變化。教學時，筆者發(fā)現(xiàn)，即使學生知道要根據(jù)是否有新物質(zhì)產(chǎn)生進行判斷，也常因為對這些變化不熟悉而判斷錯誤，進而動搖其對剛剛形成的科學概念的認可度。因此，筆者將這些變化過程以多組對比圖、視頻、演示實驗等方式提供給學生，然后讓其進行判斷。

總之，在“提搜論用”的論證環(huán)節(jié)中，教師應該在課前對學生的前概念有大致了解，在課上幫助學生精煉語言，適時將觀點分類，以免學生進行冗余論證，偏離課的主題。