淺談小學(xué)生科學(xué)論證能力的培養(yǎng)

1、淺談小學(xué)生科學(xué)論證能力的培養(yǎng)以“浮力”教學(xué)為例江光華科學(xué)概念是組成科學(xué)知識(shí)的基本單元，是科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。教學(xué)中重視學(xué)生對(duì)基本概念的理解，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)科學(xué)教師和研究者的共識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全球化，社會(huì)、家庭、傳媒、網(wǎng)絡(luò)等對(duì)學(xué)生的影響越來(lái)越大。學(xué)生在正式學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)之前，已經(jīng)通過(guò)多種途徑獲得了對(duì)有關(guān)大自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。這些認(rèn)識(shí)可能是正確的，對(duì)小學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)帶來(lái)積極的作用；但也可能是不全面的，甚至是錯(cuò)誤的，對(duì)其科學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生不良的影響。因此，如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生由已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)知識(shí)的轉(zhuǎn)變即“概念轉(zhuǎn)變”，已經(jīng)成為科學(xué)學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。本文試圖在解析小學(xué)生科學(xué)論證的心理機(jī)

2、制基礎(chǔ)上，以“浮力”教學(xué)為例，嘗試探討促進(jìn)小學(xué)生科學(xué)論證能力發(fā)展的教學(xué)策略，從而有效地提高小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的效益。一、小學(xué)生科學(xué)論證的心理機(jī)制建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)過(guò)程是學(xué)習(xí)者自己的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的建構(gòu)過(guò)程，而建構(gòu)在于學(xué)習(xí)者通過(guò)新舊經(jīng)驗(yàn)的互相作用來(lái)發(fā)展自己的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。在小學(xué)生科學(xué)概念圈的維護(hù)和發(fā)展過(guò)程中，一直有科學(xué)思維和積極心理參與其中。為了使小學(xué)生的前概念順利轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，教師必須全面了解小學(xué)生科學(xué)論證的心理機(jī)制。（一）小學(xué)生科學(xué)論證的主要方式1.聯(lián)想對(duì)比聯(lián)想是把某一類(lèi)事物的共同特征與人們?cè)龅竭^(guò)的概念聯(lián)系起來(lái)，從而獲得新的設(shè)想?？茖W(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中，聯(lián)想起著很大的作用，學(xué)生通過(guò)聯(lián)想能夠更容易

3、掌握科學(xué)概念。同時(shí)，這種方式也指學(xué)生通過(guò)聯(lián)想對(duì)比同一概念內(nèi)的相關(guān)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比來(lái)理解和轉(zhuǎn)變科學(xué)前概念。2.實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生得到感性認(rèn)識(shí)，結(jié)合推理得到正確的理解。這種方式實(shí)際上是先通過(guò)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，然后再?gòu)睦碚摰倪壿嬐评淼贸龊侠淼慕忉專(zhuān)瑥亩棺约侯^腦中原有的錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。它是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以推理為方法的轉(zhuǎn)變方式。3.變式思維變式就是在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)事物屬性的過(guò)程中，不斷變更所提供材料或事例的呈現(xiàn)形式，使本質(zhì)屬性保持穩(wěn)定而非本質(zhì)屬性不斷變化。而概念變式是指對(duì)同一個(gè)概念從所有維度進(jìn)行分析，揭示不同的描述方式間的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)所學(xué)概念，避免對(duì)概念的孤立、機(jī)械的

4、記憶。很多學(xué)生在發(fā)生概念轉(zhuǎn)變時(shí)，能從多角度去考慮問(wèn)題，使其錯(cuò)誤概念得到轉(zhuǎn)變。（二）小學(xué)生科學(xué)論證的認(rèn)知發(fā)展路徑1.漸進(jìn)式發(fā)展路徑這種路徑是由較低的某一認(rèn)知狀態(tài)向相鄰的較高認(rèn)知狀態(tài)的正向遷移過(guò)程，在小學(xué)生科學(xué)概念轉(zhuǎn)變過(guò)程中大部分是這種發(fā)展路徑。2.跳躍式發(fā)展路徑這種路徑是由某一認(rèn)知狀態(tài)跳過(guò)相臨認(rèn)知狀態(tài)向更高認(rèn)知狀態(tài)遷移的過(guò)程。在小學(xué)生科學(xué)概念轉(zhuǎn)變過(guò)程中，有少數(shù)學(xué)生是由此類(lèi)路徑實(shí)現(xiàn)的。他們往往抽象思維能力和推理能力普遍比較高，而且他們的錯(cuò)誤想法不是很深刻，僅僅在某些個(gè)別環(huán)節(jié)上出現(xiàn)問(wèn)題。只要在教學(xué)過(guò)程中給予簡(jiǎn)單的啟發(fā)，學(xué)生經(jīng)過(guò)自己聯(lián)想和推理就很容易將錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。3.滯留式發(fā)展路徑這種路徑

