初中科学课堂学生说理能力的培养

陈建姣

说理能力的培养既是科学课程标准的要求，也是社会的要求；既是科学课程的教学任务，也是需要发展的核心素养.只有充分认识到说理能力的重要性，突破说理运用的知识细胞——概念，并放手让学生进行说理能力的锻炼，才能有效地培养学生的说理能力并在说理能力的培养中，注意示范性、全体性、全程性和阶段性.

1问题的提出

初中科学课程标准（2011年版）中指出：初中科学课程是体现科学本质的课程，科学是以多样统一的自然界为研究对象的探究活动，是建立在证据和理性思维基础上的.科学探究是创造性思维活动、实验活动和逻辑推理相互作用的过程.课标中也指出：通过科学课程的学习，应使学生养成科学的思维习惯，逐步形成用科学的知识、方法和态度去看待和解决个人与社会问题的意识.初中科学课堂学生说理能力的培养，也就是培养学生在一定证据基础上进行的逻辑思维过程.因此说理能力的培养也是科学课程的教学任务之一.

说理能力是一种逻辑思维能力，这一能力可以通过初中科学教学得以提高，这一能力在公务员考试中得到了充分的体现，在一些单位的招考面试中也有相应的测试题.因此，说理能力也是核心素养之一.2015年，浙江省的初中毕业学业考试说明中，将原来的“分析计算题”题型改为“解答题”，在“解答题”中设置了一定分值的文字描述说理题.从中也不难看出对学生说理能力的重视.

2培养说理能力的策略

2.1认识说理重要性

无论是教师还是学生，只有充分认识到说理的重要性，才能着力践行说理能力的提高.说理的重要性不仅可从科学的发展史中得以充分体现，也在实际要求中得到了充分的体现.

2.1.1科学史中的说理

科学发展史中很多例子都可见说理的重要性，说理也是科学的本质.如伽利略对落体运动的研究.伽利略首先认识到，物体实际下落的快慢是受到许多因素影响的.把一张小纸片和一枚硬币从同一高度同时释放，硬币先落到地面.把纸片揉成一团再重新做一次实验，两者几乎同时落地.前一个实验似乎表明物体下落的快慢与轻重有关，但纸片揉成团后下落会变快，这表明物体下落的快慢还跟它的形状有关.而形状的变化实质是物体下落时受到空气阻力发生了变化.——运用实验进行说理.

面对复杂的现实，伽利略的思想方法是：认识自然应当从最简单之处入手.从最简单的状态去研究，获得结果后再推进到复杂的状态，这是一种“以退为进”的思想方法.于是他建立了一种理想化的落体运动：自由落体运动.这种落体的初速度为零，而且在运动过程中没有受到空气阻力.——建立思想方法中的说理.

建立了自由落体运动概念之后，伽利略只用一个巧妙的思想实验，就否定了亚里士多德的观点.在他的代表作《关于两种新科学的数学证明》一书中，他这样写道（大意）：如果重的物体比轻的物体下落得快，那么，现在，我将一轻一重的两个物体拴在一起让它们下落.这样，下落较快的物体由于被下落较慢的物体向上拖着而变慢，而下落较慢的物体则由于被下落较快的物体向下拖而变快.因此，整体的下落将比原来快的慢，而比原来慢的快.但是，两个物体拴在一起显然比原来重的物体更重，它的下落应当比原来快的更快.由同一前提竟然会推出两个不同的结果.伽利略从这个佯谬中得出结论说：只有假定物体下落的快慢与物体的轻重无关，才能消除这个矛盾.——运用严密的逻辑推理进行说理.

伽利略在理想实验之后，据说当年伽利略登上了位于比萨城奇迹广场的一个斜塔上，在塔顶向下同时掉下轻重不同的球体，结果发现它们都同时落到地面.——再次运用实验进行说理.

2.1.2实际问题中的说理

物理学家劳厄说过：教育无非是将一切已学过的东西都遗忘时所剩下的东西.学生获得科学知识的过程，就是学生说理能力培养的过程，成年后，学生会忘记很多具体的科学知识，但培养起来的说理能力却还在，而且对其工作、生活具有无比重要的意义.当我们面临具体问题的时候，要试图解决任何一个实际问题，不可能是凭空产生解决问题的方法，而是会根据掌握的实际情况，经过一系列的逻辑分析，形成的具有一定可行性的解决方法，也就是应经过充分的说理.正因为如此，目前在公务员考试中，对逻辑说理能力的考察给予了充分的重视.而且在一些企事业单位的面试中也会非常重视.如在面试中就出现了诸如以下的测试题：请问在这间面试房间内可堆放多少个乒乓球？请问面试的这幢楼可堆放多少一元硬币？这些面试题不是要求被面试者给出具体的答案，而是要考察被面试者具有的逻辑说理能力有多强.

