基于證據(jù)，提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力

河北隆化縣教師發(fā)展中心教科研室 （068150） 白艷華

在小學(xué)學(xué)科中，科學(xué)是一門(mén)比較獨(dú)特的學(xué)科。因?yàn)橄鄬?duì)于語(yǔ)文、數(shù)學(xué)等文化學(xué)科而言，在科學(xué)課堂中學(xué)生學(xué)到的是自然科學(xué)知識(shí)，經(jīng)歷的是與自然科學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)過(guò)程。由于科學(xué)學(xué)科沒(méi)有太大的應(yīng)試壓力，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)表現(xiàn)出更高的熱情、更強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。在這樣的情況下，小學(xué)科學(xué)教師不能只滿足于激發(fā)學(xué)生淺層的學(xué)習(xí)興趣，而要讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣從淺層走向深層，進(jìn)而發(fā)展他們的科學(xué)學(xué)習(xí)力。

培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)力是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)。具有科學(xué)學(xué)科特征的學(xué)習(xí)力，可以稱之為科學(xué)學(xué)習(xí)力。它在科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)中，一方面表現(xiàn)為學(xué)生能夠主動(dòng)運(yùn)用科學(xué)知識(shí)去解釋自然現(xiàn)象；另一方面表現(xiàn)為運(yùn)用科學(xué)知識(shí)與原理去判斷自然事物。盡管小學(xué)生的認(rèn)知能力相對(duì)薄弱，所掌握的科學(xué)知識(shí)也相對(duì)膚淺，但是他們一旦建立了屬于自己的科學(xué)認(rèn)知和方法認(rèn)知體系，就能夠主動(dòng)運(yùn)用到生活當(dāng)中。這種運(yùn)用實(shí)際上就是學(xué)習(xí)力的一種體現(xiàn)。需要注意的是，學(xué)生一旦形成了良好的科學(xué)學(xué)習(xí)力，就可以反過(guò)來(lái)作用于科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，他們能夠在積累生活經(jīng)驗(yàn)以及科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究新的科學(xué)知識(shí)，從而讓自己的科學(xué)知識(shí)積累與科學(xué)素養(yǎng)提升都呈現(xiàn)出螺旋式上升的趨勢(shì)。這是一種理想的學(xué)習(xí)狀態(tài)，也是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)力不斷提升的體現(xiàn)。

那么在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，如何有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力呢？關(guān)鍵就是要讓學(xué)生在科學(xué)知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程中尋找證據(jù)。所謂證據(jù)，是指一種事物對(duì)于另一種事物的證明關(guān)系。從證據(jù)到科學(xué)結(jié)論的得出，會(huì)有一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要分析證據(jù)，需要尋找證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，需要基于證據(jù)以及它們之間的邏輯關(guān)系去判斷，并得出新的科學(xué)結(jié)論。實(shí)踐證明，只有經(jīng)歷這樣的過(guò)程，才是真正的科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程，也只有在這樣的過(guò)程中，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力才能得到切實(shí)發(fā)展。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)收集證據(jù)、應(yīng)用證據(jù)、反思證據(jù)。證據(jù)支持論點(diǎn)，證據(jù)佐證猜想。有了證據(jù)，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)就能“有根有據(jù)”“有理有據(jù)”。這樣的科學(xué)教學(xué)能有效發(fā)展學(xué)生的論證能力，提升學(xué)生的論證品質(zhì)?？茖W(xué)要用事實(shí)說(shuō)話，要用數(shù)據(jù)說(shuō)話。證據(jù)，能提高學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的卷入度、能見(jiàn)度和可信度?？傮w而言，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注證據(jù)的過(guò)程，實(shí)際上就是引導(dǎo)學(xué)生分析證據(jù)，并在應(yīng)用證據(jù)的過(guò)程中發(fā)展邏輯思維的過(guò)程?？茖W(xué)學(xué)科最本質(zhì)的特征就在于邏輯，而證據(jù)正是邏輯最主要的表征方式。通過(guò)證據(jù)的呈現(xiàn)與應(yīng)用，學(xué)生可以更好地認(rèn)識(shí)到科學(xué)概念之間的關(guān)系，而這種關(guān)系的建立，奠定了學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)力提升的基礎(chǔ)。

一、收集證據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)

