聚焦科學論證的小學科學實驗課教學策略

摘 要：科學論證是學生學習科學知識的主要方式之一，亦是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的有效途徑之一?？茖W實驗是學生進行科學論證的依托。在實施科學實驗教學時，教師可結(jié)合實驗內(nèi)容，沿著“情境設計—問題提出—組內(nèi)論證—組間論證—進行實驗—歸納結(jié)論—得出結(jié)論—反思整理”這一過程，應用適當?shù)牟呗砸龑W生進行科學論證，使學生在建構(gòu)科學認知的同時發(fā)展科學學科核心素養(yǎng)?；诖?，文章以“擺的快慢”為例，以實驗教學過程為重點，具體論述了小學科學實驗課教學策略，以期為其他小學科學教師提供引導學生進行科學論證的教學經(jīng)驗。

關鍵詞：小學科學；科學論證；實驗教學；教學策略

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-1737（2023）32-0044-03

在科學發(fā)展過程中，論證起著重要作用。一般情況下，科學家會對自然科學領域的事物進行批判、質(zhì)疑，提出新觀點，繼而進行推理、實驗，得到相應的證據(jù)，支持自己的新觀點，尤其通過應對同行的質(zhì)疑并辯護自己的觀點，得到新的科學結(jié)論。如此過程，正是科學論證的過程。

小學生在學習科學知識時，也需要經(jīng)歷科學論證過程。在進行科學論證的過程中，小學生不僅可以建構(gòu)深刻的科學認知，還可以順其自然地發(fā)展科學思維，建立科學觀念，提升探究實踐能力。所謂科學論證，是指在科學探究過程中學生能基于各種證據(jù)，有邏輯地提出假設，與他人互動交流，表達各自的觀點，

繼而通過實驗得到證據(jù)，支持自己的觀點或評價、質(zhì)疑他人觀點的過程[1]。實驗課是科學課的一種重要課型。在實驗課上，學生會經(jīng)歷實驗探究過程，發(fā)現(xiàn)科學現(xiàn)象，論證自己的觀點，歸納出自然現(xiàn)象及規(guī)律，建構(gòu)良好的科學認知，同時積累科學論證經(jīng)驗，增強核心素養(yǎng)發(fā)展水平。由此可見，實驗課是學生進行科學論證的依托[2]。對此，教師要聚焦科學論證，實施小學實驗課教學。綜合ADI論證模型、PCRR 論證模型、Osborne 的論證教學框架及科學論證的內(nèi)涵、科學實驗教學流程，教師建構(gòu)出聚焦科學論證的小學科學實驗教學模型（如圖1）。以“擺的快慢”為例，教師可以這樣實施科學實驗課教學：

一、情境設計

情境設計是聚焦科學論證的科學實驗教學模型的第一個環(huán)節(jié)，重在引發(fā)學生的興趣。興趣是學生進行科學論證的保障[3]。有效的情境設計可以夯實科學論證基礎。這里的情境設計是指教師依據(jù)科學教學內(nèi)容，引入生活現(xiàn)象，將學生帶入真實場景。

在體驗生活的過程中，大部分學生玩過秋千，感受了不同高度秋千的擺動幅度，建立了感性認知。秋千的擺動背后蘊含著科學知識——影響擺動快慢的因素。于是，教師結(jié)合科學內(nèi)容和學生的生活經(jīng)歷，借助電子白板展現(xiàn)游樂場的秋千項目。趣味且熟悉的場景很容易吸引學生的眼球。學生遷移生活經(jīng)驗，走進真實的場景，建立積極的學習情感。

二、問題提出

問題提出是聚焦科學論證的科學實驗教學模型的第二個環(huán)節(jié)，重在引出實驗內(nèi)容。所謂問題提出是指教師依據(jù)教學情境，不斷提出問題，引發(fā)學生思考，一步步地引出實驗內(nèi)容，增強學生探究興趣，推動實驗教學發(fā)展[4]。

在學生進入真實場景后，教師向他們提出問題：

“在觀看視頻或玩秋千時，大家有沒有發(fā)現(xiàn)有趣的現(xiàn)象？”在問題的作用下，學生或回顧視頻內(nèi)容，或回顧生活經(jīng)歷，積極動腦，描述有趣的現(xiàn)象。有的學生說道：“秋千的擺動幅度不同?！苯處熯M行肯定性口頭評價，同時向?qū)W生追問：“為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？”學生認真思考，提出不同的猜測，如“秋千的高度不同”

“秋千上的人重量不同”“風力大小不同”等。面對不同的猜測，大部分學生產(chǎn)生了強烈的探究興趣。于是，

教師進行引導：“面對不同的猜想，我們要使用科學的方法進行探究，得到正確的答案。今天，我們就一起利用單擺模型進行研究。我們到底要怎樣研究呢？”部分學生提出問題：“影響單擺擺動快慢的因素有哪些？”

