张骏

【摘 要】科学思维是科学核心素养的重要方面，也是科学学科最本质的特征，其重要性毋庸置疑。如何发展学生的科学思维能力？其路径和策略众说纷纭，然而，真正发展学生科学思维能力的现状却不容乐观。本文试着从科学思维要素中的科学论证这一角度，以具体课例来阐述如何促进学生科学思维能力的发展。

【关键词】科学论证 主张 证据 推理 科学思维

一、科学课上学生的思考

科学核心素养包括科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流和科学态度与责任等四个方面。新课标的设计思想和研制基础之一便是思维的科学教学，认为科学思维是科学学科最本质的特征，科学教学要实施基于思维的科学探究。由此可见，学生科学思维能力的发展在科学核心素养及科学课堂教学中的重要性。

大多数科学教师已经意识到在科学课堂上要让学生动手操作，通过做中学，经历科学探究的过程，而随之带来的便是热热闹闹的动手做的课堂。可细细想来，学生做是做了，学到什么了呢？下面举例说明：

“磁铁的两极”是苏教版科学二年级下册《玩磁铁》单元的第二课。第一课是“磁铁的吸力”，学生已经在第一课中知道了磁铁可以吸引铁、镍一类的物质，磁铁具有隔空吸铁、隔物吸铁、传递磁性等特点。而这一课是在此基础上继续研究磁铁，让学生能发现磁铁更多的特点：第一，磁铁有的地方磁力大，有的地方磁力小，磁力最大的部分叫磁极;第二，磁铁指南的一端叫南极，用“S”表示，指北的一端叫北极，用“N”表示;第三，磁铁的磁极相互靠近，同极相斥，异极相吸。

教师在教学时，通过复习引出问题：上节课，我们研究了磁铁的一些特性，磁铁还有哪些特别的地方呢？我们继续来研究。接下来，教师带着学生用磁铁去吸大头针，发现磁铁的两端吸得最多，从而引出磁极的概念;再把磁铁悬挂起来，让其自由转动，静止时发现一端指南，一端指北，进而让学生认识磁铁的南极和北极;最后用两块磁铁相互靠近，引导学生发现相同磁极排斥，不同磁极吸引。

上述案例看似是教师带着学生充分地动手实验，并且得出了应有的科学结论，可如果细细调查和深究，我们会发现，很多学生在幼儿园或者在家里都做过这些活动，课堂上只不过是再重复一次罢了，而且不会出现错误的结果。在整个活动中，学生只是机械地动手操作，脑袋中并没有探究，缺少了动脑思考的机会。学生更多的是对实验器材情有独钟，对纯粹的“玩”感兴趣，他们只是乐于摆弄材料，在教师的“引诱”下急于得出答案，完成教师布置的任务，而不是对一个问题进行细致的思考或揭示现象中存在的一些因果关系。经过一段时间的“探究”，学生的认识还是停留在原先的水平，其学习或者思考并没有真正发生。这只是我们科学课堂上的一个缩影。一位英国科学教师的研究或许可以给学生是否在思考提供一些考量的标准：（1）动手实验是否与先前的经验联系起来;（2）是否基于原有知识作出预测;（3）是否观察并寻找所观察到的结果的原因;（4）是否提问，尤其是以能够引发进一步探究的形式进行提问。

二、有思考才有思维

科学探究学习非常注重思维的参与，在探究活动中，“为何做”“怎么做”“做出了什么”“说明了什么”等思维活动，包括对探究问题的目标指向的认识、探究过程的设计、探究方法的选择、探究证据的收集、探究结果的分析等理性思维的参与。这种以“思中做，做中思”为特征的思维参与的过程，是“探究”的属性中较易被人忽略而又最值得重视的一个属性，甚而言之，是“探究”的本质属性。科学思维的形成和科学方法的习得，是学生进行探究学习的更高境界。

没有足够的练习，认知或者任何类型的技能就没有足够的机会发生和发展。一个总是练习打字的人，不会自动拥有写出一部最伟大文学作品的写作技能。同样，头脑中没有足够的思考，根本谈不上思维的训练。和学习其他的技能一样，思维技能也需要在频繁的实践中发展。当教师只是提供了许多在低水平上进行心理操作的练习时，学生便只能精通这些更为初级的任务。可对我们而言不幸的是，很多教师确实只是在让学生进行简单的低级的动作技能练习，表现这些低水平技能的能力并没有转换成思维的高水平任务。有思考才有思维，而如今科学课堂中学生缺乏思考的现象比比皆是，那学生的思维状况就可想而知了。

三、在科学论证中促进科学思维的发展

如何促进学生科学思维的发展，让学生的思维真正发生呢？课标明确指出，科学思维与创新主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。科学论证已经成为我国科学课程改革的热点，但科学课堂对在科学论证中促进科学思维发展的实证研究还比较欠缺。

（一）科學论证的定义

论证是科学共同体围绕同一论题，收集证据并运用一定的论证方法解释、评价自己及他人的观点，促进思维的交锋，最终达成双方可接受结论的活动。科学论证就是围绕自然相关问题展开的论证，是科学家建构和确认知识过程的典型的实践活动，也是学生形成科学核心素养的重要途径。学生在面对科学问题情境时，能基于所获得的资料对科学问题进行解释说明，产生个人主张并进行合理辩护，能考虑到相竞争观点的不足并提出反驳，进而重新评估自己最初的主张。

（二）在科学论证中促进科学思维能力的发展的策略

基于对科学论证的解读，笔者将从科学论证的角度来重新架构“磁铁的两极”一课的教学，通过不断地建立主张、寻找证据、推理解释等科学论证过程，来真正促进学生科学思维能力的发展。

