指向推理論證能力發(fā)展的教學(xué)策略

科學(xué)思維是科學(xué)核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，推理論證作為科學(xué)思維的一種形式，要求學(xué)生基于證據(jù)與邏輯，運(yùn)用分析與綜合、比較與分類(lèi)、歸納與演繹等思維方法，建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系并提出合理的見(jiàn)解。推理論證包含了學(xué)生提取信息、建構(gòu)科學(xué)解釋等一系列邏輯上相關(guān)聯(lián)的實(shí)踐行為。基于課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高年級(jí)學(xué)生推理論證能力的要求，在六年級(jí)《有趣的食物鏈》一課教學(xué)中，教師設(shè)定了讓學(xué)生破解“水俁病”的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生從分析怪病的特征到合理猜想致病原因，建立了證據(jù)與假設(shè)之間的聯(lián)系。

一、借助大問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生推理論證能力

《有趣的食物鏈》一課，教材中原本設(shè)定了以下三個(gè)活動(dòng)：通過(guò)分析草籽、老鼠和鷹之間的食物關(guān)系引出食物鏈的概念；寫(xiě)出四種海洋生物之間的食物鏈；在非洲大草原上尋找多種生物之間的食物關(guān)系，建構(gòu)食物網(wǎng)的概念。六年級(jí)學(xué)生通過(guò)之前的學(xué)習(xí)以及生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)生物體的基本特征已經(jīng)有所認(rèn)知，同時(shí)對(duì)常見(jiàn)動(dòng)物的食性有一定的了解，但是尚未建構(gòu)“食物鏈”的概念。他們已經(jīng)初步具備一定的抽象思維能力，如比較、分析、推理等；能夠獨(dú)立完成一些探究活動(dòng)，如基于問(wèn)題的觀察、實(shí)驗(yàn)、記錄、調(diào)查等。

在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生對(duì)于食物鏈的內(nèi)涵理解并不清晰，他們可以輕松地理解不同生物之間吃與被吃的關(guān)系，但是在用“→”書(shū)寫(xiě)食物鏈或者畫(huà)食物鏈時(shí)，容易把箭頭的方向畫(huà)反。學(xué)生在寫(xiě)食物鏈時(shí)，習(xí)慣上將出現(xiàn)的所有生物都寫(xiě)在同一條食物鏈上，這就導(dǎo)致一條食物鏈上會(huì)出現(xiàn)七八種生物。究其原因是學(xué)生對(duì)于食物鏈的另外一層含義不了解，忽視了“→”還表示能量的流動(dòng)方向，能量在流動(dòng)過(guò)程中是逐級(jí)遞減的。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，教師將本節(jié)課的大問(wèn)題設(shè)定為解密日本水俁灣的一種群發(fā)性怪病原因。在對(duì)大問(wèn)題分解的過(guò)程中，教師逐步出示關(guān)鍵信息：漁民的貓最先發(fā)病，如身體弓起、全身抽搐、步態(tài)不穩(wěn)，甚至出現(xiàn)幾萬(wàn)只貓?zhí)５默F(xiàn)象；進(jìn)而是漁民陸續(xù)發(fā)病，發(fā)病癥狀與患病的貓類(lèi)似。學(xué)生在破解“怪病疑云”時(shí)，經(jīng)歷了猜想、求證、分析、歸納的過(guò)程，發(fā)展了他們的推理論證能力。

二、構(gòu)建支架，發(fā)展學(xué)生推理論證能力

1.構(gòu)建問(wèn)題支架，探尋論證起點(diǎn)

教師在情境的架構(gòu)呈現(xiàn)上，對(duì)于小漁村怪病的描述注重“留白”，給予學(xué)生足夠的思考空間，便于將關(guān)鍵信息串聯(lián)起來(lái)分析問(wèn)題。因此，教師在出示課件時(shí)，PPT上面只有患病的貓弓起的身體、患病漁民的手腕特寫(xiě)以及群體性發(fā)病等關(guān)鍵信息。在猜想可能的病因時(shí)，學(xué)生的思維比較開(kāi)放，認(rèn)為飲食、水源、空氣、病毒性傳染都成了可能的致病因素。為了將問(wèn)題聚焦在食物關(guān)系上，教師及時(shí)提供“問(wèn)題支架”引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突。

