思维历程显性化——小学科学论证式教学的有效策略探究

摘  要：在小学科学论证式教学中，采取思维历程显性化的教学策略，能够将学生隐性的科学思维历程变得清晰可见，从而提高学生的科学论证水平，增进学生对科学本质的理解，增强学生在科学思维活动中的自我监控水平，提升探究实践的质量，促进学生思维能力发展。基于此，文章探讨了论证式教学的实施策略，旨在促进学生科学思维能力的深度发展。

关键词：科学思维；科学论证；小学科学教学

思维历程显性化是将学生隐性的科学思维过程通过真实可见的形式清楚地表现出来。科学思维是大脑对科学信息的加工活动，是间接的、概括的和建构的反应。因此，教师在论证式教学中引入思维历程显性化的教学策略，将看不见的学生思维历程变得清晰可见，不仅有助于学生理解科学论证的过程和内涵，提高学生科学论证水平，还能帮助学生在具体可感的教学情境中体悟科学本质。

一、苏教版教材中论证式教学的特点

论证式教学主要是指在科学教学中突出论证特征，强调让学生解释和权衡证据、评估其他解释的可能性、支持或反驳科学主张，就探究过程和结果提出质疑和批判，从而让学生充分认识到证据在探究过程中的重要性，增强学生对科学本质的认识，提高学生的科学思维能力。在苏教版小学科学教材中，有大量篇目可应用于论证式教学，它们从属不同的内容领域，教学方法多样。总体来说，这些教学篇目具有以下特点：

（一）主题丰富多样、进阶设计

教材中论证式教学的篇目主题多样，隶属不同的核心概念，在编排上注重不同学段学生的特征，进阶设计。如二年级《磁铁的磁力》隶属核心概念“物质的运动与相互作用”，设计多个活动，指导学生收集多样证据，反复论证磁铁能隔空吸铁、隔物吸铁等特点。在2022年版《义务教育科学课程标准》中，对学习内容“电磁相互作用”也做了1～2年级和3～4年级的内容划分，符合学生的发展水平和适应能力。四年级《热胀冷缩》隶属核心概念“能的转化与能量守恒”，引导学生从生活现象中提出问题、作出假设，根据教材提示设计实验方案，证明固体、液体、气体受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小。五年级《热传导》隶属核心概念“能的转化与能量守恒”，通过观察、体验获得感性经验，在教师引导下设计实验方案证明热量可以从物体温度高的地方传到温度低的地方，为7～9年级进一步学习能的形式、转移与转化奠定基础。

这些教学主题涉及学生真实生活的方方面面，以真实的问题引发学生的认知冲突，推动学生思维历程；以不同主题、不同学段的学业要求，从不同的教学视角构建了丰富多彩的科学世界。学生以之为载体，在课堂上经历论证过程，不仅能够丰富学生对周围世界的认知，拓宽其科学视野，也能让学生的科学探究能力和创新思维能力得以提升。

（二）内容趣味横生、创意无限

实践性、趣味性是小学科学教材的典型特征。有的教材篇目从学生喜闻乐见的小游戏出发，调动学生的学习热情和积极性，如《弹力》一课从多样的游戏导入，引导学生在玩弹性玩具的过程中获得对弹性和弹力的感性认识；有的教材篇目从自然现象出发，寻求科学解释，如《有利于生存的本领》一课带领学生走进东非大草原，以科学资料为媒介探寻角马群、斑马群迁徙的奥秘。尽管内容多样，风格各异，但都体现出了童趣，引导学生积极、主动地探索大自然，走进身边的科学世界，对培养学生科学的价值观，树立正确的科学态度尤为重要。

（三）形式灵动活泼、生动科学

小学科学教学根据不同的内容有不同的探究方法，在教材中组织形式多样、活泼，图文并茂，生动科学。观察探究课如一年级的“做个小侦探”，让学生观察雪地上动物的脚印，合理推测这里发生过什么。教师先遮住图片的一部分，接着慢慢将遮挡物移开，学生获得的信息逐步增多，形成的观点逐层推进。实验探究课如《升旗的方法》，让学生设计实验方案，验证定滑轮和动滑轮是否省力，以多组实验数据作为证据支持或反驳观点。资料探究课如《寻找遗传与变异的秘密》，让学生阅读孟德尔豌豆杂交实验的研究过程与发现，圈画关键证据、提炼观点。技术与工程实践课如《风向和风力》，制作一个风向标。学生需要在测试环节根据产品出现的问题提出解决策略，改进产品。不同的活动形式，给学生提供了不同类型的证据，能够帮助学生对科学世界形成更加完整且丰富的体验。

