推理论证下的科学课教学体会

沈佳丹

《小学科学课程标准》强调，科学课学习要“以生活中的科学为逻辑起点”，学会对一些自然现象的成因进行假设，学会对得到的科学结论进行验证，运用科学知识对自然现象进行说明和解释，培养小学生具有初步的比较、判断、归纳、分类、想象、概括等思维能力，形成“基于证据进行判断推理、解决问题和进行质疑”的科学态度。从课程标准中，我们不难看出基于证据的推理论证的重要性。

2011年7月，美国颁布了《K-12科学教育框架：实践、跨领域概念和核心概念》，它提出八个实践内容：提出问题、建立和使用模型、设计和实施调查研究、分析和解释数据、利用数学和计算思维、建构解释和设计解决方案、基于证据的论证和获取、评估和交流信息。这八个实践内容更加接近了科學教育的本质和核心——推理论证。北京教育学院的金娜老师说过，科学论证作为一项重要的科学活动，其内涵就是利用证据建立科学的理由，以支持科学的主张。由此可见，证据是学生推理的延伸，是科学论证的条件，是学生建构科学概念的基础。

学生进行推理论证活动需要证据的支持，让学生学会分析和收集证据，是科学素养的要求之一。在科学课中，我们通常可以通过课前搜集资料和课堂观察、实验获得证据。但在当前的科学课堂中，教师普遍发现学生存在不能将搜集到的有效信息转化为证据的问题。例如，在教学《生的食物和熟的食物》一课时，学生进行了“观察生熟马铃薯和煮鸡肉”的实验后，教师提问学生：“熟的食物有这么多好处，为什么有些食物我们还是选择生吃？”很多学生都提出自己的观点：“食物煮熟会有营养流失。”但教师再追问哪些是营养流失的证据时，学生却支支吾吾，说不清楚了。于是教师接着引导学生关注实验中鸡肉和水的变化。经过这样的引导后，学生才能将实验观察到的现象作为有效的证据：肉变白了，有香味了;水里面有油，脂肪流出来了;肉上有泡泡，有些肉漂起来了;水变白了;烧杯壁变黄了;容易切开了……而遗憾的是，大多数学生只能把其中的一两点作为证据。那如何让学生更有效地将从实验现象中搜集到的信息转化为证据呢？

对此，笔者简述几点看法。

一、提供直观、形象的证据，帮助学生进行推理论证

这里所说的证据可以理解成一些现象，它包括学生在自然界、在生活中观察到的，也包括在实验室进行实验时观察到的。小学生的思维从以具体形象思维为主要形式逐步向以抽象逻辑思维为主要形式过渡，但他们的抽象逻辑思维在很大程度上仍是直接与感性经验相联系的，具有很大成分的具体形象性。因此，教师提供研究证据的要求，应是具体、形象、直观的，而不能是粗略、抽象、需要反复分析的。如，笔者在教学五年级上册第三单元的第一课《地球表面的地形》时，教学的一个重点是了解家乡的地形。在第一个班级教学的时候，笔者使用了一张舟山的航拍图，认为已经能很清晰地表明是丘陵地形了，但是学生的反应却是模棱两可，说什么的都有。那么是不是图片的问题呢？在第二个班上课的时候，笔者换了一种材料：google地图。它的特点是有海拔显示和可调换视角。当笔者调好视角呈现给学生的时候，他们毫无疑问地认为舟山的地形是丘陵，因为海拔都在500米以下，起伏平缓。也有学生提出舟山还有一些小平原，并能说出他找到的证据。根据这个课例不难发现，航拍图没有具体的海拔特点，视角不能改变，学生就很难从中抓住地形特点，从而推理出舟山的地形。这样的证据对学生来说就是比较抽象的、难以分析的。而google地图提供了具体的海拔和可变的视角，学生能比较清晰地找到证据，推理出舟山的地形。