收集證據(jù)是科學(xué)探究的要素之一，在小學(xué)科學(xué)中表現(xiàn)為搜集實(shí)驗(yàn)材料、采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。但在收集證據(jù)的過(guò)程中，我們常常可以發(fā)現(xiàn)存在著證據(jù)失真、模糊、膚淺甚至虛假等問(wèn)題。因此，教師在教學(xué)時(shí)首先要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到證據(jù)的重要性，讓學(xué)生能主動(dòng)摒棄偽科學(xué)和假描述等觀念。證據(jù)意識(shí)，不僅僅表現(xiàn)為學(xué)生能主動(dòng)收集證據(jù)，也不僅僅表現(xiàn)為學(xué)生能主動(dòng)用證據(jù)來(lái)支撐自己的觀點(diǎn)、反駁他人的觀點(diǎn)，更表現(xiàn)為學(xué)生能對(duì)自己收集到的證據(jù)進(jìn)行審視、考量、反思。這才是真正意義上的證據(jù)意識(shí)。

比如，教學(xué)教科版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《沉浮與什么因素有關(guān)》一課時(shí)，學(xué)生的猜想眾多，有物體的沉浮與質(zhì)量有關(guān)、物體的沉浮與體積有關(guān)等。學(xué)生猜想的依據(jù)是他們?cè)谏钪杏^察到的一些生活現(xiàn)象。這些生活現(xiàn)象有的能促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知，有的卻阻礙他們的認(rèn)知，成為一種迷思概念和相異構(gòu)想。為了轉(zhuǎn)變學(xué)生的錯(cuò)誤觀念，筆者在教學(xué)中向?qū)W生提供一些材料，并引導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)成為學(xué)生得出科學(xué)結(jié)論、獲取科學(xué)知識(shí)的重要證據(jù)。

［實(shí)驗(yàn)1］材料有小石塊、泡沫塊、回形針、蠟燭、帶蓋的空瓶、蘿卜、橡皮等。教師引導(dǎo)學(xué)生先將這些物體按照體積排序，放入水中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；再按照質(zhì)量的大小排序，放入水中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，物體的沉浮與體積和質(zhì)量都有關(guān)系。

［實(shí)驗(yàn)2］材料有水槽、體積相同質(zhì)量不同的小球、體積不同質(zhì)量相同的正方體等。教師引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，體積相同、質(zhì)量大的物體容易沉，質(zhì)量相同、體積小的物體容易沉。

［實(shí)驗(yàn)3］材料有水槽、小瓶、沙子若干、報(bào)告單等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：體積大、質(zhì)量小的物體容易浮，體積小、質(zhì)量大的物體容易沉。

通過(guò)這三個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己在生活中形成的關(guān)于“物體的沉浮與什么因素有關(guān)”的認(rèn)知，有些是值得深入思考的。如果說(shuō)學(xué)生憑借自己的生活經(jīng)驗(yàn)，能夠做出初步判斷的話，那么通過(guò)一些定性的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證自己的判斷是否正確，實(shí)際上就是一個(gè)收集、整理證據(jù)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，有著重要的促進(jìn)作用。實(shí)際上，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，構(gòu)成學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)證據(jù)的不僅有實(shí)驗(yàn)材料，還有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。證據(jù)是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的原點(diǎn)，也是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的重要載體、依托和媒介?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有證據(jù)的支持，科學(xué)研究就會(huì)成為不可能。在科學(xué)學(xué)習(xí)中，觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、查閱資料等活動(dòng)都可以幫助學(xué)生收集證據(jù)。通過(guò)證據(jù)，學(xué)生能提出科學(xué)、合理的猜想，并積極地進(jìn)行驗(yàn)證。因此，收集怎樣的證據(jù)以及怎樣收集證據(jù)都決定著證據(jù)的效度，在科學(xué)學(xué)習(xí)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

二、應(yīng)用證據(jù)，提高學(xué)生論證能力

科學(xué)學(xué)習(xí)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，就是以證據(jù)為起點(diǎn)，以學(xué)習(xí)目標(biāo)為歸宿而進(jìn)行的科學(xué)論證過(guò)程。論證，就是在證據(jù)和目標(biāo)之間進(jìn)行具體的路徑規(guī)劃。論證的出發(fā)點(diǎn)是證據(jù)，通過(guò)收集證據(jù)，學(xué)生已經(jīng)能夠高效地尋找證據(jù)，那么在找到證據(jù)之后，就要應(yīng)用這些證據(jù)，進(jìn)一步推理得出相關(guān)結(jié)論。對(duì)小學(xué)生而言，教師不需要教給他們論證的概念，而應(yīng)當(dāng)讓他們體驗(yàn)論證的過(guò)程，以此得出結(jié)論，并在此過(guò)程中發(fā)展自身的論證能力。