二、论证式教学的价值

论证式教学通过将论证活动引入课堂，让学生经历类似科学家开展研究那样提出主张、进行辩驳等过程。它是在探究式教学的基础上发展起来，体现了探究式教学的精髓。因此，教师有必要在小学科学课堂中实施论证式教学，使学生具备必要的科学论证能力。

（一）促进学生观念的转变

科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识，包括具体观念，也包括对科学本质的认识和观念的应用。科学论证要求学生基于证据解释自己的观点，同时评估其他可能的解释。学生在解释和澄清思维的同时，自我监控、完善自身观念的不足，这一过程将充分暴露学生的原概念认知，容易引起学生的认知冲突，促使学生主动调整已有认知。学生在阐述观点时，列出证据、对证据作出解释，说明证据和观点之间的联系，其包含分析、比较、综合等一系列思维过程，有利于学生理解知识建构、发展的过程，深化学生对科学本质的理解，帮助学生巩固和灵活运用知识。

（二）提升探究实践的质量

探究实践主要指学生在了解和探索自然、获得科学知识、解决科学问题，以及技术与工程实践过程中，形成的科学探究能力、技术与工程实践能力和自主学习能力。科学论证自20世纪90年代被引入科学课堂后，帮助学生逐步学会运用证据解释问题、形成与表达观点，对探究过程和结果进行监控、质疑和批判，不以实验结果定向，也不一味关注实验操作技能的培养，而是更加关注科学研究的过程，引导学生更多地参与探究活动，通过师生、生生之间的沟通、交流和分享相互影响、相互促进，有效促进了每一个成员的全面成长，提升了探究实践的质量。

（三）促进学生思维能力的发展

美国教育家布鲁姆把思维过程划分为六个层次：记忆、理解、应用、分析、评价、创造。前三个层次被称作低阶思维，后三个层次被称作高阶思维。从哲学和心理学视角来看，高阶思维也包括批判性思维、创造性思维、问题解决能力等。论证式教学能够让学生在收集和处理证据的过程中发展记忆、理解、应用等低阶思维能力；在依据证据构建主张的过程中发展分析、评价和创造性思维；在倾听、质疑、辩驳等过程中发展批判性思维、提高问题解决能力。尤其是在小学科学1～6年级进阶设计的基础上，实施论证式教学能够培养学生在不同学段的思维能力，激发学生可持续发展的潜力。

三、论证式教学中思维历程显性化的教学策略

科学论证由科学主张、科学证据和科学推理三个要素构成。学生在课堂上以证据为基础提出科学主张，并在证据与主张之间建立可靠的推理。教师实施论证式教学时，要采用恰当的策略，让学生的证据、主张及推理过程清晰化、条理化、形象化，让学生的思维历程可感、可见、可听。

（一）强化实验操作，做思共生

《义务教育科学课程标准（2022年版）》要求教师根据教学需要，本着科学合理、安全可靠的要求开发实验教具。苏教版教材中的论证式教学内容许多是抽象的，需要学生动手操作，亲身体验，通过“做中思”的方式获取科学、可靠的证据。教师可以依据教学需要开发合适的教学工具，强化实验操作，让课堂内容由抽象变为具象，做思共生，相互促进，让学生的研究路径和思维历程显性化。

在《弹力》一课中，“弹性”“弹力”都是抽象概念。教学时，为了让学生能把握抽象概念，教师可以给学生提供多种弹性玩具，学生通过拉一拉、捏一捏等多种方式体验弹性和弹力，概括其外在表现形式，此时学生思维的对象就是体验中获得的经验，学生自己能够感知到，教师也能从旁观察到。“力与运动”一课中，力与运动之间的关系是抽象的，为帮助学生理解力能改变物体的运动状态。教师给学生提供风力小车、磁力小车等，学生利用风力、磁力、推力等改变物体的运动状态，概括不同情境中力与运动关系的相同点。学生在动手操作中对探究过程进行反思，对不同现象进行分析、比较和概括，这是学生隐性的思维历程，教师可以通过观察学生的行为掌握学生对知识的理解程度。总之，抽象的教学内容需要学生更多的动手操作，以“做”促“思”，使思维历程通过学生的行为外显出来。

