基于論證的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

余逆夢(mèng)

【關(guān)鍵詞】科學(xué)教學(xué);科學(xué)論證;實(shí)驗(yàn);提搜論用

一、論證教學(xué)概述

近年來(lái)，科學(xué)論證正逐漸成為國(guó)內(nèi)外科學(xué)教育的熱門(mén)話題。所謂論證教學(xué)，就是讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的論證過(guò)程，理解科學(xué)概念和科學(xué)本質(zhì)，并促進(jìn)思維發(fā)展的科學(xué)探究教學(xué)。經(jīng)過(guò)不斷探索，國(guó)內(nèi)外研究者總結(jié)出許多相關(guān)的教學(xué)模式，其中適用于實(shí)驗(yàn)探究課的有ADI、5E和SWH教學(xué)模式等。然而這些教學(xué)模式的環(huán)節(jié)通常包含復(fù)雜的論證表達(dá)，甚至是多達(dá)數(shù)輪的科學(xué)寫(xiě)作，這在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中是難以實(shí)踐的?；诖?，筆者將實(shí)驗(yàn)探究課的論證過(guò)程分為“提搜論用”4個(gè)環(huán)節(jié)?！疤帷笔瞧鹗辑h(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)中，教師創(chuàng)設(shè)情境，了解學(xué)生的前概念，幫助其組織語(yǔ)言，提出觀點(diǎn)?！八选笔顷P(guān)鍵環(huán)節(jié)，在出現(xiàn)觀點(diǎn)沖突后，順應(yīng)學(xué)生的探究興趣，展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，搜集證據(jù)，以支持或修改觀點(diǎn)?！罢摗笔侵黧w環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)文字（實(shí)驗(yàn)記錄單）、語(yǔ)言（匯報(bào)、評(píng)價(jià)、辯論）、畫(huà)圖（思維導(dǎo)圖）等方式展開(kāi)論證，完善觀點(diǎn)，最終形成科學(xué)概念。“用”是拓展環(huán)節(jié)，學(xué)生在解釋、判斷、制作等過(guò)程中運(yùn)用論證的結(jié)論。

二、基于“提搜論用”論證環(huán)節(jié)的教學(xué)過(guò)程

結(jié)合“提搜論用”的論證教學(xué)環(huán)節(jié)，筆者將新編蘇教版《科學(xué)》六上《蠟燭的變化》一課分為兩個(gè)層次、三個(gè)活動(dòng)，分別對(duì)應(yīng)“提搜論用”的不同環(huán)節(jié)（見(jiàn)表1）。下文，筆者結(jié)合本課的三個(gè)教學(xué)活動(dòng)，具體闡述論證教學(xué)的實(shí)踐。

（一）加熱蠟燭

由于學(xué)生在四年級(jí)就已經(jīng)學(xué)過(guò)“物體加熱、冷卻會(huì)產(chǎn)生形態(tài)的變化”的知識(shí)，所以在傳統(tǒng)教學(xué)中，很多教師只讓學(xué)生提出觀點(diǎn)——根據(jù)示意圖說(shuō)說(shuō)蠟燭的變化。于是，學(xué)生只能基于生活經(jīng)驗(yàn)說(shuō)出蠟燭“變小”“化成蠟油”“發(fā)燙”。為了讓學(xué)生說(shuō)出“沒(méi)有新物質(zhì)產(chǎn)生”的觀點(diǎn)，師生會(huì)進(jìn)行機(jī)械的問(wèn)答，牽引痕跡十分明顯。

由于證據(jù)搜集是后續(xù)論證的基礎(chǔ)，所以教師一定要讓學(xué)生親歷這一過(guò)程。否則，學(xué)生將難以自主形成概念。鑒于此，筆者為學(xué)生提供模具、大蠟塊、金屬勺、塑料刀、火柴、酒精燈等材料，讓他們自己制作一個(gè)蠟燭。有了切、加熱、冷卻蠟塊的體驗(yàn)，學(xué)生能細(xì)致觀察并描述出：用刀切，大蠟塊會(huì)碎開(kāi);加熱后變成透明蠟油;冷卻后凝固成蠟燭等現(xiàn)象。他們不僅注意到蠟燭的體積、重量、本質(zhì)等特征始終沒(méi)變，還能提出“蠟燭還是蠟燭，沒(méi)有新物質(zhì)產(chǎn)生”的觀點(diǎn)。

