基于持续修订的对话教学提升小学生科学论证能力的策略

熊曳

【摘 要】科学论证是理解科学本质与提升科学素养所必需的能力，因此培养学生的科学论证能力一直被认为是小学科学教学中的重中之重。文章针对持续修订的对话教学模型在提出主张、收集证据、证据推理、质疑反驳等环节中培养学生科学论证能力存在的问题，提出改善教师设问方式、提升收集证据的规范性、优化学习记录单引导方式、利用可视化方式进行记录等策略，以期为利用对话教学方法开展提升学生科学论证能力的课堂实践提供借鉴。

【关键词】小学科学；对话教学；科学论证；持续论证；实施策略

一、引言

培养具有科学素养的公民已成为科学教育的重要目标，其中，科学论证能力被广泛认为是科学素养的重要组成部分。科学论证不仅是学生在面对科学世界时的“表达方式”，还是学生在解决科学问题时的“分析工具”。因此，培养科学论证能力对于提升小学生的科学探究推理能力、批判性思维能力以及合作解决问题能力都具有重要价值。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确指出，科学课程要培养的学生核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面［1］。科学论证能力则是科学思维核心素养的重要组成部分。

对话作为一种教学手段和理念，其主要强调课堂教学过程的平等性、启发性、探索性、批判性与协商性，同时能促进学生元认知思维发展，是目前科学课堂培养小学生科学论证能力的重要途径与手段。笔者在对传统的课堂对话教学方式进行改进提升的工作中，发现基于持续修订的对话教学模型能较好地培养学生在提出主张、收集证据、证据推理、质疑反驳等方面的科学论证能力。本文针对持续修订的对话教学模型实践中存在的一些问题开展探究，并以对话教学环节为对象，提出了针对性的解决策略。

二、持续修订的对话教学模型应用于科学论证能力培养的理论依据

对话教学模型重视对话在师生互动、生生互动中的支架作用，强调平等对话的主体身份、意义协商与建构，体现了循序渐进性和引导性，符合学习者的心理认知特点。维果茨基的社会文化理论强调重视语言在互动过程中促进个体认知发展的中介作用［2］，他认为教师的职责就是帮助学生完成日常知识（自发概念）和学校知识（科学概念）之间路径的协商。在课堂教学中，对话成为这一协商过程的“桥梁”，帮助教师在学生已有认知和理解基础之上开展意义协商，具有不可替代的作用。

学习不仅是个体自主发生的活动，也是个体与外界的人、事、物沟通与交流的过程。学生每天都与新的知识相遇，与新的思想碰撞。笔者所在团队基于对话教学的特点，结合维果茨基的社会文化理论与佐藤学关于对话学习的三位一体论［3］，提出了一种基于持续修订的对话教学模型（见表1）。同时，笔者将学习重新定义为学生与客观世界对话、与他人对话、与自我对话的交往实践，在此基础上持续修订自己的认知。

科学论证是个体或群体面对科学问题情境，根据已有知识经验建构主张，并基于证据建构科学解释、辩护或反驳主张，经历以质疑和论证为关键要素的评估，最终达成修正或完善主张的动态过程［4］。小学科学教材的一般教学结构是聚焦—探索—研讨。在聚焦环节，学生会根据已有经验对研究问题提出初步主张；在探索环节，学生会通过收集数据或资料形成证据，并经由推理来验证自己的主张；在研讨环节，学生会通过分享交流证据、相互质疑或反驳来总结最终的主张。因此，根据科学论证的要素以及小学科学教材的一般教学结构，我们可以将小学生的科学论证能力划分为提出主张、收集证据、证据推理、质疑反驳4个方面，具体表现见表2。

