基于“解暗箱”的论证式教学

雍星星

摘要在科学研究中，有一类研究叫作“解暗箱”。从本质上来讲，“暗箱”是一种难以打开，也不能从外部直接观察内部状态的系统，我们只能通过外部信息推测里面的情况。而由表及里的思维过程，其实就是基于证据、现象和经验的推理、批判性思考的论证过程。由证据出发，经由每一步严密的逻辑分析和论证，实现“解暗箱”的目的。笔者以《暗箱里的秘密》一课的教学阐述在教学中如何引导学生“解暗箱”，发展学生的高阶思维。

关键词 解暗箱 高阶思维 逻辑分析 论证

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.013

Demonstrative Teaching Based on"Solving the Dark Box"

——Take the lesson "secrets in the dark box" as an example

YONG Xingxing

（Dingshan Experimental Primary School of Nanjing Xiaozhuang University， Nanjing， Jiangsu 210031）

Abstract： In scientific research， there is a kind of research called "solving the dark box". In essence， the"black box" is a system that is difficult to open and cannot directly observe the internal state from the outside. We can only speculate about the situation inside through external information. The thinking process from the out？ side to the inside is actually an argumentation process of reasoning and critical thinking based on evidence， phe？ nomenon and experience. Starting from the evidence， through each step of rigorous logical analysis and demon？ stration， the purpose of "solving the black box" is realized. Based on the teaching of the secret in the dark box， the author expounds how to guide students to "solve the dark box" and develop students’ high-order think？ ing.

Keywords： solving the dark box； higher order thinking； logic analysis； demonstration

在科学研究中，有一类研究叫作“解暗箱”。从本质上来讲，“暗箱”是一种难以打开，也不能从外部直接观察内部状态的系统，只能通过现象来对比、分析、推测真实的内部情况。在小学科学教学中，也有类似的教学活动，比如研究火山、地震、身体、神经、大脑等主题时，我们只能通过外部信息推测里面的情况。而由表及里的思维过程，其实就是基于证据、现象和经验的推理、批判性思考的论证过程。由证据出发，经由每一步严密的逻辑分析和论证，实现“解暗箱”的目的。笔者以《暗箱里的秘密》一课的教学阐述在教学中如何引导学生“解暗箱”，发展学生的高阶思维。

教学分析

《暗箱里的秘密》一课侧重针对事物内部进行猜测。教师首先出示“狡兔三窟”的故事，让学生通过猜测、画兔子逃跑的路线，来认识什么是暗箱——不能随意打开或者不易打开。其次，开展判断暗箱中障碍物的位置活动，通过收集到的信息和生活经验，思考、推断障碍物的位置。最后，将学习延伸到生活，列举生活中解暗箱的事例，让学生认识到人们就是通过各种方法解决生活中的暗箱。

“狡兔三窟”和“猜测暗箱中障碍物位置”两个活动，实际上都是学生在进行解暗箱。学生要根据眼睛看到的、耳朵听见的、手上感觉到的等感知信息以及生活、知识经验来合理、科学地判断“暗箱”里的情况，接受、思考他人的质疑并进行再推理，共同商讨、交流，形成最终的观点。教师在教学过程中，不断引导学生基于证据进行推理，让学生对自己的观点负责任，表達要做到有理有据。

本课教学设计分为四个环节：情境启动，明确暗箱；利用信息，分析暗箱；类比建模，揭秘暗箱；联系实际，延伸暗箱。每一个环节都有各自的侧重点，每一个学习过程都需要思维参与——质疑、批判、分析、类比、解释、推理，论证思维始终贯彻其中，本课的教学流程如下图。

情境启动，明确暗箱

对于一年级学生来说，经验尤为重要，它是学习的起点，而这些经验就隐藏在他们的生活中。创设贴近学生生活经验和符合认知发展阶段的情境，有利于学生顺利进入学习状态，激发学习兴趣。本教学选取的情境中包含小兔子、大灰狼、山洞等要素，这些都是学生知识储备中的信息，而且这种童话般的事物更符合一年级学生的认知特点。另外，这些要素组成的情境正是指向本课重点——“暗箱”概念。这一概念的获得绝不是教师直接呈现的，而是学生根据情境中的事物关系和观察分析，推理获得的。

学生观看“狡兔三窟”动画，发现小兔子能从左边的洞进去，右边的洞出来，联系“火车过山洞”的生活经验，学生得出“山坡中有通道”的结论。学生根据“两只小兔子都从左边一个洞进去，分别从右边两个洞出来”的现象，分析得出“山坡中的通道可能有两条”的结论，并画出自己认为的山坡里面的路线情况，同时根据自己画的路线，重新推演情境，验证小兔子根据自己画的路线是否能够成功逃脱。虽然这一系列的结论都是学生根据现象和经验推理出来的，不需要过多的思维加工，但真正体现了从证据到结论的论证过程。教师在教学中不断地进行语言引导，培养学生讲证据、重推理的思考习惯，让学生在整个活动中经历“解暗箱”的思维过程。