（二）點(diǎn)燃蠟燭

1. 提出觀點(diǎn)：精設(shè)問(wèn)題，保持連貫。

提出觀點(diǎn)要與搜集證據(jù)保持連貫性。教師要從學(xué)生的視角出發(fā)進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生意識(shí)到其觀點(diǎn)可能存在不足或缺乏說(shuō)服力，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)搜集更多的證據(jù)進(jìn)行完善或證明。為此，筆者先讓學(xué)生基于經(jīng)驗(yàn)說(shuō)說(shuō)蠟燭燃燒的變化，然后播放視頻，視頻中天平兩端放有等質(zhì)量的兩根蠟燭，一根燃燒，一根不燃燒，這時(shí)學(xué)生發(fā)現(xiàn)天平放燃燒蠟燭的一端慢慢翹起。該設(shè)計(jì)可以突出蠟燭的質(zhì)量變化，學(xué)生不僅能說(shuō)出“有一部分蠟燭可能飛走了”，還會(huì)急于探究“飛”走的是什么，這時(shí)教師就可以帶領(lǐng)學(xué)生“攔”住“飛”走的物質(zhì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)它們是什么。

2. 搜集證據(jù)：聚焦有效證據(jù)。

科學(xué)論證是基于證據(jù)的，只有聚焦有效證據(jù)才能對(duì)觀點(diǎn)進(jìn)行解釋說(shuō)明。然而在有些實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生或因無(wú)法正確完成復(fù)雜操作而不能觀察到現(xiàn)象，或因?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象繁多而被無(wú)關(guān)現(xiàn)象“帶偏”，這都會(huì)使學(xué)生無(wú)法準(zhǔn)確得出結(jié)論。如本課，學(xué)生在觀察將干燥燒杯斜罩在火焰上方時(shí)，記錄的現(xiàn)象有：燒杯變熱、燒杯底部變黑、火焰傾斜且變?nèi)酢＿@些現(xiàn)象確實(shí)是實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的，但過(guò)多關(guān)注它們對(duì)發(fā)現(xiàn)“產(chǎn)生了水”這一現(xiàn)象沒(méi)有任何幫助，還會(huì)導(dǎo)致論證環(huán)節(jié)無(wú)法進(jìn)行。

為了提高證據(jù)搜集的有效性，筆者不僅拍攝微視頻示范實(shí)驗(yàn)操作，還在實(shí)驗(yàn)記錄單上重點(diǎn)標(biāo)注觀察對(duì)象。如此，學(xué)生就不會(huì)被繁雜的現(xiàn)象迷惑，而是清晰記錄下“燒杯底部變黑了”“燒杯內(nèi)壁有水汽”“澄清石灰水變渾濁”等現(xiàn)象。

（三）綜合加熱、觀察變化

1. 展開(kāi)論證：設(shè)置合理跨度。

教學(xué)實(shí)踐表明：有些結(jié)論的得出要進(jìn)行多層思考，要求學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象在大腦中迅速完成論證的全過(guò)程是不可行的。如在本課的傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)單上“推測(cè)蠟燭發(fā)生的變化”一欄時(shí)，要么停留于現(xiàn)象描述，要么糾結(jié)于熔化，覺(jué)得加熱和點(diǎn)燃沒(méi)有區(qū)別。其實(shí)，由現(xiàn)象到結(jié)論需要經(jīng)過(guò)一系列的思考：觀察現(xiàn)象;推測(cè)是什么物質(zhì);思考燃燒前有無(wú)這些物質(zhì);得出結(jié)論——燃燒產(chǎn)生這些物質(zhì)。在本課教學(xué)中，筆者降低思維難度，將實(shí)驗(yàn)單中“推測(cè)蠟燭產(chǎn)生的變化”改為“推測(cè)這是什么物質(zhì)”，從而幫助學(xué)生逐步得出結(jié)論。

2. 運(yùn)用論證結(jié)論。

經(jīng)歷了一系列的論證后，學(xué)生終于形成科學(xué)概念，但這還不是科學(xué)論證的終點(diǎn)，最終還要運(yùn)用論證所得的概念，進(jìn)行解釋、判斷、制作。這需要教師通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題、創(chuàng)造情境、提供材料等方法創(chuàng)造運(yùn)用論證結(jié)論的機(jī)會(huì)。

本課教材僅提供圖片，然后讓學(xué)生判斷圖中屬于哪種變化。教學(xué)時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)，即使學(xué)生知道要根據(jù)是否有新物質(zhì)產(chǎn)生進(jìn)行判斷，也常因?yàn)閷?duì)這些變化不熟悉而判斷錯(cuò)誤，進(jìn)而動(dòng)搖其對(duì)剛剛形成的科學(xué)概念的認(rèn)可度。因此，筆者將這些變化過(guò)程以多組對(duì)比圖、視頻、演示實(shí)驗(yàn)等方式提供給學(xué)生，然后讓其進(jìn)行判斷。

總之，在“提搜論用”的論證環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)該在課前對(duì)學(xué)生的前概念有大致了解，在課上幫助學(xué)生精煉語(yǔ)言，適時(shí)將觀點(diǎn)分類，以免學(xué)生進(jìn)行冗余論證，偏離課的主題。