小學(xué)科學(xué)中可運(yùn)用的論證方法有很多，如觀察論證、實(shí)驗(yàn)論證等。教師要引導(dǎo)學(xué)生積極探尋證據(jù)之間的關(guān)聯(lián)來(lái)進(jìn)行論證。通過(guò)論證，學(xué)生的科學(xué)探究能力、科學(xué)思維能力得到發(fā)展，科學(xué)學(xué)習(xí)也能更上一層樓。

科學(xué)論證可以從兩個(gè)角度來(lái)展開(kāi)：一是證實(shí)，二是證偽。比如，教學(xué)教科版科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)《形狀與抗彎曲能力》一課時(shí)，教師主要從兩個(gè)方面來(lái)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知，一是形狀與抗彎曲能力，二是瓦楞紙板的研究。在研究第一個(gè)方面的問(wèn)題時(shí)，教師讓學(xué)生自主準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料并自主驗(yàn)證。學(xué)生都知道使用控制變量法來(lái)保證實(shí)驗(yàn)的公平性，所以準(zhǔn)備材料時(shí)選擇了長(zhǎng)寬、厚薄與平展的紙一樣的紙，同時(shí)控制紙梁的架空距離、墊圈位置等都相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生將這些紙分別折成不同的形狀，并觀察它們的變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能明顯地觀察到：紙張的形狀改變了，抗彎曲能力也改變了。為了深化學(xué)生的認(rèn)知，教師追問(wèn)：“為什么紙張的形狀改變了，抗彎曲能力增強(qiáng)了呢？”由此，學(xué)生聯(lián)想到之前學(xué)過(guò)的科學(xué)知識(shí)——抵抗彎曲，并展開(kāi)深入探究。這個(gè)實(shí)驗(yàn)成為學(xué)生論證的重要證據(jù)。有學(xué)生說(shuō)：“改變紙張的形狀，實(shí)質(zhì)上是紙張的寬度變小、厚度變大了。雖然寬度變小，抗彎曲能力也變小，但厚度變大，抗彎曲能力會(huì)大大增強(qiáng)?！币灿袑W(xué)生說(shuō)：“改變紙張形狀，實(shí)質(zhì)上就是通過(guò)減少寬度來(lái)增加高度?！边€有學(xué)生說(shuō)：“厚度比寬度更能增強(qiáng)物體的抗彎曲能力?！边@樣的深入探討，為學(xué)生后續(xù)研究瓦楞紙奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在接觸到瓦楞紙后，學(xué)生馬上發(fā)現(xiàn)，瓦楞紙是通過(guò)增加材料本身的厚度來(lái)增強(qiáng)抗彎曲能力。于是，教師又引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致觀察，發(fā)現(xiàn)瓦楞紙彎曲的中間層好似一個(gè)個(gè)連續(xù)的拱形，這實(shí)質(zhì)上是通過(guò)改變材料形狀的方式增強(qiáng)了抗彎曲能力。這為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)拱形奠定了基礎(chǔ)。

科學(xué)論證，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生以證據(jù)為起點(diǎn)，以目標(biāo)為依據(jù)，在證據(jù)與目標(biāo)之間積極謀劃路徑。在論證過(guò)程中，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生將觀察與實(shí)驗(yàn)、事實(shí)與知識(shí)等結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行概括、歸納、推理等思維活動(dòng)，還要引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際出發(fā)，實(shí)事求是，培養(yǎng)他們重要的科學(xué)學(xué)習(xí)品質(zhì)。

三、反思證據(jù)，提升學(xué)生論證品質(zhì)

一個(gè)完整的科學(xué)探究過(guò)程，不只是先收集證據(jù)，然后去論證，因?yàn)樘骄考诱撟C得出的結(jié)果，不一定是正確的。就算結(jié)果是正確的，也不排除其中具有一定的偶然性。這就要求教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行論證時(shí)，要培養(yǎng)他們反思的良好習(xí)慣，使學(xué)生通過(guò)反思發(fā)現(xiàn)自己論證過(guò)程中的長(zhǎng)處與不足，知道怎樣的論證途徑是最高效的。這樣能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的論證品質(zhì)，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力。從某種程度上看，反思證據(jù)比收集證據(jù)和應(yīng)用證據(jù)更重要，因?yàn)樗苯又赶驅(qū)W生的學(xué)習(xí)過(guò)程，是學(xué)習(xí)力提升的最佳體現(xiàn)。

