培育學生推理論證能力

〔摘" "要〕" 《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出，科學思維作為核心素養(yǎng)的關鍵能力，突出了科學思維的重要性，推理論證作為科學思維的三大表征之一，承載著建構證據(jù)與解釋之間橋梁的重任，其重要地位不言而喻。本文從推理論證的內涵建構概念之間關系的模型，并且闡述了如何以比較與分類、分析與綜合、歸納與演繹的思維方法發(fā)展推理論證能力，同時結合日常教學提出了能力提升的實踐策略。

〔關鍵詞〕" 小學科學； 推理論證能力；科學思維

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）20" " 0106-03

對比2011年版課程標準，《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）對推理論證進行了充分的闡述。推理論證體現(xiàn)在基于證據(jù)與邏輯，運用比較與分類、分析與綜合、歸納與演繹等思維方法，建立證據(jù)與解釋之間的關系并提出合理見解?？v觀整個科學發(fā)展歷程，科學理論的建立離不開推理論證，它不僅是一種科學邏輯方法，也是一種認知過程。在小學教育階段，推理論證主要包括科學推理和科學論證兩個方面?？茖W推理側重基于問題提出假設并加以檢驗，科學論證側重基于證據(jù)提出觀點并闡述解釋，兩者相輔相成，共同促進科學思維的發(fā)展。綜上所述，筆者建構了“自行車模型”，以形象化地理解概念之間的縱橫聯(lián)系（如圖1）。

如上圖所示，三種思維方法作為動力源，助力科學思維向著兩個均衡方向發(fā)展，即科學推理和科學論證，同時用科學思維架構證據(jù)與解釋之間的橋梁。

一、方向指引：學生推理論證能力的分析

（一）問題推理不足

目前小學生科學推理能力發(fā)展不均衡，1～2年級學生提出的猜想或假設很難以現(xiàn)象為前提，如教學蘇教版科學一年級上冊《事實與猜想》一課，引導學生對“清晨看到地面濕了”做出猜想，1～2年級學生聯(lián)系生活經(jīng)驗不足，如不知道去看昨晚天氣預報，或者回憶平時有灑水車經(jīng)過，毫無依據(jù)地以自身喜好猜測。這個年齡段學生思維具有跳躍性，很難較長時間聚焦于某一問題。

（二）證據(jù)論證困難

在小學階段，學生在觀察事物時更多注重其外部特征，從而忽視具體事物的整體特征，也不知如何根據(jù)一定的邏輯順序去觀察身邊的事物，如在觀察植物生長時，難以從根、莖、葉、花、果等部分逐一記錄。此外，他們經(jīng)常將一些似是而非的經(jīng)驗或想法作為科學證據(jù)去表達自己的觀點，如在教學蘇教版科學三年級下冊《種子發(fā)芽了》一課時（以下所引課例，均為蘇教版科學），多數(shù)學生都認為“種子萌發(fā)需要陽光”，其背后的證據(jù)是將“觀察到植物的生長需要陽光”，這反映了小學生在科學論證上表現(xiàn)不足。

二、方法驅動：承載學生推理論證能力的三座基石

（一）分類與比較：點面結合，尋找事物的本質與聯(lián)系

1.有效比較，通過“點”的深入，深度理解事物

比較是一種科學方法，更是科學思維的體現(xiàn)，是用來揭示研究對象之間相似或相異特征的，常用于科學推理。蘇教版科學教材的編排有許多內容具有可比性：有跨單元呈現(xiàn)，如“導體與絕緣體”和“熱的良導體與熱的不良導體”，這是科學概念間的比較；有整節(jié)課設計，如二年級上冊《推和拉》，根據(jù)效果比較兩者相同與區(qū)別；也有探究方法的比較，如五年級下冊《搭建生命體的積木》一課，分別用肉眼、放大鏡、簡易顯微鏡觀察人體表面皮膚等。