（二）设计有思维结构的学习单

学习单是学生探究过程的书面呈现，它如实记录了学生在亲历探究问题时留下的思维足迹，是培养学生科学思维能力的重要载体。学习单不仅能够展示学生对概念的原认知，引发认知冲突，也是学生活动方案、活动过程、活动结果和结论的如实记录。教师在设计学习单时，要考虑探究活动内部要素和探究活动之间的联系，增强学习单的层次性、指导性、系统性，使学习单具有思维结构。

例如《光的传播》一课中，教师给学生提供硬纸板、软管、喷雾等教具，请学生设计实验证明光沿直线传播。为了清楚地展示学生探究前后的思维历程，教师设计了一张精巧的学习单。学习单主要由以下几部分构成：一是请学生填写光传播路径的假设，揭示前概念；二是留出一块空白处，请学生画上实验方案，并在右侧画上硬纸板、软管、喷雾三样教具的简笔画，作为提示；三是请学生填写预测的实验现象，以及某种实验现象能够证明怎样的结论。学生在实验前填写学习单，按照学习单上的实验方案开展实验，在实验后判断假设的正误。在汇报环节，学生将学习单展示出来，说明自己是怎么做的，获得了哪些证据，得到了怎样的结论，这份学习单就是学生思维的历程。除此之外，概念图、思维导图等都能从不同层面帮助学生梳理知识的学习过程，教师要根据实际情况选择合适的教学手段。

（三）使用科学论证的句式

在证据和主张之间，学生要建立起可靠的推理，并与同伴展开有效的交流。在交流发生前，学生需要具备交流的主动性和沟通的自信，同时思维清晰，这样才能够正确提取对方所要传达的信息，对信息进行分析和解读。对小学生而言，依据论证程序能够清楚地表达主张和证据，并解释证据为什么能支持或反驳主张，进而帮助学生理解同伴间传达的信息，提高论证效益。

例如，《拧螺丝的学问》一课的教学目标之一是通过探究实验，探索轮轴省力的原理，知道在轮上用力比在轴上用力更省力，轴相同时，轮越大越省力。在以往的教学中，学生倾向于关注本组数据，不在意其他组的证据；更加重视实验数据，忽视实验过程。笔者在本课教学中，给小组分发学习单，要求各组在实验中记录三组数据，实验后将数据汇聚在一张大学习单上。学生先对本组数据进行比较，再对全班的数据进行归纳，促使学生不仅关注一组数据，更要关注多组不同的数据，倾听他人的观点和解释。学生比较和归纳时，按照论证的程序，使用论证句式。一是“我们的观点是……我们收集的证据是……我们的解释是……我们的结论是……”，二是“我们的观点是……我们是这样做的……我们发现……我们的结论是……”。前一种更关注证据本身，适用于实验方案单一的探究情境；后一种强调收集证据的过程，适用于实验方案多样、现象多样的情境。通过使用论证句式，学生能够清晰地解释自己的观点，有逻辑地表达支撑观点的证据链条并通过阐述搜集证据的过程说明证据本身的可靠性，有助于学生之间互相交流，提高论证品质。

四、结语

综上所述，在小学科学论证式教学中，采用教学策略使学生思维历程显性化是为了使学生的观点、证据和推理过程清晰可见，让学生在不同主题、趣味横生、形式多样的课堂教学中，促进对知识和技能的自主建构，提升自我监控能力，最终促进学生的思维能力发展。不过思维能力培养非一日之功，但通过小学科学课堂对学生核心能力的精心培育，他们将在这条道路上稳步前行。

参考文献：

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［3］ 邹兰. 基于科学论证的科学教学：以苏教版小学科学为例［D］. 南京：南京师范大学，2018.

［4］ 胡卫平，郭习佩，季鑫，等. 思维型科学探究教学的理论建构［J］. 课程·教材·教法，2021，41（06）：123-129.

（责任编辑：石子静）