教學(xué)片段

師：生活中你們見(jiàn)過(guò)哪些群體性發(fā)病的情況？

生：最近幾年的“新冠病毒感染”“甲流”都屬于典型的呼吸道傳染病。

師：你提到的兩種呼吸道傳染病確實(shí)具有群體性發(fā)病的特征，你們認(rèn)為水俁灣的這種怪病是什么原因造成的呢？

生：我認(rèn)為是空氣污染，人類(lèi)都要呼吸，吸入空氣中的病毒造成了漁民群體性發(fā)病。

生：還有一種可能是飲用水有毒，貓和漁民都要喝水，這也會(huì)導(dǎo)致群體性中毒。

生：我認(rèn)為可能是食物中毒引起的，因?yàn)槭澄镏卸疽矔?huì)引發(fā)群體性發(fā)病。

師：你們抓住了“群體性發(fā)病”這個(gè)關(guān)鍵信息，有依據(jù)地猜測(cè)致病原因，這一點(diǎn)非常棒！我現(xiàn)在有個(gè)疑問(wèn)，如果是空氣或飲用水引起的怪病，你們認(rèn)為會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？

生：我認(rèn)為貓和漁民會(huì)同時(shí)發(fā)病，或者漁民會(huì)更早發(fā)病，因?yàn)闈O民的飲水量比貓更多。

師：你們覺(jué)得他的觀點(diǎn)合理嗎？如果不是這兩種情況，還有哪些可能的致病原因呢？

生：我認(rèn)為是食物引起的，資料中提到貓最先患病，由于貓的飲食和漁民不一樣，所以我認(rèn)為還要關(guān)注食物的細(xì)節(jié)。

生：我來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，由于在漁村，貓和人都可以吃魚(yú)、海鮮，所以食物來(lái)源上，是有共同點(diǎn)的。

師：你們可以基于依據(jù)猜想，去反駁他人的觀點(diǎn)，這就是我們提倡的證據(jù)意識(shí)。為了更好地破案，下面老師給你們請(qǐng)來(lái)了一位“幫手”。

2.構(gòu)建信息支架，提升論證能力

在介紹信息時(shí)，教師及時(shí)拋出來(lái)關(guān)鍵信息，讓學(xué)生質(zhì)疑自己的猜想：美國(guó)著名攝影師尤金·史密斯為了調(diào)查病因，在小漁村定居了兩年，兩年內(nèi)他的生活基本自給自足，他采訪患病的漁民，拍攝了無(wú)數(shù)珍貴的患者照片，幸運(yùn)的是他并沒(méi)有患病。

教學(xué)片段

師：通過(guò)這個(gè)信息，你發(fā)現(xiàn)了什么問(wèn)題？這說(shuō)明了什么？

生：攝影師并沒(méi)有患病說(shuō)明該病不是傳染病，也不是空氣污染造成的。

師：你認(rèn)為病因是什么呢？

生：我認(rèn)為可能是食物原因造成的怪病，因?yàn)樨埡蜐O民都要通過(guò)吃食物補(bǔ)充身體的能量。

師：你能結(jié)合信息對(duì)之前的猜想再次修正，有依據(jù)地自我排除了不合理的猜想，這離真相更近了一步呢！你現(xiàn)在能再次說(shuō)一說(shuō)你們的猜想嗎？

生：我認(rèn)為可能是漁民經(jīng)常吃海產(chǎn)品，比如海帶、海鮮等。大海里的海產(chǎn)品可能是致病源。

生：我同意，因?yàn)樨堃渤院．a(chǎn)品，所以我們一致認(rèn)為可能是海產(chǎn)品導(dǎo)致的中毒。

師：尤金·史密斯將他兩年內(nèi)調(diào)查到的信息以“密函”的形式發(fā)給大家了。大家先思考，再小組討論，形成統(tǒng)一觀點(diǎn)后匯報(bào)分享。

