培養學生推理論證思維的教學策略

推理論證是科學思維的重要組成部分，是科學課程標準強調學生要著重發展的一種能力。科學教學不僅要進行科學概念的教學，還應通過一系列教學活動引導學生有據推理、有效論證，發展他們的推理論證能力。

五年級《光的傳播》一課中，教材針對生活中光的傳播現象，引導學生實驗探究光在空氣中是如何傳播的，他們基于直觀的激光光束實驗和帶孔紙板的驗證性實驗，最終得出“光在空氣中沿直線傳播”這個科學概念。實際教學中，學生進入真實的生活情境，結合生活經驗，運用演繹推理的方法提出觀點，設計方案，尋找證據證明觀點，并將前面的推理論證過程進行遷移，最后運用歸納推理的方法形成科學概念。這樣教學，不僅有利于學生建構科學概念，而且有利于培養他們的推理論證思維。

一、問題猜測，展開有據推理

科學概念的教學往往以問題為切入口，學生通過問題的解決來建構相應的概念。問題通常是在真實情境中產生的，教師可以創設生活化的情境，調動學生的思維積極性。面對問題，學生會進行思考，產生想法，但這并不是毫無依據的推理，它往往建立在一定的生活經驗或感知體驗之上，即有據的推理。

在本課教學中，教師精心準備了一段視頻，呈現了陽光穿過林間空隙、透過云層、照進房間等場景。教師提問：“在這些不同的場景中，你看到了什么相同的地方嗎？”將學生的思維聚焦到光的行進路線上。然后，教師出示一個手電筒、一塊塑料片，并演示將手電筒打開，光照在塑料片上，繼續提問：“剛才我們在視頻中看到了陽光的行進路徑，請你想一想，手電筒發出的光是沿著怎樣的路徑傳播的？”這里，教師并不急于讓學生回答，而是讓他們先用簡單明了的圖示呈現自己的想法，并說出依據。

教學片段

師：老師發現同學們畫的都不太一樣，下面請大家說說自己的想法。

生：我的想法是光的傳播路徑是一條直線，依據是手電筒發出的光投到了塑料板上，形成了光圈，光圈看起來和手電筒發光的位置在同一個水平面上，所以我認為光沿直線傳播（如圖1-a）。

師：你說得有理有據。其他同學是怎么想的呢？

生：我也覺得光是沿直線傳播的。但是我看到塑料板上有一塊圓形的光斑，我就覺得手電筒發出的光應該不止一道光線，而是由很多道光線組成的光束，所以我是這樣畫的（如圖1-b）。

師：還有其他同學想發表意見嗎？

生：我覺得光照得越遠，范圍越大，因為我看到路燈雖然發光的面積很小，但是它可以照亮路上很大一片范圍（如圖1-c）。

師：你覺得它的路徑是怎樣的？

生：我覺得它的路徑是直線。

師：但是你畫的不太像呢！在這幾種不同的畫法中，你們覺得哪一種更符合你的想法呢？

生：我覺得第二位同學畫得更符合我的想法。

師：最后一幅圖為什么不可以呢？

生：我覺得不夠嚴謹。我們通過一些依據認為光是沿直線傳播的，但是這位同學畫的路徑是彎曲的。

學生畫的光的傳播路線看起來有一些差異，但真實的想法卻又比較接近，并說得有理有據，最終全班形成了較為一致的觀點：手電筒發出的光在空氣中是沿直線傳播的。

二、多維探究，強化證據意識

在科學教學中，有的教師會直接告訴學生怎么做，通過實驗活動及現象讓他們得出結論。可這樣的活動往往停留在淺層次的動手上，導致學生缺乏內在的學習動機，不利于科學思維的發展。教師應引導學生從不同的維度開展深度探究，從而搜集充分的證據來支持自己的主張。在這個過程中，學生會變被動學習為主動探究，進一步增強證據意識。

當學生基于問題形成自己的觀點后，教師可以這樣引導學生：“如果我們觀察到現象并對它作出解釋時，通常就應該用證據讓別人信服我們的觀點，你能設計實驗來證明自己的想法嗎？”學生討論實驗思路，有的想到利用設置障礙物的方法檢查光的傳播路徑是不是直線，有的想到觀察光能通過直的還是彎的塑料管……這時，教師提供實驗材料：3張在同樣位置打小孔的紙板、一根可彎可直的塑膠軟管、手持噴霧器等。學生先獨立思考，設計方案，然后小組內討論推選出實驗方案，最后確定了三種實驗方案（如圖2），并對每種方案中可能觀察到的現象及能得出的推想充分討論。

教學片段

師：哪個組先來分享一下你們組推選出來的方案？

組4：我們選擇用噴霧器進行實驗（如圖2-a）。我們的方案是把手電筒打開，照在塑料片上，然后在中間用噴霧器噴霧，這樣就能非常清楚地看見光的走向。

師：你的意思是這個方案能讓我們看到光的行進路線到底是不是直線，是嗎？老師給你這個方案起個名字叫噴霧法。其他小組對這個方案有補充嗎？

組5：要多噴一點，仔細觀察光的傳播路徑，而不是看水霧的樣子。

師：說得很好，還有其他方案嗎？

組3：我們選擇的是塑膠軟管，先把管子拉直，把手電筒對準塑膠軟管，讓光線從塑膠軟管中射出去，在另一頭放置紙板，如果在紙板上形成光圈，說明光是沿直線傳播的（如圖2-b）。然后把塑膠軟管自由彎曲，再把手電筒對準塑膠軟管口，如果還是可以在紙板上形成光圈，說明光不是沿直線傳播的。