2.準確分類，通過“面”的展開，提升認識事物的廣度

分類是在比較的基礎上，把具有某一屬性或相似特征的事物歸類為一個集合的科學邏輯方法，更側重于科學論證。在分類的過程中，學生可以從多維度、多層面認識事物，使提供的大量科學資料更具系統(tǒng)性、條理性。在四年級上冊《給動物分類》一課教學中，學生從不同角度去認識動物，分類依據(jù)的不同會產(chǎn)生多樣的分類結果，無論是哪種，只要在科學論證的過程中合乎邏輯、謹慎嚴密，都是值得認可的。

（二）分析與綜合：顯隱互補，研究事物的本質和規(guī)律

1.全面分析，借助外顯現(xiàn)象，辨析科學概念

分析就是從整體到部分的邏輯方法，從現(xiàn)象挖掘本質，考察各個部分間的相互聯(lián)系，一些科學概念的建立蘊含了分析的科學思維。例如在小學科學中，可以將“力”的概念分解為大小、方向兩個要素，1～2年級《推和拉》以及3～4年級《彈力》《摩擦力》《浮力》的認識都是以此為基點來建構概念。5～6年級《撬重物的竅門》，也是從分析杠桿的要素入手，發(fā)現(xiàn)支點、阻力點和用力點，而后分析三者之間的相互聯(lián)系，再進行合理假設，設計方案，繼而理解原理，提升科學推理能力。

2.系統(tǒng)綜合，憑借內在聯(lián)系，推導科學規(guī)律

綜合就是把研究對象的各個部分有機整合，從整體上認識事物。綜合一定是建立在分析的基礎上的，拋開分析只談綜合好比空中樓閣，毫無依據(jù)。由于小學生的生活經(jīng)驗不足和認知能力有限，很難理解較為復雜的規(guī)律，而綜合法恰可以將抽象的規(guī)律轉化為具體的實驗。例如，在五年級上冊《云和霧》一課教學中，對于小學生而言，他們很難直接接受霧形成的規(guī)律，因此，教師應先引導學生思考霧出現(xiàn)的季節(jié)，分析出冷的環(huán)境；再引導學生回憶出現(xiàn)霧的前一晚天氣如何，分析出空氣較濕潤等。綜合以上兩個因素，探究形成霧的背后規(guī)律。

（三）歸納與演繹：雙向運動，認識事物的方法和形式

1.完全歸納，通過集零為整，概括現(xiàn)有規(guī)律

歸納即是在根據(jù)一系列具體事實概括出一般規(guī)律的思維方法，是人類認識事物的重要手段之一。在科學認知形成過程中，經(jīng)常見到歸納的身影，但碰到特殊情況時，需要重新考慮歸納的合理性。例如，在教學四年級下冊《龐大的“家族”》一課時，往往從大量圖片中找到它們共有的特征，在此基礎上歸納昆蟲的定義，再根據(jù)定義去判斷其他昆蟲，最后是建構昆蟲實體模型。

2.合理演繹，通過嚴密邏輯，推演未知事物

演繹是從一般到特殊的一種科學思維，一般較少應用于小學科學日常教學中。演繹更多地集中應用在學業(yè)質量上，考查學生是否可以利用已學的一個規(guī)律和原理，正確分析和預測新情境下可能的結果或發(fā)展趨勢。如近幾年區(qū)域學業(yè)質量檢測中（見下圖第2小題），在已知地球自轉方向及規(guī)律后，需正確應用以及根據(jù)日出時間，正確演繹出四個城市的東西順序。

三、橋梁架構：培育學生推理論證能力的策略

（一）科學推理：不同維度持續(xù)深入

1.研制學習進階內容，加深連貫性發(fā)展

學生的學習過程是一種螺旋式上升的形式，《課程標準》的修訂更貼切學生思維發(fā)展的需求，強調了大概念的學習，對于科學推理能力的發(fā)展，也由單一層面向多維發(fā)展。以小學階段13個學科核心概念之一“物質的運動與相互作用”中學習內容“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”為例加以論述，如下表。

