在概念建構(gòu)中培養(yǎng)學(xué)生推理論證能力

余京華 周雪芳

【摘 要】科學(xué)思維的發(fā)展與科學(xué)概念的建構(gòu)是相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系。作為科學(xué)思維的重要組成部分，推理論證能力應(yīng)該在概念建構(gòu)的過程中得到發(fā)展。在教科版《科學(xué)》四年級下冊第二單元第6課《導(dǎo)體和絕緣體》的教學(xué)中，教師應(yīng)“精選實驗材料，豐富學(xué)習(xí)體驗；優(yōu)化記錄方式，展現(xiàn)思維路徑；改變教學(xué)方式，培養(yǎng)探究精神；巧用提問方式，助力思維發(fā)展”，由此幫助學(xué)生建構(gòu)概念，提升推理論證能力。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)；概念建構(gòu)；推理論證；科學(xué)素養(yǎng)

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》突出了課程育人宗旨，著力發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任等方面。“概念是思維的基本單元，思維的結(jié)果是形成概念和做出判斷。”科學(xué)思維的發(fā)展與科學(xué)概念的建構(gòu)是相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系。作為科學(xué)思維的重要組成部分，推理論證能力應(yīng)該在概念建構(gòu)的過程中得到發(fā)展。然而，綜觀當(dāng)前的科學(xué)課堂，可以發(fā)現(xiàn)，許多教師只著眼于知識概念的落實，忽視了學(xué)生推理論證能力的發(fā)展。如何在概念建構(gòu)的過程中發(fā)展學(xué)生的推理論證能力？以教科版《科學(xué)》四年級下冊第二單元第6課《導(dǎo)體和絕緣體》為例，教師應(yīng)以學(xué)生為主體，設(shè)計層層遞進(jìn)的教學(xué)活動，在幫助學(xué)生建構(gòu)概念的同時，發(fā)展學(xué)生的推理論證能力。

《導(dǎo)體和絕緣體》一課旨在引導(dǎo)學(xué)生探究常見材料的導(dǎo)電性，即利用簡易電路檢測器檢測不同材料的導(dǎo)電情況，基于檢測結(jié)果得出結(jié)論并建構(gòu)導(dǎo)體和絕緣體兩個主要概念。教學(xué)中，筆者首先帶領(lǐng)學(xué)生運用演繹推理的方法明確檢測材料導(dǎo)電性的步驟，再讓學(xué)生經(jīng)歷“比較—分析—分類—抽象—概括”的過程，初步形成概念，最后引導(dǎo)學(xué)生運用歸納推理的方法鞏固概念，并用所學(xué)知識服務(wù)生活（如圖1）。這樣的教學(xué)有利于學(xué)生推理論證能力的發(fā)展。

一、精選實驗材料，豐富學(xué)習(xí)體驗

歸納推理和演繹推理是邏輯思維的兩種方式。認(rèn)識活動中，人們總是先接觸個別事物，而后推及一般事物，又從一般事物推及個別事物，如此循環(huán)往復(fù)，使認(rèn)識不斷深化。歸納推理是從個別事物到一般事物，演繹推理則是從一般事物到個別事物。可見，要發(fā)展歸納推理和演繹推理兩種思維能力，必須以大量的事實作為依據(jù)。教師應(yīng)在教學(xué)中利用合適的材料，豐富學(xué)生的真實體驗，幫助學(xué)生對事物的規(guī)律進(jìn)行歸納推理和演繹推理。

（一）改進(jìn)器材，拓寬認(rèn)知范圍

教材建議使用電路檢測器來檢測物體的導(dǎo)電性，但在實踐中，電路檢測器的靈敏度不夠，無法檢測出水、人體等的導(dǎo)電性。為了幫助學(xué)生獲取證據(jù)，構(gòu)建導(dǎo)體、絕緣體兩個概念，筆者對實驗器材進(jìn)行了改進(jìn)，在課堂上引入了靈敏度更高的人體導(dǎo)電球，并連上導(dǎo)線。人體導(dǎo)電球不僅可以檢測人體的導(dǎo)電性，還可以檢測水、油、泥土、醋、鹽水等物質(zhì)的導(dǎo)電性，能夠拓寬學(xué)生的認(rèn)知范圍。實驗中，筆者將待測液體裝在透明瓶子中，在瓶子兩頭打孔，并在鐵質(zhì)小棒上涂上電容膠，解決了液體不方便檢測、導(dǎo)線上容易留下殘留物等問題，具體如表1。

（二）豐富材料，助力課堂探究

本課主要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“比較—分析—分類—抽象—概括”的思維過程建構(gòu)概念。為了幫助學(xué)生建構(gòu)導(dǎo)體和絕緣體等概念，筆者選擇了具有代表性、生活性的典型材料，幫助學(xué)生進(jìn)行探究。

1.選擇代表性材料，助力學(xué)生探究

代表性材料包括多種導(dǎo)體材料，如鐵、銅、鋁等，也包括多種絕緣體材料，如布、木頭、塑料、紙等。這些材料能夠幫助學(xué)生通過求同歸納，找到導(dǎo)體和絕緣體的特征。