教師趁機開展實驗活動。在問題提出階段，學生始終發(fā)揮思維作用，提出了自己的觀點，初步進行了科學論證，便于進行深入論證。

三、組內(nèi)論證

組內(nèi)論證是聚焦科學論證的科學實驗教學模型的第三個環(huán)節(jié)，是學生合作設計實驗步驟的環(huán)節(jié)。在進行組內(nèi)論證時，學生會以提出的猜想為中心發(fā)散思維，提出支持觀點或反駁觀點的證據(jù)，由此碰撞出思維火花，理清實驗步驟。在整個過程中，學生可以順其自然地積累科學論證經(jīng)驗，鍛煉科學論證能力。

在提出問題后，教師鼓勵各組組長發(fā)揮帶頭作用，先回答問題，再引導本組其他成員提出觀點或意見。各組組長發(fā)揮主觀能動性，收集證據(jù)，回答問題。如有組長說道：“我認為擺動快慢與擺繩的長度有關系。因為視頻內(nèi)容顯示，擺繩越長，擺動的速度越慢?！毙〗M其他成員受到激勵，積極思維，聯(lián)想其他的影響因素。一位組員說道：“我也覺得擺動快慢和擺繩的長度有關。但是，我覺得還和人的重量有關——人越輕，擺動越快?！绷硪晃唤M員提出疑問：“我們現(xiàn)在在研究單擺的擺動快慢，而你提到的卻是擺錘的不同?！蓖瑫r，有的組員提出了自己的觀點：“擺動時會出現(xiàn)一個角度，

當有角度時，單擺才能擺動。”其他組員認真傾聽、思考，提出疑問：“擺動的角度和什么有關系？”組員們繼續(xù)思考、交流。最終，小組長歸納本組組員的論證結(jié)果——擺長影響擺的快慢。

在此認知的支撐下，小組長繼續(xù)發(fā)揮帶頭作用，引導成員討論實驗方法和步驟。有組員在已有實踐經(jīng)驗的支撐下，說道：“根據(jù)我們總結(jié)出的結(jié)論，可以使用控制變量法，確保擺長不同。在進行實驗時，我們可以按照由短到長的順序，依次操作不同的擺。在操作時，要將擺放在相同的高度，使其下落，觀察擺的快慢?！逼渌M員邊傾聽邊想象畫面。之后，小組長整理實驗方法和步驟，制作實驗方案報告。在整個小組討論的過程中，全體成員積極思維，運用論據(jù)證明自己的觀點。在不斷論證的過程中，全體成員集思廣益，統(tǒng)一觀點，明確實驗方法和步驟，夯實實驗操作基礎。

四、組間論證

組間論證是聚焦科學論證的科學實驗教學模型的第四個環(huán)節(jié)，是小組匯報論證成果，互相評價審閱，指出問題，修改提煉，回應反思的活動[5]。在此活動中，各組面對不同的觀點，發(fā)散思維，呈現(xiàn)其他證據(jù)，反駁觀點，最終達成統(tǒng)一認知，確定實驗方案。

在確定實驗步驟后，教師可以鼓勵小組毛遂自薦，展現(xiàn)觀點與實驗步驟。如有小組代表說道：“我們組認為擺的快慢和物體重量有關。在實驗過程中，我們準備先在保證其他條件不變的情況下，放置一個螺母，記錄擺動一次所用的時間。接著，放置兩個螺母，記錄擺動一次所用的時間。之后，按照如此方式，擺放三個、四個、五個螺母，記錄時間，最后對比用時情況，

確定擺的快慢。”其他學生認真傾聽，聯(lián)系本組的論證情況，提出疑問：“怎樣證明速度變化？”小組代表說道：“我們可以收集擺動的時間和速度?！庇袑W生提出疑問：“怎樣收集速度？”在小組代表無法作答時，其他學生給出答案：“我們可以測出總時間，然后用總時間除以次數(shù)，得出每次擺動的時間?！泵鎸Υ舜鸢?，有學生提出不同的想法：“擺動的幅度不同，用時不同，這種方法是不可行的。我們可以不測量速度，直接比較不同情況下的單擺擺動五次的總時間。當總時間長時，說明擺動得慢。”經(jīng)過這樣的討論，小組代表反思本組的實驗步驟，自覺解決實驗問題。

教師則按照如此方式，引導其他小組展現(xiàn)實驗步驟，全體學生就此展開討論。在學生討論結(jié)束后，教師提出問題：“經(jīng)過一番討論，大家同意比較擺動的快

慢。那么，可以使用什么樣的方法來比較呢？”如此問題引發(fā)了全體學生新一輪的論證。經(jīng)過不斷的論證，學生明確了實驗方案和實驗步驟，繼續(xù)與小組成員合作，制訂較為完善的實驗方案，推動實驗活動開展。

五、進行實驗

實驗是聚焦科學論證的科學實驗教學模型的第五個環(huán)節(jié)，是學生依據(jù)實驗方案，動手操作，獲得現(xiàn)象（證據(jù)），論證觀點的活動。在體驗此活動時，學生會認真操作，細心觀察，分析現(xiàn)象，得出結(jié)論，自然而然地論證觀點，建構(gòu)深刻的科學認知。

