基于證據，提升學生的科學學習力

白艷華

［摘 要］小學科學教學的一個重要任務就是培養學生的學習力，也就是科學學習力。而有效培養學生科學學習力的關鍵，就是要讓學生在科學知識建構的過程中尋找證據，即“一種事物對于另一種事物的證明關系”。在科學教學中，教師要引導學生收集證據、應用證據、反思證據，讓證據成為學生科學學習的動力引擎。基于證據進行科學教學，能有效提升學生的科學學習力，發展學生的科學核心素養。

［關鍵詞］小學科學;證據;科學學習力;論證

［中圖分類號］ G623.6［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1007-9068（2023）30-0081-03

在小學學科中，科學是一門比較獨特的學科。因為相對于語文、數學等文化學科而言，在科學課堂中學生學到的是自然科學知識，經歷的是與自然科學相關的學習過程。由于科學學科沒有太大的應試壓力，學生在學習過程中會表現出更高的熱情、更強烈的學習興趣。在這樣的情況下，小學科學教師不能只滿足于激發學生淺層的學習興趣，而要讓學生的學習興趣從淺層走向深層，進而發展他們的科學學習力。

培養學生的學習力是小學科學教學的一個重要任務。具有科學學科特征的學習力，可以稱之為科學學習力。它在科學學科的學習中，一方面表現為學生能夠主動運用科學知識去解釋自然現象；另一方面表現為運用科學知識與原理去判斷自然事物。盡管小學生的認知能力相對薄弱，所掌握的科學知識也相對膚淺，但是他們一旦建立了屬于自己的科學認知和方法認知體系，就能夠主動運用到生活當中。這種運用實際上就是學習力的一種體現。需要注意的是，學生一旦形成了良好的科學學習力，就可以反過來作用于科學學科的學習，他們能夠在積累生活經驗以及科學知識的基礎上，進一步探究新的科學知識，從而讓自己的科學知識積累與科學素養提升都呈現出螺旋式上升的趨勢。這是一種理想的學習狀態，也是學生科學學習力不斷提升的體現。

那么在小學科學教學中，如何有效地培養學生的科學學習力呢？關鍵就是要讓學生在科學知識建構的過程中尋找證據。所謂證據，是指一種事物對于另一種事物的證明關系。從證據到科學結論的得出，會有一個相對復雜的過程。在這個過程中，學生需要分析證據，需要尋找證據之間的邏輯關系，需要基于證據以及它們之間的邏輯關系去判斷，并得出新的科學結論。實踐證明，只有經歷這樣的過程，才是真正的科學學習過程，也只有在這樣的過程中，學生的科學學習力才能得到切實發展。因此，在小學科學教學中，教師要培養學生的證據意識，引導學生主動收集證據、應用證據、反思證據。證據支持論點，證據佐證猜想。有了證據，學生的科學學習就能“有根有據”“有理有據”。這樣的科學教學能有效發展學生的論證能力，提升學生的論證品質。科學要用事實說話，要用數據說話。證據，能提高學生科學學習的卷入度、能見度和可信度。總體而言，引導學生關注證據的過程，實際上就是引導學生分析證據，并在應用證據的過程中發展邏輯思維的過程。科學學科最本質的特征就在于邏輯，而證據正是邏輯最主要的表征方式。通過證據的呈現與應用，學生可以更好地認識到科學概念之間的關系，而這種關系的建立，奠定了學生科學學習力提升的基礎。

一、收集證據，培養學生證據意識

收集證據是科學探究的要素之一，在小學科學中表現為搜集實驗材料、采集實驗數據等。但在收集證據的過程中，我們常常可以發現存在著證據失真、模糊、膚淺甚至虛假等問題。因此，教師在教學時首先要讓學生認識到證據的重要性，讓學生能主動摒棄偽科學和假描述等觀念。證據意識，不僅僅表現為學生能主動收集證據，也不僅僅表現為學生能主動用證據來支撐自己的觀點、反駁他人的觀點，更表現為學生能對自己收集到的證據進行審視、考量、反思。這才是真正意義上的證據意識。

比如，教學教科版科學五年級下冊《沉浮與什么因素有關》一課時，學生的猜想眾多，有物體的沉浮與質量有關、物體的沉浮與體積有關等。學生猜想的依據是他們在生活中觀察到的一些生活現象。這些生活現象有的能促進學生的認知，有的卻阻礙他們的認知，成為一種迷思概念和相異構想。為了轉變學生的錯誤觀念，筆者在教學中向學生提供一些材料，并引導學生做實驗，使實驗成為學生得出科學結論、獲取科學知識的重要證據。

