聚焦科学论证的小学科学实验课教学策略

摘 要：科学论证是学生学习科学知识的主要方式之一，亦是学生发展核心素养的有效途径之一。科学实验是学生进行科学论证的依托。在实施科学实验教学时，教师可结合实验内容，沿着“情境设计—问题提出—组内论证—组间论证—进行实验—归纳结论—得出结论—反思整理”这一过程，应用适当的策略引导学生进行科学论证，使学生在建构科学认知的同时发展科学学科核心素养。基于此，文章以“摆的快慢”为例，以实验教学过程为重点，具体论述了小学科学实验课教学策略，以期为其他小学科学教师提供引导学生进行科学论证的教学经验。

关键词：小学科学；科学论证；实验教学；教学策略

中图分类号：G427                                文献标识码：A                                       文章编号：2097-1737（2023）32-0044-03

在科学发展过程中，论证起着重要作用。一般情况下，科学家会对自然科学领域的事物进行批判、质疑，提出新观点，继而进行推理、实验，得到相应的证据，支持自己的新观点，尤其通过应对同行的质疑并辩护自己的观点，得到新的科学结论。如此过程，正是科学论证的过程。

小学生在学习科学知识时，也需要经历科学论证过程。在进行科学论证的过程中，小學生不仅可以建构深刻的科学认知，还可以顺其自然地发展科学思维，建立科学观念，提升探究实践能力。所谓科学论证，是指在科学探究过程中学生能基于各种证据，有逻辑地提出假设，与他人互动交流，表达各自的观点，

继而通过实验得到证据，支持自己的观点或评价、质疑他人观点的过程[1]。实验课是科学课的一种重要课型。在实验课上，学生会经历实验探究过程，发现科学现象，论证自己的观点，归纳出自然现象及规律，建构良好的科学认知，同时积累科学论证经验，增强核心素养发展水平。由此可见，实验课是学生进行科学论证的依托[2]。对此，教师要聚焦科学论证，实施小学实验课教学。综合ADI论证模型、PCRR 论证模型、Osborne 的论证教学框架及科学论证的内涵、科学实验教学流程，教师建构出聚焦科学论证的小学科学实验教学模型（如图1）。以“摆的快慢”为例，教师可以这样实施科学实验课教学：

一、情境设计

情境设计是聚焦科学论证的科学实验教学模型的第一个环节，重在引发学生的兴趣。兴趣是学生进行科学论证的保障[3]。有效的情境设计可以夯实科学论证基础。这里的情境设计是指教师依据科学教学内容，引入生活现象，将学生带入真实场景。

在体验生活的过程中，大部分学生玩过秋千，感受了不同高度秋千的摆动幅度，建立了感性认知。秋千的摆动背后蕴含着科学知识——影响摆动快慢的因素。于是，教师结合科学内容和学生的生活经历，借助电子白板展现游乐场的秋千项目。趣味且熟悉的场景很容易吸引学生的眼球。学生迁移生活经验，走进真实的场景，建立积极的学习情感。

二、问题提出

问题提出是聚焦科学论证的科学实验教学模型的第二个环节，重在引出实验内容。所谓问题提出是指教师依据教学情境，不断提出问题，引发学生思考，一步步地引出实验内容，增强学生探究兴趣，推动实验教学发展[4]。

在学生进入真实场景后，教师向他们提出问题：

“在观看视频或玩秋千时，大家有没有发现有趣的现象？”在问题的作用下，学生或回顾视频内容，或回顾生活经历，积极动脑，描述有趣的现象。有的学生说道：“秋千的摆动幅度不同。”教师进行肯定性口头评价，同时向学生追问：“为什么会出现这样的现象？”学生认真思考，提出不同的猜测，如“秋千的高度不同”

“秋千上的人重量不同”“风力大小不同”等。面对不同的猜测，大部分学生产生了强烈的探究兴趣。于是，

教师进行引导：“面对不同的猜想，我们要使用科学的方法进行探究，得到正确的答案。今天，我们就一起利用单摆模型进行研究。我们到底要怎样研究呢？”部分学生提出问题：“影响单摆摆动快慢的因素有哪些？”

