思維歷程顯性化——小學科學論證式教學的有效策略探究

摘" 要：在小學科學論證式教學中，采取思維歷程顯性化的教學策略，能夠將學生隱性的科學思維歷程變得清晰可見，從而提高學生的科學論證水平，增進學生對科學本質的理解，增強學生在科學思維活動中的自我監控水平，提升探究實踐的質量，促進學生思維能力發展。基于此，文章探討了論證式教學的實施策略，旨在促進學生科學思維能力的深度發展。

關鍵詞：科學思維；科學論證；小學科學教學

思維歷程顯性化是將學生隱性的科學思維過程通過真實可見的形式清楚地表現出來。科學思維是大腦對科學信息的加工活動，是間接的、概括的和建構的反應。因此，教師在論證式教學中引入思維歷程顯性化的教學策略，將看不見的學生思維歷程變得清晰可見，不僅有助于學生理解科學論證的過程和內涵，提高學生科學論證水平，還能幫助學生在具體可感的教學情境中體悟科學本質。

一、蘇教版教材中論證式教學的特點

論證式教學主要是指在科學教學中突出論證特征，強調讓學生解釋和權衡證據、評估其他解釋的可能性、支持或反駁科學主張，就探究過程和結果提出質疑和批判，從而讓學生充分認識到證據在探究過程中的重要性，增強學生對科學本質的認識，提高學生的科學思維能力。在蘇教版小學科學教材中，有大量篇目可應用于論證式教學，它們從屬不同的內容領域，教學方法多樣。總體來說，這些教學篇目具有以下特點：

（一）主題豐富多樣、進階設計

教材中論證式教學的篇目主題多樣，隸屬不同的核心概念，在編排上注重不同學段學生的特征，進階設計。如二年級《磁鐵的磁力》隸屬核心概念“物質的運動與相互作用”，設計多個活動，指導學生收集多樣證據，反復論證磁鐵能隔空吸鐵、隔物吸鐵等特點。在2022年版《義務教育科學課程標準》中，對學習內容“電磁相互作用”也做了1～2年級和3～4年級的內容劃分，符合學生的發展水平和適應能力。四年級《熱脹冷縮》隸屬核心概念“能的轉化與能量守恒”，引導學生從生活現象中提出問題、作出假設，根據教材提示設計實驗方案，證明固體、液體、氣體受熱時體積膨脹，遇冷時體積縮小。五年級《熱傳導》隸屬核心概念“能的轉化與能量守恒”，通過觀察、體驗獲得感性經驗，在教師引導下設計實驗方案證明熱量可以從物體溫度高的地方傳到溫度低的地方，為7～9年級進一步學習能的形式、轉移與轉化奠定基礎。

這些教學主題涉及學生真實生活的方方面面，以真實的問題引發學生的認知沖突，推動學生思維歷程；以不同主題、不同學段的學業要求，從不同的教學視角構建了豐富多彩的科學世界。學生以之為載體，在課堂上經歷論證過程，不僅能夠豐富學生對周圍世界的認知，拓寬其科學視野，也能讓學生的科學探究能力和創新思維能力得以提升。

（二）內容趣味橫生、創意無限

實踐性、趣味性是小學科學教材的典型特征。有的教材篇目從學生喜聞樂見的小游戲出發，調動學生的學習熱情和積極性，如《彈力》一課從多樣的游戲導入，引導學生在玩彈性玩具的過程中獲得對彈性和彈力的感性認識；有的教材篇目從自然現象出發，尋求科學解釋，如《有利于生存的本領》一課帶領學生走進東非大草原，以科學資料為媒介探尋角馬群、斑馬群遷徙的奧秘。盡管內容多樣，風格各異，但都體現出了童趣，引導學生積極、主動地探索大自然，走進身邊的科學世界，對培養學生科學的價值觀，樹立正確的科學態度尤為重要。