1.第一次论证——置身具体的情境，建立因果联系，引出初步的主张冲突

教师通过播放“条形磁铁吸引钢珠”的视频，让学生观察小钢珠在条形磁铁的不同位置的运动状态，引发真实的问题：怎么会有这样的现象呢？从而聚焦到磁铁各个部分的磁力可能大小不一样的知识点。学生通过观察到的现象，提炼出不同的主张，而不同的主张是基于相同事实现象的不同思考，这就培养了学生基于事实证据提出主张的习惯。正是由于主张不同，学生才会觉得有论证的必要性和迫切性。论证的对话意义就在于此，强调论证的说服和不同主张之间的互动。在初步建立主张的时候，学生的思维就开始发生了，他们通过现象，与可能的原因建立起因果联系。

有了初步的主张后，笔者没有直接让学生动手操作，而是组织学生讨论可以怎么做才能证明自己的想法，也就是想办法设计实验方案，寻找证据来支持自己的主张。在这里，我们发现，学生经过引导，生发了很多方案，虽然方法不同，但都指向用比较磁力大小的方法来支持自己的主张。在汇报实验结果的时候，大多数学生都能发现中间的磁力小，其理由是根本吸不起来钢珠，这也就否定了“中间磁力大”这样的主张。但在实际教学中，笔者发现学生又生成了一個新的主张冲突，即一方认为红色部分磁力大，另一方认为蓝色部分磁力大。不能说哪个是错的，因为他们都有证据来支持，他们发现有的钢珠更容易滚向红色的一头，而有的钢珠更容易滚向蓝色的一头。这恰恰是学生在不知结果的情况下，基于自己的证据所建立起来的新主张，这样的主张更真实，更接近科学探究。在相持不下的情况下，笔者用磁性传递的结果来引导学生思考发现，两端磁力有大小（这更多是因为磁铁本身的原因），但和中间位置相比较，就显得很大了，从而帮助学生建立磁极磁力大的概念。在这个环节中，学生始终是根据实验收集的证据来说话，支持自己或反对他人的主张，其科学思维一直是存在着的。

2.第二次论证——利用建构的概念，寻找证明依据，诱发新生的主张冲突

在建立磁极概念之后，笔者让学生判断蹄形、椭球形、球形三种不同形状的磁铁是否有磁极。这个环节，又会诱发新生的主张冲突，如有的学生认为椭球形磁铁的磁极在两头（这是跟条形磁铁进行的类比推断），有的学生认为在中间（生活中的经历），有的学生认为球形磁铁的磁极不好找，可能到处都是……正因为不确定，才有了更多的可能，学生才会主动想办法找证据寻求答案。在寻找是否有磁极之前，学生头脑中已经有了自己的主张，即有没有磁极、在哪里、可以怎么去找等。学生带着问题和想法去操作，这样的活动才是具有思维含量的。在这里，学生就会调动已有的知识和经验来设计实验，最后发现通过不同的方法搜集到的证据，都能得到一个相同的结果。学生会将结果与原先的想法进行比照，进而发现自己或者他人的想法是否正确，最终建立更高层次的概念，即不同形状的磁铁都有磁极，并且是两个。这也是对磁极概念认识的进一步提升。学生经历的是类比推断的论证方法，进一步实践了科学论证的过程。

在确定磁铁都有两个磁极后，笔者再次引发学生思考：磁铁的两个磁极会不会一样呢？也就是两极的特性是否相同，探究发现磁极之间的相互作用。在这个环节，笔者重点引导学生找到磁极与磁极之间不同的靠近方法，对不同的方法进行分类整理，从而归纳总结出规律，尽可能让学生寻找到所有可能的方法来作为证据，支撑自己的主张，最后，通过归类总结出相互作用的规律。这也是磁极概念的第三个层次——磁铁的两个磁极是不同的，以此深化学生对科学论证的认识。

3.第三次论证——借助结构的材料，对比相似之处，达成最终的主张一致

最后，笔者通过一个拓展延伸环节，利用断成两截的磁铁，引发学生新的思考：残缺的磁铁还有两个磁极吗？使学生再次建立新的主张。这里基本上会形成两种观点：一种是只有原先的一端是磁极，断开的一端不是;另一种是还有两个磁极。同样，笔者让学生想办法来证明自己的主张。如何去寻找证据来支持自己的想法呢？学生自然会调用所学知识来解决问题，用磁极的磁力最大的知识，或者用磁极相互作用的规律的知识，这既是对所学知识的巩固，又是对知识的反思和迁移。通过与先前实验结果的对比，学生会发现它们的相似之处，即无论什么样的磁铁，无论完整还是残缺的磁铁，都有两个磁极，并且它们是成对存在的。至此，最终达成主张的一致，即成功建构“磁铁总是同时存在着两个不同的磁极，相同的磁极相斥，不同的磁极相吸”这一科学概念。

综上，笔者通过创设具体的问题情境，引发学生对磁铁磁力大小的认知冲突，进而引发学生不断对自己或他人的主张进行支持或反驳。整个科学论证过程层层递进，从示范体验到实践运用，环环相扣。学生的科学思维活动伴随其中，其科学思维也不断深刻。因此，学生形成了对磁极的科学全面的认识，建构了科学概念，实现了“活动”与“知识”“思维”的统一与平衡。学生不仅收获了科学概念，还有科学概念的学习历程和思维方式。这样的科学论证，帮助学生发展了科学探究能力，促进了学生对科学概念的转变与理解，提升了学生的比较、类比、分析、综合、推理、批判等科学思维能力，为发展学生的科学核心素养打下了坚实的基础。

【参考文献】

王星乔，米广春.论证式教学：科学探究教学的新图景[J].中国教育学刊， 2010（10）.