師：說得非常清楚，你能給你們的方法起個名字嗎？

組3：管子變形法。

師：我們有兩種方案了，還有其他方案嗎？

組2：我們的方法要用到3張帶孔紙板、塑料片和手電筒（如圖2-c）。首先把3張帶孔紙板立起來，使孔在同一水平位置，再把塑料片放在3張帶孔紙板的后面，如果手電筒的光成功通過3張帶孔紙板射到后面的塑料片上，并且塑料片上的光斑對準小孔的位置，這樣就能說明光是沿直線傳播的，否則就說明光不是沿直線傳播的。

師：有補充嗎？

組6：我們小組是一樣的方案，我們覺得還可以把其中一張紙板往旁邊移一點，如果光還是能從幾個小孔穿過照在塑料板上的話，就說明光不是沿直線傳播的，如果不能穿過去就說明光是沿直線傳播的。

師：哦，這樣就更嚴謹了！你們組能給這個方法起個名字嗎？

組6：我們這個叫紙板法。

師：同學們一共想出了三種方法，待會兒你們進行嘗試。老師有要求：在用紙板法和管子變形法進行實驗時，要觀察光是怎樣傳播到塑料片上的；在用噴霧法進行實驗時要注意我們要觀察的是光的傳播路徑，而不是觀察水霧的樣子。

這里，教師采用一定的教學策略，將科學思維的培養融入學習活動中，使學生經歷自主思考、推理、探索等過程，從而培養他們的推理論證能力。

三、依托證據，開展有效論證

科學教學中，學生體驗和科學家一樣的論證過程，進而理解科學概念及其本質，是促進他們科學思維發展的一種有效方式。具體來說就是，學生先針對生活中的現象提出可探究的科學問題，并對此提出自己的主張，然后通過實驗的方法尋找證據，支持自己的主張，最終得出結論。這種教學方式強調學生用事實證據來支持自己的主張，同時師生共同參與論證。

教學片段

師：同學們剛才按照這三種方案進行了實驗，請你們說一說，你們是怎么做的？觀察到什么現象？這些現象說明什么？

生：我們用紙板法進行實驗時發現，當3張紙板的小孔位置重合時，光正好能穿過去，而移動紙板位置，光只能穿過一個小孔。

師：你們觀察到的現象說明什么？

生：說明光是沿直線傳播的。

生：我們小組做的是噴霧法，首先用噴霧器持續地在空氣中噴水霧，接著拿出手電筒對著噴霧的位置，讓手電筒的光射在塑料板上，然后觀察光傳播的軌跡，我們發現光的傳播軌跡是直線，所以我們認為光是沿直線傳播的。

生：我們小組做的是管子變形法。我們第一次先將管子拉直，在管子的一端放置手電筒，發現手電筒的光穿過拉直的管子最后射在塑料片上。第二次我們把管子稍微彎曲一點，把手電筒對準管子一端，發現光并沒有射在塑料片上，說明光是沿著直線傳播的。

師：你們同意嗎？

生：我們發現將管子彎曲一點的時候，手電筒的光有一部分仍然能穿過管子。

師：你覺得這個現象能說明什么？

生：這個現象還是能說明光是沿直線傳播的。因為順著這個管子傳出去的那部分光線還是沿直線傳播的。

師：那你有沒有發現，當管子彎曲一點的時候，傳過去的光斑是什么樣的嗎？

生：一點點光斑，沒有原來管子拉直時那么大。

師：你觀察得真仔細。剛才我們用三種方法進行了實驗，能得出什么結論？

生：我們得出的結論是：光是沿直線傳播的。

在實驗中，學生獲得了充足的事實，這些事實能否作為證據，還需要他們進行分析、辨別。在質疑與求證的過程中，課堂研討逐步深入，學生最終形成共識，他們的證據意識得到增強，推理論證能力得到發展。

四、歸納推理，建構科學概念

有學者認為，科學推理是由自然現象經過歸納推理得出結論、規律等，或是利用已知的結論、規律等對自然現象進行演繹推理的過程。學生在推理的過程中，要關注證據和結論之間的匹配度，要保證推理過程的嚴謹性，要能夠基于多個事實進行歸納推理，總結出一般規律，最終建構科學概念。

本課中，在學生尋找證據充分論證了手電筒發出的光沿直線傳播后，能否得出“光是沿直線傳播的”這個結論呢？其他光源發出的光是否一樣還未得到驗證。因此，教師提出了疑問：“其他光源如蠟燭，它發出的光也是沿直線傳播的嗎？”有了前面推理論證的經驗，學生很自然地遷移應用，對蠟燭發出的光進行了研究，結果證實蠟燭發出的光也是沿直線傳播的。學生通過歸納推理，最終建構科學概念。

[課題：江蘇省教育科學“十四五”規劃重點課題“小學科學‘雙螺旋結構’課堂構建與實施的研究”，編號：B/2021/02/174]

（作者單位：江蘇省南京市江寧開發區學校）

參考文獻

［1］嚴文法，胡衛平.國外青少年科學推理能力研究綜述［J］.外國中小學教育，2009（05）．