以《地球公轉與四季變化》為例探索推理論證型教學

〔摘""要〕"自2022年版《義務教育科學課程標準》頒布以來，對學生科學思維的培育成為困擾小學科學教師的一大教學難點。推理論證作為一種認識事物本質與規律、解決復雜問題的思維能力，是科學思維的重要組成要素。要發展學生的推理論證思維能力，可以從“四何”問題鏈的設計、探究支架的搭建、學生參與的引導等方面著手。

〔關鍵詞〕"小學科學；推理論證；教學策略

〔中圖分類號〕"G424""""""""〔文獻標識碼〕"A"""""〔文章編號〕"1674-6317""（2025）"06""049-051

推理論證是認識事物本質與規律、解決復雜問題的重要思維。2022年版《義務教育科學課程標準》明確指出，推理論證體現在基于證據與邏輯，運用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，建立證據與解釋之間的關系并提出合理見解。

發展學生的推理論證思維能力是小學科學的教學難點之一。一些教師（尤其是新手教師）在上推理論證型課時，往往把握不好思維的增長點。常見以下幾種情形：其一，學生只能按照教師給定的實驗方案開展探究。例如研究水對土壤的侵蝕，學生按部就班地探究降水量大小、有無植被覆蓋等因素，而學生可能提出的土壤類型、土壤松軟度等影響因素，往往被忽視。其二，教師沒有提供充足的探究支架。例如點亮小燈泡的實驗中，學生僅通過連線表示燈泡點亮的情況。思維發展停留在現象經驗層面，難以形成對閉合回路概念的初步認識。其三，研討時只關注理想化的結果。例如探究蚯蚓喜好的生活環境，為了更快得到教科書中結論，對于反常選擇干燥或明亮環境的蚯蚓，直接忽略或者以偶然因素帶過，沒有引導學生進一步思考。

筆者認為，在推理論證型的小學科學課堂上，學生應充分經歷提出問題、做出假設、搜集證據、處理信息、得出結論、研討反思等過程。在此，以教科版科學六年級上冊第二單元第6課《地球公轉與四季變化》為例，從設計“四何”問題鏈、搭建探究支架、引導學生參與等方面，探索推理論證型小學科學課堂的教學策略。

一、圍繞核心問題，設計“四何”問題鏈

伯尼斯·麥卡錫博士開發的4MAT模式中，將學習問題分為“是何”“為何”“如何”“若何”四種類型，分別指向事實、原理、策略和應用遷移，旨在設計問題化教學，推動學生高階思維發展。《地球公轉與四季變化》一課的核心問題為：為什么地球上有四季變化？這是一個“為何”問題，同時也是一個推理性問題。為解決此復雜問題，需要綜合運用推理論證、模型建構等思維方法。而教師在設計本課教學時，往往只通過“是何”和“為何”問題來串聯活動，導致學生對四季變化成因的理解是模糊的。為充分實現本課的思維價值，將本課科學思維目標確定為：能建構地球圍繞太陽公轉的模型，使用模型并基于收集到的證據進行推理論證，說明四季變化的成因。圖1是從學習目標出發，圍繞核心問題建立的“四何”問題鏈。

在“提出問題”環節，通過創設情境引出核心問題，激發學生學習動機。在“提出假說”環節，通過“為何”問題引導學生運用已有證據支撐自己的看法。在“驗證假說”環節，除了“為何”問題，還可通過“如何”“若何”問題，幫助學生在推理論證過程中運用更多的方法收集和補充證據，進而再“得出結論”環節解決核心問題。最后，在“拓展遷移”環節，通過“若何”問題引導學生變換模型，進一步發展科學思維。在本課中，學生提出的四季變化的影響因素可能多種多樣。圖1中的問題鏈不是固定模式，教師應遵循推理論證的邏輯，根據學生的思路設計和生成符合實際學情的“四何”問題鏈，引導學生思維進階。

二、合理地提供探究支架，完善“證據鏈”