教师趁机开展实验活动。在问题提出阶段，学生始终发挥思维作用，提出了自己的观点，初步进行了科学论证，便于进行深入论证。

三、组内论证

组内论证是聚焦科学论证的科学实验教学模型的第三个环节，是学生合作设计实验步骤的环节。在进行组内论证时，学生会以提出的猜想为中心发散思维，提出支持观点或反驳观点的证据，由此碰撞出思维火花，理清实验步骤。在整个过程中，学生可以顺其自然地积累科学论证经验，锻炼科学论证能力。

在提出问题后，教师鼓励各组组长发挥带头作用，先回答问题，再引导本组其他成员提出观点或意见。各组组长发挥主观能动性，收集证据，回答问题。如有组长说道：“我认为摆动快慢与摆绳的长度有关系。因为视频内容显示，摆绳越长，摆动的速度越慢。”小组其他成员受到激励，积极思维，联想其他的影响因素。一位组员说道：“我也觉得摆动快慢和摆绳的长度有关。但是，我觉得还和人的重量有关——人越轻，摆动越快。”另一位组员提出疑问：“我们现在在研究单摆的摆动快慢，而你提到的却是摆锤的不同。”同时，有的组员提出了自己的观点：“摆动时会出现一个角度，

当有角度时，单摆才能摆动。”其他组员认真倾听、思考，提出疑问：“摆动的角度和什么有关系？”组员们继续思考、交流。最终，小组长归纳本组组员的论证结果——摆长影响摆的快慢。

在此认知的支撑下，小组长继续发挥带头作用，引导成员讨论实验方法和步骤。有组员在已有实践经验的支撑下，说道：“根据我们总结出的结论，可以使用控制变量法，确保摆长不同。在进行实验时，我们可以按照由短到长的顺序，依次操作不同的摆。在操作时，要将摆放在相同的高度，使其下落，观察摆的快慢。”其他组员边倾听边想象画面。之后，小组长整理实验方法和步骤，制作实验方案报告。在整个小组讨论的过程中，全体成员积极思维，运用论据证明自己的观点。在不断论证的过程中，全体成员集思广益，统一观点，明确实验方法和步骤，夯实实验操作基础。

四、组间论证

组间论证是聚焦科学论证的科学实验教学模型的第四个环节，是小组汇报论证成果，互相评价审阅，指出问题，修改提炼，回应反思的活动[5]。在此活动中，各组面对不同的观点，发散思维，呈现其他证据，反驳观点，最终达成统一认知，确定实验方案。

在确定实验步骤后，教师可以鼓励小组毛遂自荐，展现观点与实验步骤。如有小组代表说道：“我们组认为摆的快慢和物体重量有关。在实验过程中，我们准备先在保证其他条件不变的情况下，放置一个螺母，记录摆动一次所用的时间。接着，放置两个螺母，记录摆动一次所用的时间。之后，按照如此方式，摆放三个、四个、五个螺母，记录时间，最后对比用时情况，

确定摆的快慢。”其他学生认真倾听，联系本组的论证情况，提出疑问：“怎样证明速度变化？”小组代表说道：“我们可以收集摆动的时间和速度。”有学生提出疑问：“怎样收集速度？”在小组代表无法作答时，其他学生给出答案：“我们可以测出总时间，然后用总时间除以次数，得出每次摆动的时间。”面对此答案，有学生提出不同的想法：“摆动的幅度不同，用时不同，这种方法是不可行的。我们可以不测量速度，直接比较不同情况下的单摆摆动五次的总时间。当总时间长时，说明摆动得慢。”经过这样的讨论，小组代表反思本组的实验步骤，自觉解决实验问题。

教师则按照如此方式，引导其他小组展现实验步骤，全体学生就此展开讨论。在学生讨论结束后，教师提出问题：“经过一番讨论，大家同意比较摆动的快

慢。那么，可以使用什么样的方法来比较呢？”如此问题引发了全体学生新一轮的论证。经过不断的论证，学生明确了实验方案和实验步骤，继续与小组成员合作，制订较为完善的实验方案，推动实验活动开展。

五、进行实验

实验是聚焦科学论证的科学实验教学模型的第五个环节，是学生依据实验方案，动手操作，获得现象（证据），论证观点的活动。在体验此活动时，学生会认真操作，细心观察，分析现象，得出结论，自然而然地论证观点，建构深刻的科学认知。

