科学论证视角下的学生思维能力培养

◇石媛媛（江苏：南京市百家湖小学）

科学论证是科学思维能力培养的方法和途径之一。课堂中学生围绕具体问题发表主张，用论证的方式阐述自己的和评价他人的观点，形成思维交锋，达成共识，最终将探究形成的观点运用于生活。在此过程中，促进了知识的内化，发展了学生的科学思维能力。

科学论证是个人引用数据或资料支持自己或反驳他人论点的过程。科学论证能力是以科学知识为中介，积极面对问题，对所获得的数据资料进行解释说明，提出自己的论点，反思自己和别人论点的不足并提出反论点，同时能反驳他人的质疑和批判的高级思维能力。科学论证对发展学生科学思维具有重要意义，可实现科学探究中活动、知识、思维的统一与平衡。本文对科学课探究活动中的现状进行分析，尝试从科学论证的视角出发，对科学探究中学生思维能力的培养进行研究并提出建议。

一、当下科学课堂探究活动中常见的问题

《义务教育小学科学课程标准（2017版）》倡导探究式学习，认为科学探究是获取科学知识的主要途径。“提出问题、做出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价”八个要素反映了科学探究的基本过程，是科学最核心的特征。但当下科学课堂探究活动中，往往存在以下几种问题。

（一）将科学探究等同于“活动”或“玩”

科学课的显著特征就是活动众多，尤其是低年级的科学教学中经常出现“玩”，如玩小球、玩泥巴、玩磁铁，玩各种东西，且玩法各异。只要进入讨论或者分组实验环节，教室里立刻人声鼎沸，热闹非凡。但科学课堂教学应更关注学生思维的发展，而不能仅停留在“做”“动起来”的浅层状态。浮躁的情绪不利于注意力的集中，往往错失实验中关键的证据。学生在高分贝的自我表达下，完全不顾及倾听同伴的意见。

（二）探究过程中淡化科学知识

在课程改革的浪潮中，部分老师矫枉过正，追求形式，导致科学知识过于淡化，甚至缺失。如在苏教版三下《声音的产生》一课教学中，有的教师为学生准备了多种发声材料，学生敲打、摩擦、碰撞，忙得不亦乐乎。教师问学生在什么情况下会产生声音，当有学生说出“振动”的时候，教师便迫不及待地得出结论，进行总结。其实，不少学生对声音产生的原因还处于原始认识阶段，对“振动”的意思仅停留在记忆层面，很难深入理解，更不用说迁移应用了。

（三）不关注探究目的，流于形式

当下的科学课堂总是一帆风顺，学生按部就班完成实验步骤，早已习惯于“预测和实验结果相一致”。当实验结果和其他组不同时，缺乏数据意识，不愿深究数据偏差的原因，缺少反思甚至没有实事求是的态度。归根结底，是忽视了科学探究中的科学论证，忽视了基于证据构建自己主张的理性过程。

（四）忽视学生的思维发展

科学探究总目标要求学生在探究过程中“初步了解分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法，发展学习能力、思维能力、实践能力和创新能力，以及运用科学语言与他人交流和沟通的能力”。课堂中教师更多关注的是学生的操作、观察、比较、描述等显性活动，对分析、比较、概括等内隐的思维活动缺乏明确要求。

二、科学论证是科学探究活动的重要内容

科学论证反映了在科学研究中，能基于获得的证据构建自己的主张并进行争辩的过程。这一方面体现了科学依赖于证据的重要思想，另一方面强调学生之间的互相争辩，通过交锋不断反思，更新和优化主张，达成最佳共识。科学论证是科学探究中的一种核心实践方式，两者关系非常紧密。

从探究活动的阶段性上说，在由情境产生的问题的引导下，学生思维开始启动，进而提出自己的想法，实现第一次论证。观点诞生以后，学生基于自己的想法设计实验，证明想法正确与否；收集证据后，跟同伴解释、说明，能够接受质疑，提出反驳。思维伴随着科学论证过程的始终。

从学生的学习行为上说，课堂中学生的直觉性思维往往经不起追问。而经由分析、综合、比较、分类、抽象、概括、演绎等思维行为，将信息加工为自己的认知后，学生才能有依据、有逻辑性地说出自己的看法。无论是看不见的大脑中的思维加工，还是经由语言、文字、符号呈现说明自己观点，都属于论证的过程，也是真正意义上的探究。

三、科学论证课堂的一般性结构

（一）具体情境，引发真实问题

创设科学问题情境时，应结合学生年龄特点、兴趣爱好、生活经验和学习经验，是否有动脑思考的空间等。以苏教版二下《栽小葱》一课的教学为例，通过测查前概念发现，大部分学生根据生活经验认为植物的生长“非土不可”。课堂上，学生却发现生长在土里未及时浇水的小葱叶片色泽发黄、叶片细软，小葱整体挺括程度差，生长迹象、新鲜程度远不及水培组。有了细致的观察为基础，教师要求学生尽可能全面比较、分析，将其不同之处一一列出，清楚地描述出来。于是，自然就引发思维冲突，呈现了真实的问题：“为什么会有这样的现象？小葱生长需要什么条件？”

