基于科學(xué)論證思維培養(yǎng)的初中科學(xué)教學(xué)策略

施曉娟

【摘要】當(dāng)前的初中科學(xué)課程缺乏對(duì)科學(xué)論證思維培養(yǎng)的要求，教學(xué)實(shí)踐中多是指向?qū)茖W(xué)結(jié)論的理解而不是論證，學(xué)生證據(jù)意識(shí)不足，忽視科學(xué)推理過(guò)程，“據(jù)理力爭(zhēng)”式的反駁較為罕見(jiàn)，科學(xué)論證思維尚處于隱性滲透之中。因此，學(xué)生科學(xué)論證思維的培養(yǎng)已刻不容緩。

【關(guān)鍵詞】初中科學(xué);科學(xué)論證;思維培養(yǎng);策略;

科學(xué)論證是以科學(xué)知識(shí)為中介，積極面對(duì)問(wèn)題，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行解釋和說(shuō)明，提出自己的論點(diǎn)，反思自己和別人論點(diǎn)的不足并提出反論點(diǎn)，同時(shí)能反駁他人的質(zhì)疑和批判的高級(jí)思維能力。美國(guó)《K-12科學(xué)教育框架》明確將“基于證據(jù)進(jìn)行論證”作為必不可少的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》專門(mén)把科學(xué)論證作為科學(xué)思維的重要組成部分，并提出了較為明確的教學(xué)要求。

一、運(yùn)用歸謬法，辨析前概念

歸謬法是人們常用的一種論證方法，它首先假設(shè)對(duì)方的論點(diǎn)是正確的，然后從這一論點(diǎn)中加以引申、類比、推論，從而得出極其荒謬可笑的結(jié)論來(lái)，以駁倒對(duì)方的論點(diǎn)。前概念是指學(xué)生在正式學(xué)習(xí)科學(xué)概念前，基于自己的生活經(jīng)驗(yàn)而對(duì)事物形成的一定觀點(diǎn)。若前概念與科學(xué)概念相一致，則可成為新的知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn);若與科學(xué)概念相悖，則可通過(guò)歸謬法，推導(dǎo)出前概念的錯(cuò)誤原因，加深對(duì)科學(xué)概念的正確理解，培養(yǎng)科學(xué)論證思維。

如在初學(xué)電路時(shí)，學(xué)生會(huì)形成“電流經(jīng)過(guò)燈泡以后，會(huì)逐漸減小”的前概念。教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方案：把2只規(guī)格相同的小燈泡串聯(lián)起來(lái)，在小燈泡靠近電源負(fù)極的一側(cè)串聯(lián)2只電流表，測(cè)出電流大小。按照歸謬法，應(yīng)是近電源負(fù)極的燈泡比前一只燈泡暗、近電源負(fù)極的電流表示數(shù)小，而實(shí)際是小燈泡亮度相同、電流表示數(shù)相同，由此可論證前概念是錯(cuò)誤的。

又如在學(xué)習(xí)光的反射時(shí)，學(xué)生會(huì)形成“人能看到物體是由于眼睛發(fā)出的光照射到物體上”的前概念。教師可讓學(xué)生在黑暗的房間內(nèi)觀察物體，讓學(xué)生形成“伸手不見(jiàn)五指”的實(shí)踐體驗(yàn)。而按照歸謬法推斷，人眼應(yīng)該能觀察到物體，而實(shí)際卻看不見(jiàn)物體，由此可論證前概念是錯(cuò)誤的，促使學(xué)生形成“人眼能觀察到物體是由于物體發(fā)出或反射的光導(dǎo)致的”這一科學(xué)概念。

在運(yùn)用歸謬法辨析前概念的過(guò)程中，學(xué)生不僅可以改變錯(cuò)誤的前概念，深度理解和建構(gòu)正確的科學(xué)概念，而且可以培養(yǎng)科學(xué)論證思維，發(fā)展批判性思維品質(zhì)。

二、閱讀科學(xué)史實(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)論證實(shí)質(zhì)

科學(xué)史實(shí)是初中科學(xué)教材內(nèi)容的重要組成部分，科學(xué)史是一部不斷探究、論證科學(xué)規(guī)律的歷史。教師基于科學(xué)史開(kāi)展論證式教學(xué)，可以使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家建構(gòu)理論知識(shí)的過(guò)程，即評(píng)價(jià)資料、提出主張、為主張進(jìn)行辯駁等，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

如原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展經(jīng)歷了道爾頓實(shí)心球、葡萄干蛋糕、盧瑟福行星、玻爾量子化、現(xiàn)代電子云模型等階段。教師可提供閱讀資料，并以視頻動(dòng)態(tài)展示盧瑟福行星模型，然后對(duì)著名的α粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)提出如下問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生論證、批判。

（1）哪個(gè)證據(jù)否定了道爾頓“原子都是不能再分的粒子”模型主張？（1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子）