二、采用问题导向的交流汇报方式，有利于呈现学生的推理过程

问题导向是数学课解决应用题常用的方法。它是指学生从题目的问题出发去寻找哪些是有用的条件，从而借助条件解决问题。笔者认为科学课也可以借鉴这种模式。教师过去习惯性地让学生汇报实验结果，学生将实验结果一条一条地念出来，花的时间长，还无法体现学生的推理过程。于是笔者在课堂上采用了问题导向式的汇报法，就是根据研究的问题结论并结合得出结论的证据来进行汇报。五年级上册第四单元第一课《我们的小缆车》，主要研究拉力大小与小车运动的关系，根据垫圈的数量分成4组，每组要重复做3次，这样就有了12个数据。如果每个数据都汇报是没有多大效果的，于是笔者请同学汇报的时候围绕三个问题进行：（1）拉力与小车速度的关系？（2）你根据哪些数据得出这个结论？（3）为什么选择这些数据？通过三个问题的交流，学生推理的过程一目了然，同样垫圈的三个数据取了中间数，对比垫圈数量和小车行驶时间，得出垫圈越多小车行驶越快的结果。从这个课例中看出，问题导向式的交流能很好地体现学生的推理过程。这种方式对于数据表格式证据的推理汇报比较适合，长期采用这种方式，学生读表的能力会有很大的提升。

三、将证据和观点建立协调关系，使证据呈现方式更加合理

通过大量的课堂实践，笔者发现学生在转换信息为证据的过程中，其实是需要观点来进行指引的。因为有了观点的指引，学生才能找到最合适的转换方式和途径，从而使得证据呈现的方式更加有效、合理。例如，在《我们的大丰收》一课中，学生要将两个多月来的关于凤仙花的信息分析整理出来，分清哪些是有效的证据，哪些是无效的干扰，需要进行分析判别。这时就可以借助图表的方式，比如，可以用柱状图来统计凤仙花种子的数量。这样可以使枯燥的数据可视化，极大地方便了学生对数据的解释。而在《摆的快慢》一课中，由于“单摆实验”获得的数据较多，这时教师可以引导学生用折线图的形式，来进行证据统计，这样就能使得“影响单摆速度的因素”更加显而易见。用维恩图来整理证据，就可以更加清楚地反映两种事物相同和不同的关系。它的优势是事物特点突出、直观感强等。

四、鼓励学生对推理的过程和结果进行质疑和反思

科学实验探究需要经历提出问题—猜想与假设—制订计划—进行实验搜集证据—交流和汇报—质疑与反思等一系列环节。在这些环节中，质疑和反思经常被遗忘或者由教师来进行。其实，教师可以把这个环节交给学生自己操作，这样能完善整个探究推理活动。学生通过质疑推理，能发现得出的结论和过程是否存在缺失和不足，从而及时修正或改进实验。学生还可以反思这次推理的优点，并借鉴到以后的探究活动中。笔者在教学《种子发芽试验（二）》时，当汇报到空气对种子的影响时，很多学生在交流环节中说，没有空气的一盒发芽了，有空气的一盒也发芽了，没有空气的一盒芽发得更好，所以种子发芽不需要空气。笔者心里一沉，这个结论和正确的结论完全相反啊！正当笔者准备把正确的结论告诉学生时，一位学生站起来说：“可是我看了资料，种子发芽是需要空气的，我们的结论是不是有问题？”这样其他同学也就七嘴八舌地讨论了起来。有学生说：“是不是空气没有抽干啊？”有的说：“看来水下也是有空气的，我们可以把种子放在袋子里，袋子抽掉空气。”“是啊，我们可以用家里的真空袋的抽气机！”……很快经过讨论，学生找到了改进的方案。质疑和反思，可以促使学生对自己的论证过程进行分析回顾。

“冰冻三尺，非一日之寒。”提高学生的思维推理能力，是一个长期的过程。如果在课堂上教师能秉持“发展学生思维”的理念指导学生开展活动，相信科学课的活动会产生更大的效益，定能为学生的终身幸福打下坚实的基础。基于科学课程的重要性，要求每一位科学教师都应该对科学这一学科有一个全新的认识。只有我们真正意识到科学这门学科的重要性，从心底真正喜欢上这门特殊、有趣的学科，才能真正投入科学学科的教育教学改革中。