（二）大胆假设，初步形成观点

科学的猜想不是凭空产生的，应该是有根据的且必须具有可验证性。这就需要教师多问“为什么”“你是怎么想的”，鼓励学生做出有依据的假设，学生才能将观察到的现象与可能产生的原因，建立起因果联系。

实际教学中，有些探究问题会有多种假设，教师应尽量做足“预案”，引导学生逐一体验探究求证的过程。学生提出的假设中，也有可能出现课堂中无法探究求证的，教师需引导学生甄选，识别出有意义的、有针对性的、有操作性的假设，促使其找到适合探究的“假设”项目。

（三）小心寻证，支撑现有观点

学生在自己想法的基础上设计实验，通过收集与分析信息获得证据，证明自己的想法正确与否，并在证据的基础上，经过推理得到结论。在四上《导体和绝缘体》一课的教学中，学生在预测、讨论之后，安装检测装置，检测生活中的一些物品是否容易导电。小组汇报中，有的小组小木棍不能导电，但其他小组发现他们的小木棍接进检测器时，小灯泡却亮了。组间检查材料发现小木棒有干、湿之分。为什么湿的小木棒就容易导电？有部分学生想到了水，但将检测器两端放进水里，小灯泡并没有亮，课堂上出现了僵局。有学生用生活中的经验如喷泉旁的告示牌“小心触电”来证明水是导体，立刻就得到了同伴的响应，指出看过的新闻中提到有不法分子在池塘边“电鱼”。学生开始寻找各种办法证明水容易导电，如在水中加盐、增加检测器的电池、更换灵敏度高的检测器……这样的设计已不仅仅是指向结果的发现，更是要找出所有可能的方法作为证据，支撑自己的想法。他们通过不同方法收集证据，得到相同结果，最后归纳总结得出结论：导体和绝缘体是相对的，在条件改变的情况下，绝缘体也可能成为导体。这样的结果，也是对本节课概念的升级。

问题是探究的核心，真正的科学探究不仅是一个引导学生探索问题的过程，更是一个引导学生不断发现新问题、展开新探究的过程。问题的层层深入，激发了学生的探究欲望，促使其全身心地投入探究。

（四）积极论证，有效表达交流

学生通过对实验数据、证据的分析、处理，建立起逻辑关系，支撑自己或反驳他人观点。在表达、交流、质疑、批判、解释、反思中更新优化主张，归纳总结出规律。一份完整、详细的论证记录能起到很好的指引作用。在探究实验中，可通过记录，层层递进，收集一系列证据，形成完整的证据链。记录的形式可以多样，除了纸笔记录外，图片、文字、视频都能帮助完善观点，提高论证的质量。

四、科学论证对发展学生科学思维能力的意义

新课程标准的修订有三个基础：基于概念的、基于学习进阶的和基于科学思维的。科学概念是在科学事实和科学现象分析的基础上形成的，是事实性的认识和经验经过学生思维加工形成的概念。某种程度上说，借由观察、实验操作获得的信息，如果没有经过思维加工，只能算作对现象的了解，不能形成概念性、概括性认识。科学论证也是概念形成与发展的过程，促进知识内化，发展科学思维能力。

（一）以生为本，培养思维的主动性

“学生是学习和发展的主体”是新课标的基本理念之一。教学中，教师应根据不同的教学内容积极创设情境，引起学生认知冲突，引导学生主动探究，不局限于固定模式，启发学生积极思维，培养其有形成主动想法的能力。

（二）反复论证，推进思维的深度

在实验方案产生的过程中，小组之间往往会产生分歧，主张不同才有论证的必要性和迫切性。小组成员各抒己见，对实验工具进行改进，对实验步骤进行补充，完善细节，对实验设计不合理之处提出质疑……通过先组内后组间的集体论证，最终获得全班认可的实验方案。

（三）多角度论证，培养思维的灵活性

在论证的过程中，学生可以通过类比推理，寻找解决问题的新方案；也可以通过新旧知识的结合解决难题，强调论证的说服性和不同论证主张的互动，敢于质疑同学的观点，同时也能有理有据地维护自己的观点。科学是可以“证实”和“证伪”的，其都是科学论证的过程。

在科学课堂中，宽松的学习氛围有利于学生打开思路，畅所欲言，在积极论证中提升科学探究活动的效能。此外还应重视课堂评价，形成合理的评价体系，最终从理论走向实践。■