（三）形式靈動活潑、生動科學

小學科學教學根據不同的內容有不同的探究方法，在教材中組織形式多樣、活潑，圖文并茂，生動科學。觀察探究課如一年級的“做個小偵探”，讓學生觀察雪地上動物的腳印，合理推測這里發生過什么。教師先遮住圖片的一部分，接著慢慢將遮擋物移開，學生獲得的信息逐步增多，形成的觀點逐層推進。實驗探究課如《升旗的方法》，讓學生設計實驗方案，驗證定滑輪和動滑輪是否省力，以多組實驗數據作為證據支持或反駁觀點。資料探究課如《尋找遺傳與變異的秘密》，讓學生閱讀孟德爾豌豆雜交實驗的研究過程與發現，圈畫關鍵證據、提煉觀點。技術與工程實踐課如《風向和風力》，制作一個風向標。學生需要在測試環節根據產品出現的問題提出解決策略，改進產品。不同的活動形式，給學生提供了不同類型的證據，能夠幫助學生對科學世界形成更加完整且豐富的體驗。

二、論證式教學的價值

論證式教學通過將論證活動引入課堂，讓學生經歷類似科學家開展研究那樣提出主張、進行辯駁等過程。它是在探究式教學的基礎上發展起來，體現了探究式教學的精髓。因此，教師有必要在小學科學課堂中實施論證式教學，使學生具備必要的科學論證能力。

（一）促進學生觀念的轉變

科學觀念是在理解科學概念、規律、原理的基礎上形成的對客觀事物的總體認識，包括具體觀念，也包括對科學本質的認識和觀念的應用。科學論證要求學生基于證據解釋自己的觀點，同時評估其他可能的解釋。學生在解釋和澄清思維的同時，自我監控、完善自身觀念的不足，這一過程將充分暴露學生的原概念認知，容易引起學生的認知沖突，促使學生主動調整已有認知。學生在闡述觀點時，列出證據、對證據作出解釋，說明證據和觀點之間的聯系，其包含分析、比較、綜合等一系列思維過程，有利于學生理解知識建構、發展的過程，深化學生對科學本質的理解，幫助學生鞏固和靈活運用知識。

（二）提升探究實踐的質量

探究實踐主要指學生在了解和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題，以及技術與工程實踐過程中，形成的科學探究能力、技術與工程實踐能力和自主學習能力。科學論證自20世紀90年代被引入科學課堂后，幫助學生逐步學會運用證據解釋問題、形成與表達觀點，對探究過程和結果進行監控、質疑和批判，不以實驗結果定向，也不一味關注實驗操作技能的培養，而是更加關注科學研究的過程，引導學生更多地參與探究活動，通過師生、生生之間的溝通、交流和分享相互影響、相互促進，有效促進了每一個成員的全面成長，提升了探究實踐的質量。

（三）促進學生思維能力的發展

美國教育家布魯姆把思維過程劃分為六個層次：記憶、理解、應用、分析、評價、創造。前三個層次被稱作低階思維，后三個層次被稱作高階思維。從哲學和心理學視角來看，高階思維也包括批判性思維、創造性思維、問題解決能力等。論證式教學能夠讓學生在收集和處理證據的過程中發展記憶、理解、應用等低階思維能力；在依據證據構建主張的過程中發展分析、評價和創造性思維；在傾聽、質疑、辯駁等過程中發展批判性思維、提高問題解決能力。尤其是在小學科學1～6年級進階設計的基礎上，實施論證式教學能夠培養學生在不同學段的思維能力，激發學生可持續發展的潛力。

三、論證式教學中思維歷程顯性化的教學策略

科學論證由科學主張、科學證據和科學推理三個要素構成。學生在課堂上以證據為基礎提出科學主張，并在證據與主張之間建立可靠的推理。教師實施論證式教學時，要采用恰當的策略，讓學生的證據、主張及推理過程清晰化、條理化、形象化，讓學生的思維歷程可感、可見、可聽。

（一）強化實驗操作，做思共生

《義務教育科學課程標準（2022年版）》要求教師根據教學需要，本著科學合理、安全可靠的要求開發實驗教具。蘇教版教材中的論證式教學內容許多是抽象的，需要學生動手操作，親身體驗，通過“做中思”的方式獲取科學、可靠的證據。教師可以依據教學需要開發合適的教學工具，強化實驗操作，讓課堂內容由抽象變為具象，做思共生，相互促進，讓學生的研究路徑和思維歷程顯性化。