教科版科學教材《地球公轉與四季變化》一課，在“聚焦”環節提出問題：“地球公轉與四季變化有關系嗎？”第一個探索活動是學生發現地球公轉的基本特點，包括公轉一周的時間、地軸傾斜的方向、公轉軌道的形狀等；第二個探索活動是學生利用圓盤上運動的小球，模擬地球的公轉和自轉；第三個探索活動是學生閱讀地球公轉軌道距離與時間、同一時間南北半球的季節等資料，分析和討論四季變化的成因。按照此活動邏輯，學生可以認識到四季變化與地球的公轉有關，與太陽和地球之間的距離無關。然而，課堂結束后依然有很多學生感到困惑。因為在課前的認知中，學生普遍認為日地距離的改變是四季變化的成因；而地球在公轉時，日地距離確實有遠有近。既然日地距離這一因素在這節課中排除了，那么又是什么因素導致隨著地球公轉到軌道不同位置時，同一個地方溫度產生明顯變化呢？可見核心問題并沒有真正解決。為更好地幫助學生解決核心問題，教師應合理重構教材內容，調整和補充探究支架，讓學生建立較為完整的“證據鏈”，助力推理論證。

（一）圖文資料

提出核心問題后，先不著急讓學生做出假設。因為此時學生大多只認識地球自轉的基本特點，已有證據較少。為了激發學生思維，讓學生在更多信息的支撐下進行初步推理和建立假說，可以為學生提供關于地球自轉、公轉、自轉軸傾角、近日點、遠日點等圖文資料。相較教材，將近日點、遠日點的資料前置，并補充關于地球自轉軸傾角的信息。此舉是為了引導學生提出更多的假說，引發認知沖突。在驗證假說環節，繼續為學生提供新的資料。

學生通過分析資料卡內兩個事件，推出南北半球季節存在差異的結論，并結合近日點、遠日點的信息，“推翻”日地距離與四季變化有關的假說。相比第一次提供的資料，這份資料融合了生活情境，旨在提升學生處理信息的能力，進一步活躍學生的思維。

（二）實物模型

探究四季變化的成因，還需要理解地球自轉軸傾角產生的影響，但僅憑公轉示意圖，單純地說明太陽直射點的變化，學生理解起來是相當困難的。因此，可以使用模擬實驗的手段，幫助學生找到更加直觀的證據。例如，使用地球儀、手電筒等常用器具，搭建一個模擬地球繞太陽公轉的軌道模型，探究地球上同一地點（如北半球的北京）在春分、夏至、秋分、冬至四個關鍵時間點的受光照情況。通過觀察比較在四個位置時某地光斑情況，可以發現該地點的光斑不盡相同。如果所選觀察地點在北半球，則地球處于夏至時間點位置時，該地點的光斑最明亮，處于冬至時間點位置時，該地點的光斑最暗淡。此外，將地球的自轉軸傾角調整為0°，在四個位置時光斑又基本相同。學生利用以上實驗結果推理：光的“直射”和“斜射”造成光斑不同，也就是溫度不同；一年里同一個地點的季節變化可能與太陽的照射角度有關。通過建立和使用模型，學生有理有據地說明四季變化現象與地球公轉之間的關系，認識到由于地球存在自轉軸傾角且不變，因而地球公轉到不同位置時，太陽直射的區域會發生改變，從而形成四季變化。

（三）軟件技術

隨著科技的發展，目前很多新技術能夠服務于推理論證型課堂。例如，技術相對比較成熟的虛擬實驗平臺，學生可以在多媒體一體機、平板電腦等工具上使用地球自轉和公轉的模型。動態的三維模型能幫助模型思維較弱的學生更加直觀地認識地球公轉的特點、地球自轉軸傾角的特征、地球自轉軸傾角對太陽直射區域的影響等。同時，可以借助軟件改變模型參數（比如地球自轉軸傾斜角度），讓學生在模型變化中提出和思考更多的“若何”問題，發展創造性思維。