将对话教学环节与科学论证能力进行对应可以发现（见表3），对话教学包含了科学论证能力的所有要点，这是在对话教学中培养小学生科学论证能力的主要理论依据。

三、持續修订的对话教学模型实践中存在的问题

为了探索对话教学中小学生科学论证能力存在的问题，笔者以“热起来了”一课为对象进行研究，共发放了321份学习记录单，有效回收319份，同时收集了6个班级的教学视频和6个小组（4人/组）合作活动的视频。在学习记录单中，学生需要写下关于“衣服能不能给我们的身体增加热量”这个问题的个人主张，小组研讨后的主张，以及实验记录、实验探究后的主张，最后基于反例再次修订主张。以班级为单位的教学视频主要记录班级主张和集体修订主张，以及持续修订主张的师生和生生对话。以小组为单位的视频主要记录小组主张中的生生对话和观察小组合作开展实验收集证据的过程。

（一）学生提出主张时存在的问题

提出主张能力是指学生能根据已有经验或证据提出主张。在对话教学中，提出主张贯穿始终。笔者按照对话教学环节，对319份学习记录单、6个班级的教学视频和6个小组（4人/组）合作活动的视频进行分类统计（见表4）。

根据表4的统计分析可以发现，学生在提出主张上存在的问题是只陈述观点而忽略理由、没有基于证据完善主张和没有基于反例完善主张。

（二）学生收集证据存在的问题

收集证据能力是指学生能运用规范的方法收集真实、客观的证据。教师对照学生学习记录单上的实验数据，找出数据有问题的小组，然后在班级教学视频和小组活动视频中找出数据有问题的小组的活动画面，分析学生收集证据存在问题的原因。通过观察、分析发现，“热起来了”一课中，学生收集到的10次温度计数据不一样的原因主要有三：一是在读取数据的过程中将温度计从桌面的围巾里抽出来了；二是在实验中将手放在了围巾上；三是在领取温度计时，手握着温度计的玻璃泡，没有等温度计的温度稳定就开始测量，导致测出来的温度是下降的。从以上分析可以看出，学生的操作不当使得收集的证据不够真实、客观。

（三）学生证据推理时存在的问题

证据推理能力是指学生能运用收集到的证据推理形成证据可以支撑的结论。在集体修订主张环节，关于“衣服能不能给我们的身体增加热量”的319份学习记录单中，有124份记录的10次数据并不一致，而这124份学习记录单中有39份根据不一致的数据，得到“衣服不能给我们的身体增加热量”的结论。由此可以发现，学生在证据推理中存在基于证据推理不够准确的问题。另外，持续修订主张环节中，在反例出示后，319份学习记录单中仍然有53份学习记录单的修订主张没有调整，依然是“衣服不能给我们的身体增加热量”。可见，学生在证据推理时没有根据证据进行有限的推理。

（四）学生质疑反驳存在的问题

质疑反驳能力是指学生能基于事实或证据进行质疑反驳。在对话教学中，质疑反驳在小组主张、班级主张、集体修订主张、持续修订主张环节中均有涉及。笔者按照对话教学环节，对6个班级的教学视频和6个小组（4人/组）合作活动的视频进行分类统计（见表5）。

由表5的数据统计可以发现，学生在小组主张和班级主张环节的质疑反驳中存在无理由的问题，在集体修订主张环节中存在无证据地进行反驳的问题，在持续修订主张环节中存在难以提出反例的问题。

四、对话教学中小学生科学论证能力的提升策略

（一）提出主张的提升策略

从对话教学环节中可以发现，学生提出主张贯穿始终。学生提出主张是需要观点与理由的，并能够根据探究中获取的证据或反例适时地对提出的主张进行修订，而学生在实际探究中往往在说明理由、提供证据或反例上较为薄弱。针对学生存在的问题，教师可以用以下的策略提升小学生提出主张的能力（见表6）。

（二）收集证据的提升策略

在收集证据上，学生存在的问题是收集的证据不够真实、客观。在小学科学教学中，学生一般是在科学实验中收集证据，而真实、客观的证据依赖于规范的实验方法和合适的工具。因此，教师可以采取以下措施，让学生能够收集到真实、客观的证据。