2.選擇生活性材料，激發(fā)認(rèn)知沖突

在準(zhǔn)備材料時，一方面，要選擇學(xué)生熟悉的材料，讓學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗進(jìn)行預(yù)測。另一方面，要考慮選取學(xué)生熟悉但容易預(yù)測錯誤的材料，如水、泥土、油、醋等，使學(xué)生的思維在認(rèn)知沖突中不斷攀升。經(jīng)過這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠突破自己的前概念，提高分析、歸納能力。

二、優(yōu)化記錄方式，展現(xiàn)思維路徑

記錄單就像一個指路牌，可以提供“做什么”“怎么做”“記什么”“交流什么”等方面的指導(dǎo)，是教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的工具，也是學(xué)生進(jìn)行自主探究的階梯。有效的記錄單能發(fā)揮學(xué)習(xí)支架的作用，展現(xiàn)思維路徑，幫助學(xué)習(xí)者提升學(xué)習(xí)效果。學(xué)生在實驗過程中進(jìn)行觀察、比較、歸納、分析，在記錄單上記下學(xué)習(xí)過程，并用記錄單輔助思考和表達(dá)。

（一）優(yōu)化記錄方式，助力課堂表達(dá)

本課教材提供了記錄單，筆者對此進(jìn)行了修改。如表2所示：預(yù)測欄要求學(xué)生對物體接入電路后，能否使小燈泡亮起來作出預(yù)測，采用“√”或“×”的方式進(jìn)行記錄；檢測欄由原來的兩次變成現(xiàn)在的三次，凸顯了嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度；實驗結(jié)果“是否容易導(dǎo)電”同樣采用“√”或“×”的方式記錄，更加直觀明了。這樣的記錄單符合學(xué)生的認(rèn)知水平，能夠幫助學(xué)生在小組討論中更有條理地進(jìn)行表達(dá)。

（二）有序呈現(xiàn)材料，助力推理分析

教師應(yīng)精心安排材料呈現(xiàn)的先后順序，為學(xué)生搭建推理的腳手架，讓學(xué)生的思維可視化。記錄單要求學(xué)生對物體接入電路后能否使小燈泡亮起來作出預(yù)測，體現(xiàn)了學(xué)生對物體是否導(dǎo)電的初始認(rèn)知，為后續(xù)的概念建構(gòu)打下了基礎(chǔ)。通過實驗，學(xué)生得出了“有些液體可以導(dǎo)電，有些液體不可以導(dǎo)電”的結(jié)論。在此過程中，學(xué)生不斷突破思維定式。

如：大部分學(xué)生利用生活常識預(yù)測水能導(dǎo)電，通過實測發(fā)現(xiàn)水確實能導(dǎo)電；部分學(xué)生認(rèn)為醋是不導(dǎo)電的，但通過實驗發(fā)現(xiàn)醋也是能導(dǎo)電的。至此，學(xué)生經(jīng)過歸納推理，得出了“液體都能導(dǎo)電”的結(jié)論，進(jìn)而運用演繹推理，判斷油的導(dǎo)電性。許多學(xué)生認(rèn)為因為油是液體，所以油也是能導(dǎo)電的。但是實驗證明，油不能導(dǎo)電。這又刷新了他們剛剛建立的認(rèn)識：油雖然是液體，但油并不導(dǎo)電。由此，學(xué)生得出結(jié)論：不是所有的液體都能導(dǎo)電。其概念建構(gòu)的過程如圖2。

三、改變教學(xué)方式，培養(yǎng)探究精神

為改變以往課堂教師一人唱獨角戲的填鴨式教育模式，同時打破匯報交流環(huán)節(jié)“說者表意不清，聽者似懂非懂”的尷尬局面，筆者在研討環(huán)節(jié)利用信息技術(shù)為學(xué)生搭建生生互動平臺，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，體現(xiàn)了以生為本的教學(xué)理念。

（一）呈現(xiàn)照片，展示思考痕跡

探究過程中，學(xué)生的思維活躍，獨立思考能力不斷增強。教師在巡視過程中要留心學(xué)生的操作和記錄情況。本課活動中，學(xué)生經(jīng)歷了多次預(yù)測，思維能力不斷提升，但他們對于預(yù)測的價值和意義的理解依然停留在淺層。在碰到事實與自己的預(yù)測出現(xiàn)沖突的情況時，學(xué)生往往會修改預(yù)測結(jié)果，導(dǎo)致預(yù)測失去意義。對此，教師可借助手機(jī)等設(shè)備的拍照功能，幫助學(xué)生回憶實驗過程并及時引導(dǎo)學(xué)生。教學(xué)過程如下。

師：大家在實驗過程中，是怎么預(yù)測的？為什么這么預(yù)測？

生：我先預(yù)測一種材料的導(dǎo)電性，然后用實驗進(jìn)行驗證，接著繼續(xù)預(yù)測，再用實驗進(jìn)行驗證，這樣結(jié)果更準(zhǔn)確。