在《彈力》一課中，“彈性”“彈力”都是抽象概念。教學時，為了讓學生能把握抽象概念，教師可以給學生提供多種彈性玩具，學生通過拉一拉、捏一捏等多種方式體驗彈性和彈力，概括其外在表現形式，此時學生思維的對象就是體驗中獲得的經驗，學生自己能夠感知到，教師也能從旁觀察到。“力與運動”一課中，力與運動之間的關系是抽象的，為幫助學生理解力能改變物體的運動狀態。教師給學生提供風力小車、磁力小車等，學生利用風力、磁力、推力等改變物體的運動狀態，概括不同情境中力與運動關系的相同點。學生在動手操作中對探究過程進行反思，對不同現象進行分析、比較和概括，這是學生隱性的思維歷程，教師可以通過觀察學生的行為掌握學生對知識的理解程度。總之，抽象的教學內容需要學生更多的動手操作，以“做”促“思”，使思維歷程通過學生的行為外顯出來。

（二）設計有思維結構的學習單

學習單是學生探究過程的書面呈現，它如實記錄了學生在親歷探究問題時留下的思維足跡，是培養學生科學思維能力的重要載體。學習單不僅能夠展示學生對概念的原認知，引發認知沖突，也是學生活動方案、活動過程、活動結果和結論的如實記錄。教師在設計學習單時，要考慮探究活動內部要素和探究活動之間的聯系，增強學習單的層次性、指導性、系統性，使學習單具有思維結構。

例如《光的傳播》一課中，教師給學生提供硬紙板、軟管、噴霧等教具，請學生設計實驗證明光沿直線傳播。為了清楚地展示學生探究前后的思維歷程，教師設計了一張精巧的學習單。學習單主要由以下幾部分構成：一是請學生填寫光傳播路徑的假設，揭示前概念；二是留出一塊空白處，請學生畫上實驗方案，并在右側畫上硬紙板、軟管、噴霧三樣教具的簡筆畫，作為提示；三是請學生填寫預測的實驗現象，以及某種實驗現象能夠證明怎樣的結論。學生在實驗前填寫學習單，按照學習單上的實驗方案開展實驗，在實驗后判斷假設的正誤。在匯報環節，學生將學習單展示出來，說明自己是怎么做的，獲得了哪些證據，得到了怎樣的結論，這份學習單就是學生思維的歷程。除此之外，概念圖、思維導圖等都能從不同層面幫助學生梳理知識的學習過程，教師要根據實際情況選擇合適的教學手段。

（三）使用科學論證的句式

在證據和主張之間，學生要建立起可靠的推理，并與同伴展開有效的交流。在交流發生前，學生需要具備交流的主動性和溝通的自信，同時思維清晰，這樣才能夠正確提取對方所要傳達的信息，對信息進行分析和解讀。對小學生而言，依據論證程序能夠清楚地表達主張和證據，并解釋證據為什么能支持或反駁主張，進而幫助學生理解同伴間傳達的信息，提高論證效益。

例如，《擰螺絲的學問》一課的教學目標之一是通過探究實驗，探索輪軸省力的原理，知道在輪上用力比在軸上用力更省力，軸相同時，輪越大越省力。在以往的教學中，學生傾向于關注本組數據，不在意其他組的證據；更加重視實驗數據，忽視實驗過程。筆者在本課教學中，給小組分發學習單，要求各組在實驗中記錄三組數據，實驗后將數據匯聚在一張大學習單上。學生先對本組數據進行比較，再對全班的數據進行歸納，促使學生不僅關注一組數據，更要關注多組不同的數據，傾聽他人的觀點和解釋。學生比較和歸納時，按照論證的程序，使用論證句式。一是“我們的觀點是……我們收集的證據是……我們的解釋是……我們的結論是……”，二是“我們的觀點是……我們是這樣做的……我們發現……我們的結論是……”。前一種更關注證據本身，適用于實驗方案單一的探究情境；后一種強調收集證據的過程，適用于實驗方案多樣、現象多樣的情境。通過使用論證句式，學生能夠清晰地解釋自己的觀點，有邏輯地表達支撐觀點的證據鏈條并通過闡述搜集證據的過程說明證據本身的可靠性，有助于學生之間互相交流，提高論證品質。

四、結語

綜上所述，在小學科學論證式教學中，采用教學策略使學生思維歷程顯性化是為了使學生的觀點、證據和推理過程清晰可見，讓學生在不同主題、趣味橫生、形式多樣的課堂教學中，促進對知識和技能的自主建構，提升自我監控能力，最終促進學生的思維能力發展。不過思維能力培養非一日之功，但通過小學科學課堂對學生核心能力的精心培育，他們將在這條道路上穩步前行。

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（責任編輯：石子靜）