在學(xué)生聚焦到食物關(guān)系后，教師將信封內(nèi)的信息卡（如圖1）以密函的形式發(fā)放給他們，不僅激發(fā)了他們的探究欲，還鍛煉了他們提取信息、歸納分析的能力。

通過(guò)閱讀資料、提取信息、分析問(wèn)題等一系列的活動(dòng)后，學(xué)生很容易將病因聚焦在汞中毒，并借助于不同生物之間的食物關(guān)系引出食物鏈的概念。

教學(xué)片段

師：到底是什么原因引起這種群發(fā)性的怪病呢？

生：我們小組認(rèn)為是汞中毒引起的。

師：你們的依據(jù)是什么？

生：通過(guò)觀察開(kāi)始提供的照片發(fā)現(xiàn)，患病的貓全身弓起、患病的漁民手都變形了，與資料中提到的汞中毒癥狀基本一致，所以我們推測(cè)這種怪病就是汞中毒引起的。

師：汞是以什么途徑進(jìn)入人體內(nèi)的呢？

生：我認(rèn)為海水里的汞被海草或者海帶吸附，小蝦吃了海草，魚(yú)吃了小蝦，人吃了魚(yú)，所以汞沿著這樣的一條路徑進(jìn)入了人體。

師：你能不能用“→”來(lái)表示汞的流向呢？

生：海草→小蝦→魚(yú)→人。

師：“→”在這里不僅表示汞的流向，還表示能量的流動(dòng)方向。像這樣用“→”表示的生物之間吃與被吃的鏈條狀的食物關(guān)系，我們稱(chēng)為食物鏈。

學(xué)生建構(gòu)食物鏈概念后，便可以依托食物鏈模型去尋找海洋中其他的水俁病“患者”了。教師提問(wèn)：“在這片海域中，還有哪些海洋生物可能會(huì)患病呢？”學(xué)生結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，很容易想到貝類(lèi)、海豹、海鳥(niǎo)、海獅、鯨等海洋生物。教師繼續(xù)提問(wèn)：“你認(rèn)為它們患病的原因是什么呢？”學(xué)生基于不同生物間的食物關(guān)系，寫(xiě)出不同的食物鏈。教師通過(guò)兩個(gè)問(wèn)題支架引導(dǎo)學(xué)生深度思考生物之間的聯(lián)系，并借助證據(jù)來(lái)支撐自己的觀點(diǎn)，達(dá)到提升推理論證能力的目的。

三、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)表，讓思維發(fā)展“看得見(jiàn)”

思維是一種無(wú)形的、不可見(jiàn)的過(guò)程，只有通過(guò)有效的外顯行為才得以檢驗(yàn)。本課中，學(xué)生需要知道食物可以補(bǔ)充能量以及不同生物間的食物關(guān)系，對(duì)于群體性發(fā)病的可能性原因有著初步的了解。為了讓探究更加有效，教師可以設(shè)計(jì)表對(duì)學(xué)生的前概念進(jìn)行調(diào)查，以便課中提供思維發(fā)展的支架來(lái)助力他們深度思考。

另外，評(píng)價(jià)表可以呈現(xiàn)學(xué)生推理論證能力進(jìn)階的具體實(shí)施路徑。教師可以設(shè)計(jì)學(xué)生課堂行為觀察表，以“有依據(jù)地提出自己的猜想”“會(huì)用科學(xué)語(yǔ)言、圖表等方式表達(dá)，能基于證據(jù)清晰、有條理地解釋”“通過(guò)分析歸納提取有效信息，有依據(jù)地修正之前的猜想”等標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)他們的思維發(fā)展過(guò)程。這樣，可以學(xué)定教、以評(píng)促教，方便教師反思、改進(jìn)，為學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成以及教學(xué)策略的改進(jìn)提供可行性依據(jù)。

（作者單位：江蘇省南京市第二十九中學(xué)天潤(rùn)城分校）

參考文獻(xiàn)

[1]楊煌，張文岑.基于科學(xué)思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2023（05）.