在组间论证结束后，教师为各组分发实验材料，组织小组合作操作实验。在此过程中，各组组长选出代表，鼓励其动手操作。同时，组长带领其他成员认真观看实验操作过程，及时发现并指出操作问题。在小组成员的共同努力下，实验顺利进行。小组成员观察、分析、讨论实验现象，归纳实验结论。小组成员因

此获得证据，自觉地论证了观点，建立了良好的认知。

六、归纳结论

归纳结论是聚焦科学论证的科学实验教学模型的第六个环节，是展示实验过程和结论，全体学生进行讨论的活动。在此活动中，全体学生有可能直接获得一致的结论，也可能会遇到结论相悖的情况。在遇到结论相悖的情况时，全体学生再次进行组间论证、操作实验、归纳结论。全体学生通过体验如此活动，可以建构正确的科学认知，丰富科学论证经验，切实提升科学论证水平。

例如，在实验操作后，小组派出代表，主动呈现实验结论。小组代表说道：“我们测量了不同数量螺母情况下的摆动次数，但是次数没有差别。这是为什么？”其他学生在了解问题后，设想不同的答案，踊跃作答。全体学生展开激烈的讨论，逐步达成统一认知——没有一次完整的摆动过程。为了更好地支持论证，学生记录了完整的摆动过程。教师就此进行总结：

“科学实验是允许有误差存在的。”之后，教师鼓励其他小组呈现实验结论。全体学生发现问题，认真讨论。最终，全体学生得出结论：“摆的长短是影响摆动快慢的重要因素。摆长越长，摆动得越慢。”

七、得出结论

得出结论是聚焦科学论证的科学实验教学模型的第七个环节，是指各组成员梳理、总结正确结论。小组合作是学生互帮互助、弥补认知不足的途径。在全班归纳结论后，教师可以引导学生进行小组学习，合作总结结论。

具体而言，教师向学生提出任务：“请各组组长带领本组成员归纳实验结论。”在任务的驱动下，小组长選择组员，鼓励其描述实验结论。同时，组长激励其他组员认真倾听，提出问题。比如，有组员提问：“为什么要使用控制变量法？在验证摆的长短对摆的快慢影响时，控制了哪些变量？”其他组员回顾实验过程，结合实验现象认真作答。实践表明，大部分学生通过进行小组讨论，弥补了科学知识的不足，同时掌握了正确的实验结论。

八、反思整理

反思整理是聚焦科学论证的科学实验教学模型的第八个环节，重在引导学生回顾科学实验过程，梳理科学观点及证据，总结实验步骤和方法。学生体验反思整理活动，正是再次经历科学论证的过程。在此过程中，学生可以查漏补缺，扎实掌握科学实验内容，弥补科学论证认知不足，提高课堂学习效率。

在各组合作归纳实验结论后，教师提出任务：“请大家回想实验过程。想一想，在实验过程中大家提出了哪些观点，使用了什么样的实验方法，是如何操作实验的，以及得到了怎样的结论。在回想的过程中，制作思维导图，展现实验过程。”在任务的驱动下，学生发挥逻辑思维作用，回想实验课学习过程，建立思维导图，系统展现观点、证据，归纳结论。

九、结束语

总而言之，聚焦科学论证的科学实验教学是教师教学的助力。在实施小学科学实验教学时，教师可以结合实验教学内容，立足聚焦科学论证的科学实验教学模型，使学生获得科学论证的机会，扎实掌握科学知识，积累科学论证经验，提高科学实验学习效率。

参考文献

[1] 李嘉欣.聚焦科学论证的小学科学实验课教学的行动研究[D].桂林：广西师范大学，2022.

[2] 邓学梅.小学高年级科学论证能力的培养与测量[D].济南：山东师范大学，2022.

[3] 黄泽玲.基于概念卡通的小学科学论证教学实践研究[D].福州：福建师范大学，2021.

[4] 雍星星.基于TAP的小学科学论证教学模式建构与实践[J].生活教育，2020（11）：77-80.

[5] 任英丽.引领科学论证 培养实证精神：小学科学核心素养的培养[J].天津教育，2020（17）：125-126.

作者简介：陈宝桂（1977.10-），女，福建泉州人，

任教于福建省泉州市德化县实验小学，一级教师，本科学历。