2.2重视概念教学

物理学家劳厄说过：重要的不是获得知识，而是发展思维能力.而理性思维就是运用概念进行思维，运用公式进行计算.科学中的说理也即运用概念、公式进行思维的过程，而公式是建立在概念基础上的，概念是科学知识的细胞.因此，科学教学中要充分重视概念教学，并且应使“正确建立概念”的重要性在学生头脑中扎根.而在概念教学中，并不是所有概念都一样重要，有的概念是尤其重要的.以“质量”概念的教学为例，按找准重要概念、解构迷思概念、建构科学概念、反思概念掌握四个步骤进行概念教学.

2.2.1找准重要概念

在科学教学中涉及了体积、质量和密度这三个概念，让我们先理一理其中最为重要的概念.学生易把质量与体积混为一谈，误认为“体积大的物体就是质量大的意思”，问题就出在未能建立质量的正确概念.质量和体积都分不清，密度概念的正确建立就无从谈起了.而且在今后的学习中，还会经常涉及到质量：Q=cmΔt，G=mg，溶解度和溶质的质量分数等都是与质量有关的.鉴于以上分析，不难看出“质量”概念的重要性.

2.2.2解构迷思概念

在质量教学中，教师往往会从“由同种物质构成的大小不同的物体所含物质的多少不同”引入质量概念.学生头脑中本来就误认为质量与体积没什么区别，老师这样的教学可能会给学生留下错误的认识——体积大的物体，质量就大.为了解构学生的迷思概念，在教学中我们应引起重视，并设法引起学生的认知冲突.教学中可展示一大块泡沫和一个体积为10 cm3的铜圆柱体，先让学生判断哪个质量大，并让可能答错的学生来回答，这时一般会有学生作纠正——泡沫比圆柱体占有的空间大，只表明它的体积大，而它们质量的大小并不能用眼睛看出来.为了让学生留下深刻的印象，教学中可用实验室电子秤称一下它们的质量，发现小块圆柱体的质量要比大块泡沫的质量大，也即这一铜圆柱体所含的铜比这一块泡沫所含的泡沫要多.

2.2.3建构科学概念

要完全建构质量概念，还需学生能理解“质量是物质的一种属性，它不随物体的位置、形状、状态和温度的改变而改变”.质量这一内容是安排在分子之后学习的，我们可以引导学生从微观层面进行理解.学生已经知道水是由水分子构成的，在此基础上，学生不难判断“一密闭容器内的水中的水分子多少及质量是否会随位置、形状、温度而改变”.但对于状态变化的微观本质学生还不了解，我们不妨通过实验来突破：将用电子秤称过质量的大半瓶水放入冰箱冷冻，结冰后取出观察，并用电子秤称其质量.发现其体积变大，质量却仍不变.教师此时可作一定的补充：水结冰时，只是分子间的空隙发生了变化，而水分子的多少并没有改变，因此导致了体积的变化，而质量并不改变.

这样的教学，不仅让学生理解了质量是物质的一种属性，而且也理解了体积并不是物质的一种属性，体积会随温度、状态等的改变而改变，这在今后学生学习Q=cmΔt和G=mg等时，就不难理解我们研究的Q和G并不是它们随体积的变化，而是随质量的变化.

2.2.4反思概念掌握

对于概念的重要性还应引起学生的足够关注.在学生发现迷思概念时和建立科学概念后，都可适时提醒学生，概念是不能张冠李戴的，概念有明确的界定，概念有其本质的内涵.在学生运用概念时，可能还会出错.如在学习密度时，有的学生可能还会混淆质量与体积而导致密度学习的障碍.因此，学生在错题反思时可引导学生从概念是否准确掌握角度进行反思，而且这样的反思也可作为全体学生反思的一个样板，引导全体学生今后要多关注一个反思方向——概念.这样，学生以后再学习、运用概念时，会特别关注概念的重要性和准确性.

2.3放手说理锻炼

学生说理能力体现在说理意识的强弱和说理水平的高低.在教学中要善于培养说理意识，通过多种手段培养学生根据充分证据、进行严密逻辑、运用简洁准确的语言进行说理.