在組間論證結(jié)束后，教師為各組分發(fā)實驗材料，組織小組合作操作實驗。在此過程中，各組組長選出代表，鼓勵其動手操作。同時，組長帶領其他成員認真觀看實驗操作過程，及時發(fā)現(xiàn)并指出操作問題。在小組成員的共同努力下，實驗順利進行。小組成員觀察、分析、討論實驗現(xiàn)象，歸納實驗結(jié)論。小組成員因

此獲得證據(jù)，自覺地論證了觀點，建立了良好的認知。

六、歸納結(jié)論

歸納結(jié)論是聚焦科學論證的科學實驗教學模型的第六個環(huán)節(jié)，是展示實驗過程和結(jié)論，全體學生進行討論的活動。在此活動中，全體學生有可能直接獲得一致的結(jié)論，也可能會遇到結(jié)論相悖的情況。在遇到結(jié)論相悖的情況時，全體學生再次進行組間論證、操作實驗、歸納結(jié)論。全體學生通過體驗如此活動，可以建構(gòu)正確的科學認知，豐富科學論證經(jīng)驗，切實提升科學論證水平。

例如，在實驗操作后，小組派出代表，主動呈現(xiàn)實驗結(jié)論。小組代表說道：“我們測量了不同數(shù)量螺母情況下的擺動次數(shù)，但是次數(shù)沒有差別。這是為什么？”其他學生在了解問題后，設想不同的答案，踴躍作答。全體學生展開激烈的討論，逐步達成統(tǒng)一認知——沒有一次完整的擺動過程。為了更好地支持論證，學生記錄了完整的擺動過程。教師就此進行總結(jié)：

“科學實驗是允許有誤差存在的?！敝?，教師鼓勵其他小組呈現(xiàn)實驗結(jié)論。全體學生發(fā)現(xiàn)問題，認真討論。最終，全體學生得出結(jié)論：“擺的長短是影響擺動快慢的重要因素。擺長越長，擺動得越慢?！?/p>

七、得出結(jié)論

得出結(jié)論是聚焦科學論證的科學實驗教學模型的第七個環(huán)節(jié)，是指各組成員梳理、總結(jié)正確結(jié)論。小組合作是學生互幫互助、彌補認知不足的途徑。在全班歸納結(jié)論后，教師可以引導學生進行小組學習，合作總結(jié)結(jié)論。

具體而言，教師向?qū)W生提出任務：“請各組組長帶領本組成員歸納實驗結(jié)論?！痹谌蝿盏尿?qū)動下，小組長選擇組員，鼓勵其描述實驗結(jié)論。同時，組長激勵其他組員認真傾聽，提出問題。比如，有組員提問：“為什么要使用控制變量法？在驗證擺的長短對擺的快慢影響時，控制了哪些變量？”其他組員回顧實驗過程，結(jié)合實驗現(xiàn)象認真作答。實踐表明，大部分學生通過進行小組討論，彌補了科學知識的不足，同時掌握了正確的實驗結(jié)論。

八、反思整理

反思整理是聚焦科學論證的科學實驗教學模型的第八個環(huán)節(jié)，重在引導學生回顧科學實驗過程，梳理科學觀點及證據(jù)，總結(jié)實驗步驟和方法。學生體驗反思整理活動，正是再次經(jīng)歷科學論證的過程。在此過程中，學生可以查漏補缺，扎實掌握科學實驗內(nèi)容，彌補科學論證認知不足，提高課堂學習效率。

在各組合作歸納實驗結(jié)論后，教師提出任務：“請大家回想實驗過程。想一想，在實驗過程中大家提出了哪些觀點，使用了什么樣的實驗方法，是如何操作實驗的，以及得到了怎樣的結(jié)論。在回想的過程中，制作思維導圖，展現(xiàn)實驗過程?！痹谌蝿盏尿?qū)動下，學生發(fā)揮邏輯思維作用，回想實驗課學習過程，建立思維導圖，系統(tǒng)展現(xiàn)觀點、證據(jù)，歸納結(jié)論。

九、結(jié)束語

總而言之，聚焦科學論證的科學實驗教學是教師教學的助力。在實施小學科學實驗教學時，教師可以結(jié)合實驗教學內(nèi)容，立足聚焦科學論證的科學實驗教學模型，使學生獲得科學論證的機會，扎實掌握科學知識，積累科學論證經(jīng)驗，提高科學實驗學習效率。

參考文獻

[1] 李嘉欣.聚焦科學論證的小學科學實驗課教學的行動研究[D].桂林：廣西師范大學，2022.

[2] 鄧學梅.小學高年級科學論證能力的培養(yǎng)與測量[D].濟南：山東師范大學，2022.

[3] 黃澤玲.基于概念卡通的小學科學論證教學實踐研究[D].福州：福建師范大學，2021.

[4] 雍星星.基于TAP的小學科學論證教學模式建構(gòu)與實踐[J].生活教育，2020（11）：77-80.

[5] 任英麗.引領科學論證 培養(yǎng)實證精神：小學科學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].天津教育，2020（17）：125-126.

作者簡介：陳寶桂（1977.10-），女，福建泉州人，

任教于福建省泉州市德化縣實驗小學，一級教師，本科學歷。