[實驗1]材料有小石塊、泡沫塊、回形針、蠟燭、帶蓋的空瓶、蘿卜、橡皮等。教師引導學生先將這些物體按照體積排序，放入水中進行實驗；再按照質量的大小排序，放入水中進行實驗。學生發現，物體的沉浮與體積和質量都有關系。

[實驗2]材料有水槽、體積相同質量不同的小球、體積不同質量相同的正方體等。教師引導學生用控制變量法進行實驗。實驗結果顯示，體積相同、質量大的物體容易沉，質量相同、體積小的物體容易沉。

[實驗3]材料有水槽、小瓶、沙子若干、報告單等。通過實驗，學生發現：體積大、質量小的物體容易浮，體積小、質量大的物體容易沉。

通過這三個實驗，學生發現自己在生活中形成的關于“物體的沉浮與什么因素有關”的認知，有些是值得深入思考的。如果說學生憑借自己的生活經驗，能夠做出初步判斷的話，那么通過一些定性的實驗來進一步驗證自己的判斷是否正確，實際上就是一個收集、整理證據的過程。這個過程對培養學生的證據意識，有著重要的促進作用。實際上，在小學科學教學中，構成學生科學學習證據的不僅有實驗材料，還有實驗現象。證據是學生科學學習的原點，也是學生科學學習的重要載體、依托和媒介。可以說，沒有證據的支持，科學研究就會成為不可能。在科學學習中，觀察、實驗、調查、查閱資料等活動都可以幫助學生收集證據。通過證據，學生能提出科學、合理的猜想，并積極地進行驗證。因此，收集怎樣的證據以及怎樣收集證據都決定著證據的效度，在科學學習中發揮著至關重要的作用。

二、應用證據，提高學生論證能力

科學學習，從某種意義上來說，就是以證據為起點，以學習目標為歸宿而進行的科學論證過程。論證，就是在證據和目標之間進行具體的路徑規劃。論證的出發點是證據，通過收集證據，學生已經能夠高效地尋找證據，那么在找到證據之后，就要應用這些證據，進一步推理得出相關結論。對小學生而言，教師不需要教給他們論證的概念，而應當讓他們體驗論證的過程，以此得出結論，并在此過程中發展自身的論證能力。

小學科學中可運用的論證方法有很多，如觀察論證、實驗論證等。教師要引導學生積極探尋證據之間的關聯來進行論證。通過論證，學生的科學探究能力、科學思維能力得到發展，科學學習也能更上一層樓。

科學論證可以從兩個角度來展開：一是證實，二是證偽。比如，教學教科版科學六年級上冊《形狀與抗彎曲能力》一課時，教師主要從兩個方面來引導學生認知，一是形狀與抗彎曲能力，二是瓦楞紙板的研究。在研究第一個方面的問題時，教師讓學生自主準備實驗材料并自主驗證。學生都知道使用控制變量法來保證實驗的公平性，所以準備材料時選擇了長寬、厚薄與平展的紙一樣的紙，同時控制紙梁的架空距離、墊圈位置等都相同。實驗時，學生將這些紙分別折成不同的形狀，并觀察它們的變化。通過實驗，學生能明顯地觀察到：紙張的形狀改變了，抗彎曲能力也改變了。為了深化學生的認知，教師追問：“為什么紙張的形狀改變了，抗彎曲能力增強了呢？”由此，學生聯想到之前學過的科學知識——抵抗彎曲，并展開深入探究。這個實驗成為學生論證的重要證據。有學生說：“改變紙張的形狀，實質上是紙張的寬度變小、厚度變大了。雖然寬度變小，抗彎曲能力也變小，但厚度變大，抗彎曲能力會大大增強。”也有學生說：“改變紙張形狀，實質上就是通過減少寬度來增加高度。”還有學生說：“厚度比寬度更能增強物體的抗彎曲能力。”這樣的深入探討，為學生后續研究瓦楞紙奠定了堅實的基礎。在接觸到瓦楞紙后，學生馬上發現，瓦楞紙是通過增加材料本身的厚度來增強抗彎曲能力。于是，教師又引導學生細致觀察，發現瓦楞紙彎曲的中間層好似一個個連續的拱形，這實質上是通過改變材料形狀的方式增強了抗彎曲能力。這為學生后續學習拱形奠定了基礎。

科學論證，應當引導學生以證據為起點，以目標為依據，在證據與目標之間積極謀劃路徑。在論證過程中，教師不僅要引導學生將觀察與實驗、事實與知識等結合起來，進行概括、歸納、推理等思維活動，還要引導學生從實際出發，實事求是，培養他們重要的科學學習品質。