（2）哪個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可駁斥湯姆生“正負(fù)電荷均勻分布”模型主張？（極少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)甚至像是被金箔彈了回來(lái)）

（3）絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后方向不變說(shuō)明了什么觀點(diǎn)？（原子核很小，原子內(nèi)部有很大的空間）

（4）極少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)甚至像是被金箔彈了回來(lái)說(shuō)明了什么？（原子的全部正電荷在原子核內(nèi)，且?guī)缀跞抠|(zhì)量均集中在原子核內(nèi)部）

又如在探究物體運(yùn)動(dòng)的原因時(shí)，教師可先呈現(xiàn)伽利略設(shè)計(jì)的理想斜面實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察到球沿斜面向下滾動(dòng)時(shí)速度變大，從最低處沿斜面向上滾動(dòng)時(shí)速度變小。然后改變實(shí)驗(yàn)裝置，如減小右側(cè)斜面的傾角后，小球可以滾動(dòng)得遠(yuǎn)一些，把右側(cè)斜面放平時(shí)，小球可以滾得更遠(yuǎn)。在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可設(shè)置如下問(wèn)題。

（1）小球在左右兩側(cè)的斜面高度一樣嗎？（不一樣）

（2）小球在右側(cè)高度為什么比左側(cè)低？為什么在水平面滾動(dòng)時(shí)會(huì)停下來(lái)？（小球受到摩擦阻力的作用）

（3）假如接觸面是光滑斜面，那么小球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)？（小球在右側(cè)斜面的高度與左側(cè)一樣，在水平面上一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)）

教師可告訴學(xué)生，早在400多年前，伽利略就是用這樣的斜面理想實(shí)驗(yàn)，通過(guò)科學(xué)推理，形成“球不受力作用會(huì)一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)”的證據(jù)，并以該證據(jù)有力地反駁了亞里士多德“運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持”的觀點(diǎn)。

閱讀科學(xué)史實(shí)，學(xué)生能領(lǐng)略到經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的科學(xué)魅力，以及科學(xué)家勇于探索的科學(xué)精神。教師可對(duì)教材中的科學(xué)史實(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?，引?dǎo)學(xué)生基于科學(xué)家的視角提出主張、開(kāi)展論證，鼓勵(lì)學(xué)生勇于質(zhì)疑，提出自己的觀點(diǎn)，從而加深對(duì)科學(xué)概念的理解，領(lǐng)悟科學(xué)論證思維的本質(zhì)。

三、開(kāi)展探究實(shí)踐，提高分析論證能力

科學(xué)論證是科學(xué)探究的核心，學(xué)生參與科學(xué)論證活動(dòng)，能夠增強(qiáng)對(duì)科學(xué)概念的認(rèn)識(shí)，深化對(duì)合理使用證據(jù)的理解，提高邏輯論證能力。分析論證是科學(xué)探究中的重要一環(huán)，在探究實(shí)踐中觀察到的現(xiàn)象、獲得的數(shù)據(jù)，都需要通過(guò)分析論證，才能形成科學(xué)結(jié)論。

如“閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流”，其中“切割磁感線運(yùn)動(dòng)”是產(chǎn)生感應(yīng)電流的一個(gè)必備條件。為了論證這一結(jié)論，教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，尋找證據(jù)。在滿足“電路閉合”“一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)里”兩方面條件時(shí)，該導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)靜止，電流表指針不偏轉(zhuǎn)，據(jù)此證據(jù)可論證“導(dǎo)體靜止不能產(chǎn)生感應(yīng)電流”。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向、斜向上或向下做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表指針偏轉(zhuǎn)，而導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，也即沒(méi)有切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電流表指針不偏轉(zhuǎn)，由此證據(jù)可對(duì)比分析論證“產(chǎn)生感應(yīng)電流需要切割磁感線運(yùn)動(dòng)”。然后通過(guò)導(dǎo)線靜止而磁體運(yùn)動(dòng)，來(lái)進(jìn)一步充分論證“切割磁感線運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生感應(yīng)電流的一個(gè)必備條件”這一主張。教師可在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出“產(chǎn)生感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)”“感應(yīng)電流的大小有哪些影響因素”等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組合作交流，提出探究實(shí)驗(yàn)的方案，尋找證據(jù)等來(lái)證明結(jié)論，當(dāng)然也鼓勵(lì)學(xué)生提出質(zhì)疑。

四、結(jié)語(yǔ)

科學(xué)論證思維是一類高階思維，它能讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)知識(shí)的形成，引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)家探究問(wèn)題的方式去思考問(wèn)題。在初中科學(xué)學(xué)習(xí)階段，教師要結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和思維基礎(chǔ)，關(guān)注學(xué)生的思維過(guò)程，適度開(kāi)展適合學(xué)生發(fā)展的科學(xué)論證教學(xué)，及時(shí)評(píng)價(jià)并改進(jìn)論證教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)論證思維的發(fā)展，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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