利用信息，分析暗箱

论证式教学强调学习过程的思维参与和逻辑推理，是基于证据的推理和论证，因此证据是论证的前提条件。证据的来源可以是直接感官获得的信息、借助工具获得的信息、资料素材、知识储备、生活经验等。这些材料中体现的“蛛丝马迹”和研究主题密切相关，就是关键、有力的证据。学生可以组成研究小组，針对研究问题，依据外部感知信息和生活经验进行预测、作出假设性解释。这种假设和解释不再是单一的自我对话，而是一种交互式的思维“博弈”。学生个体要和他人主动对话，在推理、表达、质疑、论证的反复循环中，达成共识。

教师出示暗箱。学生通过观察暗箱，发现暗箱和之前的山坡很相似：密封的，不能打开，也不能直接看到里面的情况，而且是塑料做成的，表面呈现黑色。在“暗箱里面有什么”的问题刺激下，小组轮流玩暗箱，学生会得出不同的结论：里面有个小石头、有个小铁块、有个小棋子、有个小铅笔头等，并能说出理由：在晃动暗箱的时候，里面的东西也在动，而且有声音。教师进一步提出问题：里面的东西可能是什么形状的？学生会得出不同的结论：正方形的、长方形的、像球一样的、像石头一样的等，此时的结论并没有经过深度思考，因此教师利用“能不能仔细听听声音，来说说可能是什么形状的”这一问题进行引导。学生再次慢慢倾斜暗箱，根据物体滚动的声音和速度判断可能是小球，因为其他形状的物体不会滚动，只会滑来滑去，而且速度没有小球那么快。学生通过听声音和对比生活经验，以及相互交流、商讨，分析里面的物体可能是小球。为了进一步促进思维推进，教师要求学生让小球慢慢地沿着暗箱的四边滚动，发现“有一个地方的声音和其他地方不一样”，从而判断此处可能有一个东西。根据“小球撞上去声音变小，而且小球有一种被反弹起来的感觉”判断这个物体的材料可能是有弹性的，比如海绵。此环节中的活动探讨的是“暗箱里面是什么”，但却经过了层层活动的推进，这是基于一年级学生认知发展特点的考虑，也是科学论证过程的体现——每一个科学结论的确定都不是一蹴而就的，需要经过一步步严密的推理。

类比建模，揭秘暗箱

根据经验、信息、材料来分析、假设、解释、推理所得到的结论也并非完全正确。要想获得真理，只有创造真理得以为之真理的生存环境。建模活动使学生抽象的心智结构表征化、形象化。学生可以观测模型来窥视暗箱系统的内部。所以，通过分析暗箱系统中的各个要素，模拟一个仿真暗箱系统，尽可能地来探索暗箱里的秘密，这也是科学研究的重要方法——科学家们无法真实研究宇宙，但可以通过观测到的信息来建立宇宙模型，研究宇宙。同样，在科学教学中，我们可以采用建模的方式来研究暗箱。通过模拟暗箱系统，推演现象，来分析真实状况，以窥真理。另外，建模的另一个重要作用就是验证基于经验的推理的科学性，使得原先的论证更加可信、普适。

在玩暗箱的活动中，学生已经得出了几个可能的结论：里面有个可以滚动的小球、有一个东西固定在暗箱的一个拐角处，而且这个东西可能是海绵，依据是“滚动、声音变小、反弹的感觉”等感知信息以及生活经验。在这一环节中，学生得到的结论是经过思考和推理的猜想，那么要想确定以上结论的正确性，可以进行模拟验证。教师提供一套材料：暗箱、小球、小方块、小三角、海绵块、木块等，学生通过动手模拟，验证结论的科学性。学生分别把小球、小方块、小三角放在暗箱里面，慢慢倾斜暗箱，通过声音来感受小球、小方块、小三角三种形状的物体在暗箱里面运动的状况。通过打开盒子来观察，能够明确小球是在“滚动”，以及小方块和小三角则是在“滑动”。再将海绵块和木块分别固定在暗箱的一角，再次玩暗箱，通过声音和是否有“弹”的感觉来判断两种物质，并打开来验证是否正确。

笔者通过提供一套新的实验模型——可以打开的盒子以及涉及的材料，用建模的方式让学生动手操作，观察、验证自己的结论，既激发学生的学习兴趣，也让他们经历了科学建模的过程。

联系实际，延伸暗箱

科学研究重视理论和实践的结合，从实践中获得理论，也要用理论更好地指导实践。科学学习绝不仅仅局限于课本知识，而是要将知识、技能、思维运用到实践中，让学生能够利用所学知识解释现象，解决问题。

教师出示“医生借助听诊器了解身体状况”的例子，让学生讨论“身体是不是暗箱？为什么”“医生是怎样了解身体器官是否健康的”等问题。学生经过讨论得出结论：身体的确是暗箱，医生也是通过各种方法来了解病人身体状况的。医生要想确定判断是否准确，会观察病人的脸色、眼睛、喉咙等，并通过听诊器、核磁共振、验血等技术手段进一步确定病人的身体状况。教师进一步引导学生寻找生活中的“暗箱”以及“解暗箱”的方法，实现学习迁移，加深理解。