小学生科学论证能力的初步培养

何燕玲

科学论证能力是学生思维发展的关键。在研究实践中，我们尝试构建适合学生论证能力培养的教学模式：PCER，即问题（Problem）、观点（Claim）、证据（Evidence）和推理（Reasoning）。流程为：创设情境，提出核心研究问题（P）;学生经历从猜想到假设的过程，初步形成自己的观点（C）;寻找支持观点的证据（E）;通过推理（R）建立观点和证据的联系，回到核心问题，得到结论。

1.提出有价值的问题

提出有价值的问题是开展科学论证的起点。问题的提出依据不同学段，或由教师提出，或在教师的引导下由学生提出。问题有不同的类型：是何、如何、为何、若何。其中，“是何”属于事实性问题，如“空气是什么样的”;“如何”则指向了方法类型问题，如“怎样证明空气占據了空间”;“为何”是建立因果联系的问题，如“为什么阳台的植物总是向着光生长”;而“若何”则是更具开放性的问题，如“假如你是政府官员，面对人们盲目放生的现象会作出怎样的决策”等。一个有价值的问题能激发学生的好奇心和兴趣，引领思维走向深刻。

有价值问题的提出，可以依据布鲁姆的教育目标分类学。布鲁姆把认知领域的目标问题分为低阶认知目标和高阶认知目标，低阶认知目标包括识记（Remembering）、理解（Understanding）、应用（Applying），高阶认知目标包括分析（Analyzing）、评价（Evaluating）、创造（Creating）。“识记”部分主要是事实性问题，与“是何”类型问题一致;“理解”部分主要涉及怎样、为什么等问题;“应用”部分体现的是怎样工作的、如何使用等问题类型;分析、评价、创造则属于难度大一些的问题，离不开学生的深度思维，因此属于高阶认知目标。其中，“分析”部分也常会问为什么，但比“理解”部分建立的联系要多且深入，如为什么每晚的月相不一样;“评价”部分需要学生就看到的事实，从自己已有的积累中，给出判断或给出合理建议;“创造”位于最高层，是以低阶思维掌握的知识概念和方法为基础，创造出新的发明或新的认识，它与“若何”问题较为一致，开放性最大。只有教师对问题有足够的认识，才能指导或帮助学生提出有价值的问题，以开展论证。

2.形成对问题的初步观点

观点是对第一环节问题的回答。通常情况下，小学生对一个问题表明观点、做出回答，并不是一件容易的事，因为他们首先要把问题和自己曾经的生活经验，或者学习经验建立联系。有时候，这个过程需要经历小组或者全班的研讨后，才能最终产生一个比过去认识更深入的观点。甚至，有时为了让学生形成一个合理的观点，教师需要对整节课进行重构。因为，学生只有有了自己初步的观点，才可能进一步进行论证，论证自己的想法是否科学合理，能否针对问题给出科学合理的解释等。如“空气有质量吗”这节课，学生通过对可乐放气后、质量是否发生变化这一问题进行回答，表明其观点，但这时候的观点仅是初始的观点。而“昼夜交替”一课，围绕昼夜交替产生的原因，整节课都需要帮助学生建立并完善观点。从认为昼夜交替与太阳、月球、地球的运动有关，到仅与地球和太阳的运动有关，再进一步将地球与太阳的几种运动关系弄清楚，至此，昼夜交替现象的观点也就明确了。

3.寻找可靠的证据支持观点

观点不能随意猜测，而必须是有根据的想法。学生的观点首先依赖于自己的经历，即从经验（生活经验或学习经验）中形成对某个问题的观点。当对观点进行深入分析时，他们便产生寻找可靠证据的需求。证明观点正确的证据有时一个就足够，有时则需要更多。在上“空气有质量吗”一课时，有的学生依据生活经验提出观点——空气没有质量，因为，虽然空气无处不在，但人们根本感觉不到它有多重，比如，把手伸出来没有感觉等;有的学生则认为空气有质量，因为装着气体的气球最终会落到地面上……在全班研讨过程中，他们很快发现，基于生活经验总有令人质疑的地方。于是，他们希望通过工具来比较或测量空气的质量。但由于空气质量小，对工具的精确度要求较高，最终基于现有条件，并在不断探究的基础上，大家对获得的证据进行分析，从而选择最能证明观点的证据。他们发现，空气有质量的观点会随着证据的出现而可信度不断增加。证据是为了证明观点的合理性，因此定性和定量数据都是证据的组成部分。

4.使用推理建立观点和证据的联系

将证据和观点建立起联系需要靠推理来完成，即推理是证据与观点联系起来的一种正当理由。推理通过运用合理的科学概念、原理将二者联系在一起，以论证这些定性或定量的数据能作为证据的原因。阐述推理的过程往往会让学生感到很困难，他们需要对证据进行深入地分析。低年级段的学生由于思维能力还不太强，往往需要教师更多的介入指导。以中年级“影子的形成”一课为例，学生的观点是：影子的形成要满足有光、有不透明的物体和能接收影子的屏三个条件。他们通过探究蜡烛、灯等不同光源下物体出现影子的实验，获得了与观点有关的证据。当他们运用光沿直线传播这一概念建立观点和证据之间的联系时，就完成了推理过程。推理是整节课的难点，也是重点。科学论证的核心部分就是推理。推理鼓励学生使用科学概念，阐明证据如何或为什么支撑观点。

PCER教学模式的构建使课堂教学的思路简洁清晰，教师容易理解和应用于课堂教学。学生对现象的解释或问题的解决体现了学习的整个过程。另外，教师通过板书设计，凸显该模式的重要元素，让研究过程显性化，便于学生对整个学习过程进行反思与回顾，开启元认知学习。

本文系北京市教育科学“十三五”规划2018年度一般课题“在小学科学探究教学中关注学生的科学论证”（课题编号：CDDB18178）的阶段性成果

编辑 _ 张晓震