在科學(xué)教學(xué)中，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生論證，還要對(duì)學(xué)生的論證過(guò)程進(jìn)行持續(xù)跟蹤與指導(dǎo)。只有這樣，才能讓學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)不偏離方向，并向著目標(biāo)不斷邁進(jìn)。對(duì)學(xué)生的論證過(guò)程，教師要引導(dǎo)他們審視、反思、批判，以此提升他們的科學(xué)論證品質(zhì)。為此，教師要引導(dǎo)學(xué)生交流證據(jù)，通過(guò)交流深化他們對(duì)證據(jù)的認(rèn)知?；谧C據(jù)的科學(xué)教學(xué)，能讓學(xué)生了解到證據(jù)的重要性，并根據(jù)證據(jù)判斷自己的學(xué)習(xí)方式、探究方式、思維方式是否科學(xué)合理，判斷自己的思考、探究是否能達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。科學(xué)教學(xué)應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生在論證中成長(zhǎng)。

比如，對(duì)于教科版科學(xué)教材五年級(jí)下冊(cè)《熱起來(lái)了》一課中“衣服能給身體增加熱量嗎”這一問(wèn)題，許多學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為答案是肯定的。為了深化學(xué)生的認(rèn)知，教師引導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，許多學(xué)生的操作不規(guī)范，導(dǎo)致出現(xiàn)了諸多問(wèn)題。如還沒(méi)到時(shí)間就將溫度計(jì)從衣服中拿出來(lái)，導(dǎo)致溫度計(jì)的顯示不準(zhǔn)確；在等待的過(guò)程中，將溫暖的手放置在衣服中的溫度計(jì)上方，從而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果；在讀溫度計(jì)上的數(shù)字時(shí)，將溫度計(jì)從衣服中拿出來(lái)看。這些不規(guī)范、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鞫加绊懥藢?shí)驗(yàn)結(jié)果，最終導(dǎo)致學(xué)生得出錯(cuò)誤的結(jié)論，形成錯(cuò)誤的認(rèn)知。于是，教師引導(dǎo)學(xué)生反思論證過(guò)程，包括實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)過(guò)程等，學(xué)生由此展開(kāi)深入探討。反思之后，學(xué)生再次開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，得出“衣服能保持溫度，穿衣服越多，保持溫度的效果越好，但衣服不能增加溫度”的科學(xué)結(jié)論。

通過(guò)證據(jù)的收集、應(yīng)用，學(xué)生能夠更好地認(rèn)識(shí)到科學(xué)概念之間的有機(jī)聯(lián)系，有助于學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)力的提升。這里隱含著一個(gè)基本的邏輯關(guān)系，那就是證據(jù)收集的過(guò)程本身也是邏輯思維運(yùn)用的過(guò)程，因?yàn)樵谑占C據(jù)的過(guò)程中必然先進(jìn)行判斷、推理，然后才是應(yīng)用。有了這樣的基礎(chǔ)，再培養(yǎng)學(xué)生反思證據(jù)的意識(shí)，能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)力的提升。值得注意的是，當(dāng)前很多課程專家以及教育教學(xué)研究者都在深入思考一個(gè)問(wèn)題，那就是小學(xué)教學(xué)中邏輯學(xué)缺失的問(wèn)題。在近年來(lái)的小學(xué)教育教學(xué)中，關(guān)于邏輯的教學(xué)越來(lái)越薄弱，這引起了有識(shí)之士的深重憂慮和深入思考，因?yàn)橐粋€(gè)人如果不具備邏輯思維能力，那么他的思維方式和最終決策很有可能會(huì)出現(xiàn)偏差。新時(shí)代教育教學(xué)強(qiáng)調(diào)立德樹(shù)人，注重培養(yǎng)學(xué)生的必備品格與關(guān)鍵能力，如果沒(méi)有邏輯，關(guān)鍵能力的培養(yǎng)就成為空談。在小學(xué)學(xué)科中，科學(xué)是最能夠培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的學(xué)科之一，在收集證據(jù)、應(yīng)用證據(jù)、反思證據(jù)的過(guò)程中，學(xué)生的邏輯思維能力能夠得到提升。因此，基于證據(jù)開(kāi)展小學(xué)科學(xué)教學(xué)，可以彌補(bǔ)當(dāng)前小學(xué)教學(xué)中邏輯思維訓(xùn)練的不足，對(duì)奠定學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)有著重要的歷史意義與現(xiàn)實(shí)意義。小學(xué)科學(xué)教師要認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并致力于利用證據(jù)去培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力。

總之，證據(jù)是科學(xué)推理、科學(xué)論證、科學(xué)學(xué)習(xí)的基石，是科學(xué)論證的重要依據(jù)、條件。小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)當(dāng)基于證據(jù)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，盡可能地引導(dǎo)學(xué)生收集證據(jù)、應(yīng)用證據(jù)、反思證據(jù)，讓證據(jù)成為學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的動(dòng)力引擎，成為學(xué)生科學(xué)思考、探究的第一推動(dòng)力。這樣教學(xué)，能有效提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，真正落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)。