可以發(fā)現(xiàn)每個學段學生的科學推理能力水平都不一樣，只有不斷設計符合學習進階的教學內容，才能最終促進學生科學推理能力的連續(xù)性發(fā)展。

2.融入日常探究教學，實現(xiàn)持續(xù)性發(fā)展

科學探究是培養(yǎng)學生科學推理能力的重要方式之一，持續(xù)的學習和實踐是提升科學推理能力的關鍵。筆者教學六年級上冊“鐵釘生銹的條件”時，實驗中采用的是蒸餾水，實際課堂上有學生提出用家中自來水，此時巧妙引導學生持續(xù)探究，以作業(yè)設計形式，探究“蒸餾水、自來水、食鹽水”會對鐵釘生銹有影響嗎？在課后服務階段，深入探究，發(fā)現(xiàn)食鹽水中鐵釘生銹速度最快，進而明白對于同樣的化學反應也是有速度快慢的，為后續(xù)初中化學的學習埋下持續(xù)探究的種子。

3.破除一成不變的思維，注重拓展性發(fā)展

科學推理的邊界是不斷擴展的，隨著科技的進步和人類對自然界認識的深入，新的科學問題將不斷涌現(xiàn)。在小學階段以科學史形式加以滲透，有助于學生理解如何進行科學推理。在四年級下冊《地球》一課中，人類對地球形狀的認識也經(jīng)歷了漫長的時間，更好地證明了人類對事物本質的認識也是建立在科學推理基礎上的，當一成不變的規(guī)律不適用于新的現(xiàn)象，也就意味著之前得到的科學推理仍需進一步完善。

（二）科學論證：評價跟進思維可視

1.閱讀表達，探查外顯學生思維

科學論證是思維活動的一種，如果不提前了解學生的能力水平，自然無法到達教學的最終目的，在這個過程中探查和外顯學生思維尤為重要。教師通過讓學生進行科學閱讀，尤其是2024年秋季江蘇省科學實驗冊的改版，保留了大量科學閱讀的內容，借助此項活動可以找到學生論證邏輯的漏洞。此外，還可以利用邏輯性語言范式，如“我不認同他的觀點……是因為”“對于他的觀點，我還有補充……”，借助語言表達外顯學生科學論證思維。

2.精準嵌入，優(yōu)選科學論證題材

科學論證在科學教育中具有鮮明的特征，并不適用于所有科學課程，其主要集中在社會性科學問題、科學史及部分大概念教學中。因此，教師需要根據(jù)教學內容提前準備大量與課程相關的資料，方便學生在眾多材料中搜集證據(jù)并加以解釋。同時，論證內容也不是以固定的形式呈現(xiàn)的。有環(huán)節(jié)嵌入，如教學片段“人工干預生物變異的利弊”；有全課設計，如六年級上冊“用化石作證據(jù)”也有單元貫穿，如五年級上冊第四單元“水在自然界中循環(huán)”。

3.整體評價，豐富科學論證形式

科學論證原本就是一個不斷反思和改進的過程，學生在相互交流的過程中，論證能力得以發(fā)展。因此，有效的教學評價可以幫助學生及時掌握當前學習情況，避免盲目進入極端爭辯。根據(jù)現(xiàn)代教育評價體系，首先，教師可以關注學生在科學論證過程中的表現(xiàn)，如參與論證是否積極、提出的觀點是否科學、證據(jù)搜集整理是否有效；其次，可以對學生的論證結果進行客觀評價，包括論點的可靠性、證據(jù)的準確性、推理的合理性等；最后，可以在一段學習之后，對學生所展現(xiàn)的科學論證能力進行整體評價，包含但不局限于紙筆檢測的傳統(tǒng)形式。教師必須在理解科學論證內涵的基礎上給予及時的反饋，不斷細化內容與調整方法，更好地發(fā)揮科學論證的價值。

參考文獻

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