生：我是先預(yù)測所有材料的導(dǎo)電性，再用實驗一一驗證，這樣速度更快。

師：你們說的都有道理。老師拍下了一份記錄單（呈現(xiàn)在屏幕上），請記錄單的主人來說說看。

生：我是先預(yù)測一兩種材料的導(dǎo)電性，然后用實驗驗證，接著預(yù)測剩余所有材料的導(dǎo)電性，再用實驗進(jìn)行驗證。我認(rèn)為先驗證一部分材料的導(dǎo)電性，再預(yù)測剩余材料的導(dǎo)電性，學(xué)習(xí)效果最好。比如，一開始我預(yù)測錯了醋的導(dǎo)電性，后來經(jīng)過推理，我知道像這樣的液體可以導(dǎo)電。

生：我贊同他的觀點，有了前面的經(jīng)驗，后面就預(yù)測得更準(zhǔn)確了。

師：對醋的預(yù)測為什么劃掉又重寫？

生：因為開始預(yù)測錯了醋的導(dǎo)電性。

師：預(yù)測錯了能不能改？

生：不能改。改了就失去預(yù)測的意義了。

（二）研討交流，培養(yǎng)探究精神

從學(xué)生匯報的記錄單來看，學(xué)生檢測的結(jié)果與預(yù)測的結(jié)果不盡相同，主要涉及油、醋、泥土等材料。這些材料有的是學(xué)生不太熟悉的，有的是成分相對復(fù)雜的。經(jīng)過小組上臺演示，臺下學(xué)生可以清楚地觀看整個實驗過程。在質(zhì)疑與求證的過程中，課堂研討逐步深入，學(xué)生逐漸形成共識，他們的探究精神得到了培養(yǎng)。

四、巧用提問方式，助力思維發(fā)展

通過實驗，學(xué)生獲得了充足的證據(jù)。要利用這些證據(jù)建構(gòu)概念，就要進(jìn)入科學(xué)探究的原理解釋階段。這個階段是學(xué)生思維活動最為活躍的階段，是開展歸納推理和演繹推理的主要階段，也是概念建構(gòu)最為關(guān)鍵的階段。教師應(yīng)精心設(shè)計問題，讓學(xué)生經(jīng)歷“比較—分析—分類—抽象—概括”的思維過程，提升學(xué)生的邏輯思維能力。

（一）問題引領(lǐng)，助力學(xué)生建構(gòu)概念

筆者首先帶領(lǐng)學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果對物體進(jìn)行分類——能使小燈泡亮的材料和不能使小燈泡亮的材料，再通過問題鏈不斷揭示概念。筆者用板書呈現(xiàn)了學(xué)生的思維發(fā)展過程。

問題1：左側(cè)這些物體接入電路后能使小燈泡亮起來，它們有什么相同點？

問題2：怎樣的物體才能讓燈泡亮起來？

不斷的追問促使學(xué)生找到了這些物體的共同特征：能導(dǎo)電。學(xué)生初步形成概念：能導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，不能導(dǎo)電的物體叫絕緣體。

問題3：如果往木頭上澆水，濕掉的木頭能導(dǎo)電嗎？

學(xué)生認(rèn)識到：在不同的環(huán)境下，絕緣體也可能變成導(dǎo)體。最終學(xué)生得出結(jié)論：容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體。至此，學(xué)生完成了概念建構(gòu)。

（二）演繹推理，幫助學(xué)生鞏固概念

教材中的拓展環(huán)節(jié)其實是一個鞏固概念的環(huán)節(jié)，用到的思維方法是演繹推理。2022年版課標(biāo)在課程理念中提到：重視師生互動和生生互動，引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識和方法進(jìn)行總結(jié)、反思、應(yīng)用和遷移，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。在鞏固概念的教學(xué)中，筆者設(shè)置了如下問題。

問題1：手機(jī)充電器的哪個部分由導(dǎo)體材料做成，哪個部分由絕緣體材料做成？你是怎么判斷的？

大部分學(xué)生能夠試著用“因為容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，插頭部分容易導(dǎo)電，所以插頭部分是導(dǎo)體”這樣的三段論推理句式來表達(dá)自己的想法。同時，學(xué)生也得出了“導(dǎo)體的作用是將電輸送到人們需要的地方，而絕緣體恰恰相反”的結(jié)論。可見，這不僅是一個演繹推理的過程，也是一個通過語言將思維向外呈現(xiàn)的過程。

問題2：仔細(xì)觀察這個充電器，你覺得使用者應(yīng)該注意哪些方面？

筆者提供的是一根使用時間較久且已經(jīng)出現(xiàn)明顯破損的數(shù)據(jù)線。學(xué)生表示這樣的數(shù)據(jù)線容易出現(xiàn)漏電情況，存在安全隱患，不宜使用。通過本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了科學(xué)概念，還聯(lián)系了生活，形成了安全用電的意識。

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)推理論證能力的重要性不言而喻。教師應(yīng)基于學(xué)情和學(xué)生身心發(fā)展的規(guī)律，以層層遞進(jìn)的教學(xué)活動幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，提升推理論證能力，由此發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

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（1.浙江省龍泉市教育研究培訓(xùn)中心 2.浙江省龍泉市西新教育集團(tuán)）