1.让小组成员共同监督收集证据方法的规范性

在收集证据时采用小组成员共同监督是一种运用合作提高证据有效性的方式。学生在运用实验收集证据前，教师一般会讲解实验操作的正确方法和注意事项，但并不是小组内每名学生都会认真听讲，并在实验中完成正确的操作。当分组开展实验时，最先有机会发现实验方法不正确的是小组成员，因此小组成员共同监督实验收集证据的过程，有利于小组迅速发现问题，并及时做出调整。以在“热起来了”一课研究“衣服能不能给我们的身体增加热量”这个问题的论证为例，学生有时会因为不规范的实验操作，如将手放在了测量的衣服上而导致温度计显示的数值升高，导致获取的证据不能支撑科学的结论，从而造成错误的认识。在这种情况下，小组成员共同监督可以在一开始发现不规范的操作时就及时纠正，使得收集的证据真实、客观。

2.为学生提供适宜的工具以收集证据

在小学科学教学中，不同证据的收集依赖于不同的实验工具。实验工具是否适宜会直接影响证据的质量。比如“观察土壤”一课中运用工具观察土壤了解土壤的组成成分时，只用肉眼和放大镜观察，难以区分特别细小的颗粒，加入显微镜可以帮助学生进一步收集土壤组成成分的证据。另外，土壤中的空气通常也不能直接看到，因此，教师还需要提供水，让学生将土壤放入水中后出现气泡的现象作为土壤中含有空气的证据等。

3.教学条件允许下可以给学生提供精确的工具收集证据

科学是一门严谨的学科，但是在小学科学教学中，受限于实验条件的影响，有时收集到的证据并不是很理想。如“机械摆钟”一课的教学目标之一是让学生通过实验认识到摆钟摆动具有等时性。传统教学中，学生进行小组合作时，手的摆放与计时难以同步，使得测量出相同时间内摆钟的摆动次数并不相同，从而影响教学目标的达成。在这种情况下，如果能够引入信息化工具（如光电门），可以实现自动精确地计时、计次数，从而减少误差，让学生收集到的证据更加真实、客观。

（三）证据推理的提升策略

在小学科学教学中，要求学生运用收集到的证据进行推理，同时需要形成证据能够支撑的结论。针对学生没有基于证据进行有限推理的问题，教师可以通過学习记录单的设计有意识地引导学生基于证据展开推理，如让学生在学习记录单上记录实验数据或现象的同时，使用“根据实验现象和数据，我对研究问题的解释是”这样的引导语指导学生实事求是地根据证据做出推理。对于学生基于证据推理不够准确的问题，教师在对学生进行访谈时发现，此类问题主要发生在学生需要运用较多数据总结规律或记录现象不够准确的内容中。因此，在教学中，教师可以让学生以可视化的方式对收集的证据进行记录，如现象类证据可以拍照或绘图，数据类证据可用表格或统计图来记录，从而使学生能够依据准确的证据做出推理。

（四）质疑反驳的提升策略

质疑反驳在对话教学大部分环节中都有运用。学生能运用合理的理由进行反驳是科学论证能力水平高的一种表现。良好的质疑反驳应该是理性的，是基于事实或证据的，而不是毫无理由的强辩。但学生在课堂探究中，往往做不到良好的质疑反驳。针对学生存在的问题，教师可以运用以下策略提升学生的质疑反驳能力（见表7）。

综上所述，持续修订的对话教学强调在平等性、启发性、探索性、批判性、协商性等理念的指导下激发学生不断自主修订已有认知，提升科学论证能力。本文在研究基于持续修订的对话教学提升小学生科学论证能力的策略时，通过课堂观察和学习记录单的分析统计，发现在对话教学的各环节中小学生的科学论证能力存在的问题，并根据一线教学经验对学生科学论证能力的提升提出了一些策略，以期为利用对话教学方法开展提升学生科学论证能力的课堂实践提供借鉴，后期也可以进一步通过对比实验的方法开展提升策略的实证研究。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］MERCER N，HOWE C. Explaining the dialogic processes of teaching and learning：the value and potential of sociocultural theory［J］. Learning，culture and social interaction，2012（1）：12-21.

［3］佐藤学.学习的快乐：走向对话［M］.钟启泉，译.北京：教育科学出版社，2019.

［4］黎琼.基于发展科学论证能力的教学活动设计研究［D］.桂林：广西师范大学，2019.

（责任编辑：罗小荧）