三、反思證據，提升學生論證品質

一個完整的科學探究過程，不只是先收集證據，然后去論證，因為探究加論證得出的結果，不一定是正確的。就算結果是正確的，也不排除其中具有一定的偶然性。這就要求教師在指導學生進行論證時，要培養他們反思的良好習慣，使學生通過反思發現自己論證過程中的長處與不足，知道怎樣的論證途徑是最高效的。這樣能夠有效培養學生的論證品質，進一步提升學生的科學學習力。從某種程度上看，反思證據比收集證據和應用證據更重要，因為它直接指向學生的學習過程，是學習力提升的最佳體現。

在科學教學中，教師不僅要引導學生論證，還要對學生的論證過程進行持續跟蹤與指導。只有這樣，才能讓學生的科學學習不偏離方向，并向著目標不斷邁進。對學生的論證過程，教師要引導他們審視、反思、批判，以此提升他們的科學論證品質。為此，教師要引導學生交流證據，通過交流深化他們對證據的認知。基于證據的科學教學，能讓學生了解到證據的重要性，并根據證據判斷自己的學習方式、探究方式、思維方式是否科學合理，判斷自己的思考、探究是否能達成學習目標。科學教學應當引導學生在論證中成長。

比如，對于教科版科學教材五年級下冊《熱起來了》一課中“衣服能給身體增加熱量嗎”這一問題，許多學生根據自己的生活經驗，認為答案是肯定的。為了深化學生的認知，教師引導學生做實驗。在實驗過程中，許多學生的操作不規范，導致出現了諸多問題。如還沒到時間就將溫度計從衣服中拿出來，導致溫度計的顯示不準確；在等待的過程中，將溫暖的手放置在衣服中的溫度計上方，從而影響了實驗結果；在讀溫度計上的數字時，將溫度計從衣服中拿出來看。這些不規范、不嚴謹的操作都影響了實驗結果，最終導致學生得出錯誤的結論，形成錯誤的認知。于是，教師引導學生反思論證過程，包括實驗材料、實驗過程等，學生由此展開深入探討。反思之后，學生再次開展實驗，得出“衣服能保持溫度，穿衣服越多，保持溫度的效果越好，但衣服不能增加溫度”的科學結論。

通過證據的收集、應用，學生能夠更好地認識到科學概念之間的有機聯系，有助于學生科學學習力的提升。這里隱含著一個基本的邏輯關系，那就是證據收集的過程本身也是邏輯思維運用的過程，因為在收集證據的過程中必然先進行判斷、推理，然后才是應用。有了這樣的基礎，再培養學生反思證據的意識，能促進學生科學學習力的提升。值得注意的是，當前很多課程專家以及教育教學研究者都在深入思考一個問題，那就是小學教學中邏輯學缺失的問題。在近年來的小學教育教學中，關于邏輯的教學越來越薄弱，這引起了有識之士的深重憂慮和深入思考，因為一個人如果不具備邏輯思維能力，那么他的思維方式和最終決策很有可能會出現偏差。新時代教育教學強調立德樹人，注重培養學生的必備品格與關鍵能力，如果沒有邏輯，關鍵能力的培養就成為空談。在小學學科中，科學是最能夠培養學生邏輯思維能力的學科之一，在收集證據、應用證據、反思證據的過程中，學生的邏輯思維能力能夠得到提升。因此，基于證據開展小學科學教學，可以彌補當前小學教學中邏輯思維訓練的不足，對奠定學生核心素養發展的基礎有著重要的歷史意義與現實意義。小學科學教師要認識到這一點，并致力于利用證據去培養學生的科學學習力。

總之，證據是科學推理、科學論證、科學學習的基石，是科學論證的重要依據、條件。小學科學教師應當基于證據開展教學活動，盡可能地引導學生收集證據、應用證據、反思證據，讓證據成為學生科學學習的動力引擎，成為學生科學思考、探究的第一推動力。這樣教學，能有效提升學生的科學學習力，發展學生的科學素養，真正落實立德樹人的根本任務。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 楊明全，吳娟.論基于證據的學習的內涵與意義[J].教育科學研究，2017（11）：43-47.

[2] 湯嵐.基于證據的教學如何成為現實[J].人民教育，2019（23）：52-54.

[3] 呂建林.“學歷案”評價任務的設計與實施[J].江蘇教育，2017（3）：65-67.

（責編 蔡宇璇 杜 華）