三、引導學生主動參與推理論證

推理論證型課堂應是以生為本的課堂，是能培養學生問題意識和質疑精神的課堂。有的課堂，尤其是針對推理性問題的課堂，看似最后解決了問題，但學生對概念的認識仍是模糊的，更不用說對概念的遷移應用了。這是因為教師完全按照預設實施課堂活動，以自身想要得到的“結論”為導向和期待，急急忙忙牽著學生走，導致學生的思維沒有被激發，可以說學生經歷的是一次偽探究。駕馭推理論證型課堂的一大關鍵是，將話語權交給學生，讓學生成為課堂的主角。

（一）尊重學生的猜想

當問題提出后，學生可能有各種各樣的猜想，課堂上常有超出教師預設的想法。對待學生不同的猜想和假設，教師應秉持尊重的態度，給予學生機會表達想法。即使學生的猜想有明顯的不合理性，教師也不要立即否定，而是盡可能站在中立的角度，引導其他同學思考和討論。對于一個問題，學生提出的可能性越豐富，意味著思維的激發點、增長點就越多。像《地球公轉與四季變化》一課，可以把學生提出的假說都呈現在黑板上，究竟哪個假說能夠正確解釋四季變化的成因，就要看誰的證據最有說服力。縱觀科學史，很多問題在解決之前都存在多種假說的“斗爭”，還有很多問題至今也沒有確切的答案。因此，在課堂上，只要是有依據的猜想或假設，都應擺上探索和研討的舞臺。這些猜想或假設都可以成為推動學生思維發展的“支架”。

（二）鼓勵學生質疑

科學課上，通常有幾名思維比較活躍、善于表達的學生，他們提出的觀點往往容易擠壓其他學生的思維空間。一個原因是他們是公認的“學霸”，很少出錯；也有一個重要原因是，教師聽到接近或者符合預設的回答時，立即做出肯定的反饋，其他同學的思路往往就被拉到同一條道上了。在推理論證型課堂上，教師的引導語和反饋語，在大部分時間都應該保持中立性質（例如“有沒有不同的觀點”“有沒有同學不同意這個說法或者想補充的”），以引導和鼓勵學生發表不同的意見。《地球公轉與四季變化》一課，在教師引導下，生生對話可以成為“驗證假說”環節的突出亮點。“自轉說”“公轉說”“距離說”“角度說”等不同假說的支持者，運用各種思維方法處理證據，建立證據與假說之間的聯系，又在相互質疑和交流的過程中，補充、修正或者推翻自身的觀點。這個過程，比起讓學生最終認識四季變化的成因更有價值的地方在于，針對推理性問題的生生對話、觀點碰撞有效促進了學生的思維發展。

（三）引導思維拓展

有的教師特別擔心課堂上出現一些“意外”，比如基于問題情境延伸出的新問題、學生想到的新方法、實驗中出現的異常數據等，生怕影響了自己預設的課堂思路。其實，這些課堂生成往往是高價值的教學內容，如果處理得當，它們就能成為促進學生思維的助劑，助力教師引導學生進行思維拓展。在《地球公轉與四季變化》的課堂尾聲階段，如果通過講授或是播放視頻的方式進行總結，強調幾個重要的科學概念，將核心問題的答案再詳細敘述一遍，那么學生的思維活動基本上就戛然而止了，心里只有“下課”的念頭。得出結論后，如何延續課堂探究高潮？筆者認為，可以繼續鼓勵學生提出新的問題。例如，有的學生想知道“地球的自轉軸為什么是傾斜的”，有的學生很好奇“深圳的冬天為什么不下雪”等。這些問題又可以引發新一輪的討論，讓學生的思維活動延伸至課外。

駕馭好推理論證型的小學科學課堂，教師應通過“四何”問題鏈引導學生思維進階，利用多元的探究支架幫助學生完善“證據鏈”，提升全體學生參與推理論證的主動性，讓思維活動的主體范圍擴大化、內容深度化。只有引導學生像科學家一樣經歷解決問題的過程，才能有效地培養學生的科學思維，促進核心素養的發展。

參考文獻

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