2.3.1触发说理意识

很多学生喜欢科学，是因为科学中有实验，是因为爱上了实验才爱上了科学.但我们不能让学生仅停留在实验现象上，仅停留在从现象得出的结论上，还应启发学生去思考，培养学生的说理意识.如在《大气压强》一课中，很多实验都可说明大气压强的存在，“杯中取袋”就是其中一个趣味性很强的实验.教学中可让学生先玩一玩“杯中取袋”： 将保鲜袋紧贴杯内壁，并用橡皮筋按如图1所示方法扎紧.慢慢用力拉保鲜袋，保鲜袋能被拉出吗？

然后让学生思考三个问题：（1）保鲜袋很难从杯中拉出，是什么力阻碍我们将袋子拉出？ 这说明了什么？（2）为什么保鲜袋未紧贴杯内壁、未用橡皮筋扎紧时却很容易被拉出来？（3）我们用了什么方法将大气压体现了出来？通过实验活动，并思考解决以上三个问题，学生便清楚地知道了，为什么该实验可以说明大气压的存在，而且在说理的基础上还提炼出了方法：减小物体内侧的气压，从而将大气压体现出来.其中的（2）就是培养学生说理能力的一个典范，在教学中我们要看到这样的增长点的可能存在，并挖掘出来充分运用，让学生去思考为什么这样是可以的，而不仅仅停业留在这样做是可以的层面上，从而触发学生的说理意识，引领学生经常要问为什么，并努力说明其中的道理.

2.3.2放手科学探究

科学探究过程是动手和动脑相结合的过程，教师要重视学生科学思维的培养，关注他们的思维方式和行为方式，主动思考问题，自己设计实验，思考事实证据和科学结论之间的关系，逐步养成质疑、反思的科学思维习惯.在科学探究的各个要素中都可以放手让学生说理，特别是在实验设计、得出结论和反思分析等过程中.

（1）放手设计实验.在电功率大小与哪些因素有关的探究中，直接让学生理解正确的实验设计并不难，但此实验设计还能发挥其他价值吗？在教学中，不妨让学生自己设计实验方案，学生的设计方案如下：方案一是通过改变电源电压以改变灯泡两端的电压；方案二是通过滑动变阻器改变通过灯泡的电流，而电源电压保持不变

以上两个方案能用来研究电功率与电压、电流的关系吗？让学生在设计后进行说理，通过说理，学生发现了并未控制好变量，即在两个方案中对灯泡而言，电压与电流是同时变化的.那么如何控制变量呢？学生若设计不出正确的方案，可直接参考教材中的方案，将两个规格不同的灯泡串联来控制电流相同，将两个规格不同的灯泡并联来控制电压相同，这样一来，学生就能深刻理解控制变量的意义及如何实现变量的控制了.

（2）放手得出结论.在研究动能与哪些因素有关的探究中，不仅要在实验设计时放手，还需要在得出结论时放手.在学生得出的结论中，会出现一些不正确的结论：在物质的质量相同时，物体被举得越高，动能越大；在高度相同时，物体的质量越大，动能越大；在物体的速度相同时，质量越大的物体把物体B撞得越远；在物体的质量越大时，速度越大的物体将物体B撞得越远.若犯以上错误中是对变量的控制不理解，对现象与结论不能进行区分.放手让学生自己得出结论，则会发现学生中存在的问题，此时再让学生来说一说以上说法为什么是错误的，这样对实验的思路则会更清晰，也理清了结论与现象的关系.

（3）放手反思分析.在测定空气中氧气的体积分数这一探究活动中，学生测出来的值可能与理论值会不一样，为提高说理能力，可让学生分析说明测量结果偏大或偏小的原因.像这样的误差分析，是很容易出现错误的，因为测量结果偏大或偏小也就是两个不同的方向，不过，只要有严密的逻辑思维过程也就不容易错了.所以，在教学中要经常给学生这样的机会锻炼.

（4）放手学生说题.在习题教学中，我们习惯于教师为主导，往往忽略了学生的主体性.放手让学生说题，特别是说“为什么这个答案是正确的？”“为什么会想到这样做？”这样的分析说理，不仅能充分体现学生为主体，更是突出了思维能力的培养，特别是逻辑思维能力的培养.

3培养说理能力的注意点

3.1示范性

教学中要做好如何说理的示范，特别注意说理时要有充分的证据，说理要有严密的逻辑思维过程，说理的语言要简洁、规范.

3.2全体性

教学要面向全体，说理能力的培养也要面向全体，不过，学生的思维能力的基础不同，所以对不同层次学生的要求也应不同，在教学中要关注到全体，对各个层次学生要区别对待.

3.3全程性

在科学教学的全程中，都可对学生进行说理能力的培养，要不断改进教学，以更好地培养说理能力.

3.4阶段性

在不同阶段，学生的说理能力发展水平是不同，因此，在教学中，不能操之过急，要循序渐进.