5、用以描述教學(xué)前后學(xué)生認(rèn)知狀態(tài)沒(méi)有變化的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程，在學(xué)生概念轉(zhuǎn)變過(guò)程中沒(méi)有轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)的學(xué)生大部分屬于這種類(lèi)型。在每一認(rèn)知狀態(tài)都有少部分學(xué)生出現(xiàn)滯留，他們對(duì)自己頭腦中的錯(cuò)誤概念根深蒂固，很難轉(zhuǎn)變?cè)懈拍?。二、小學(xué)生科學(xué)論證能力培養(yǎng)的有效策略以“浮力”教學(xué)為例“浮力”概念從物體的沉浮現(xiàn)象開(kāi)始探尋，理解物體沉浮的規(guī)律，繼而研究影響沉浮的變量（體積大小、重量、液體的密度），最后形成適合小學(xué)生年齡特點(diǎn)的有關(guān)沉浮現(xiàn)象的本質(zhì)解釋。為了使學(xué)生頭腦中原有的“浮力”前概念能夠順利地轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，教師必須采取有效的教學(xué)策略，引領(lǐng)學(xué)生構(gòu)建起核心的科學(xué)概念。（一）實(shí)施課前診斷，了解原有認(rèn)知學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前，他們

6、對(duì)這些概念大都有了一定的認(rèn)識(shí)和了解，這種已有的認(rèn)識(shí)和了解即為科學(xué)學(xué)習(xí)中的前概念。前概念在學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)中扮演著非常重要的角色，科學(xué)概念的形成建立在它的前概念基礎(chǔ)之上。當(dāng)科學(xué)概念和前概念比較一致時(shí)，學(xué)生就容易理解；反之，他們就會(huì)覺(jué)得很難。所以在實(shí)際的科學(xué)教學(xué)中，如果教師能夠把握住學(xué)生的前概念，就會(huì)使得教學(xué)有的放矢，就能更好地提高教學(xué)效果。因此，在教學(xué)新知識(shí)之前，教師要采用談話(huà)法、問(wèn)卷調(diào)查法等多種診斷性的測(cè)試方式，全面了解學(xué)生的原認(rèn)知結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于“浮力”，學(xué)生的原有認(rèn)知到底是什么？教學(xué)前，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行了客觀全面的前概念調(diào)查，主要反饋為：“學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，已經(jīng)研究過(guò)影響物體的沉浮的因素

7、，在運(yùn)動(dòng)和力單元的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，對(duì)于重力、拉力等力有了一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)浮力有一定的生活經(jīng)驗(yàn)。但是，五年級(jí)的學(xué)生往往認(rèn)為，浮在水面上的物體，重力等于0，也無(wú)法理解該如何測(cè)量浮力的大小，學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)不能解釋為什么物體在水里會(huì)上浮。”也就是說(shuō)，對(duì)“浮力”概念的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，學(xué)生的認(rèn)識(shí)事實(shí)大多是一個(gè)熟悉的“力”，沒(méi)有形成一個(gè)系統(tǒng)的“浮力“概念。（二）梳理核心概念，把握探究重點(diǎn)隨著小學(xué)科學(xué)教學(xué)改革的不斷深入，對(duì)于“用科學(xué)探究活動(dòng)幫助兒童建構(gòu)科學(xué)概念的途徑與方法”的探討也在不斷深入。而在小學(xué)生科學(xué)概念發(fā)展與轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，核心概念的確立無(wú)疑是至關(guān)重要的。只有確立了核心概念，才能有效地把握住具體概念的組織教學(xué)。如“

8、浮力”概念教學(xué)中，學(xué)生探究活動(dòng)圍繞的核心概念究竟是什么呢？那就是“密度是物質(zhì)固有特性之一，它會(huì)影響物體的沉浮狀況”。同時(shí)，核心概念又在整個(gè)單元的教學(xué)活動(dòng)中分化出若干個(gè)具體概念，每一個(gè)具體概念的教與學(xué)又都是圍繞這個(gè)核心概念開(kāi)展的?！案×Α备拍畹慕虒W(xué)，就是在不斷發(fā)現(xiàn)的事實(shí)中為“物體在水中會(huì)受到浮力的作用，浮力的大小與浸入水中的體積大小有關(guān)”這一具體概念尋求意義的支撐，為核心概念的建構(gòu)服務(wù)。（三）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，引發(fā)認(rèn)知沖突科學(xué)教學(xué)實(shí)踐表明，當(dāng)個(gè)體發(fā)現(xiàn)用已有的知識(shí)不能解釋某一新問(wèn)題或發(fā)現(xiàn)與已有的知識(shí)發(fā)生沖突時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“認(rèn)知沖突”。認(rèn)知沖突能激活學(xué)生大腦中已有的知識(shí)，使學(xué)生對(duì)新信息或原有圖式做出調(diào)整。

9、引起學(xué)生認(rèn)知心理的不平衡，就能激起學(xué)生的求知欲和好奇心，使學(xué)生產(chǎn)生解決這種認(rèn)知沖突獲得心理平衡的動(dòng)機(jī)。科學(xué)教學(xué)中教師要借助一定的教學(xué)手段，創(chuàng)設(shè)有效的問(wèn)題情景，引發(fā)學(xué)生積極的認(rèn)知沖突和科學(xué)思維，逐步走上科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的正確軌道。因此，在“浮力”概念的教學(xué)過(guò)程中，教師要將“浮力”置于“運(yùn)動(dòng)和力”的情景中讓學(xué)生進(jìn)行重新思考。教師可以組織學(xué)生開(kāi)展班級(jí)拔河比賽，引導(dǎo)學(xué)生從對(duì)撥河中“力”的感受開(kāi)始，喚醒學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)撥河比賽過(guò)程中兩邊靜止不動(dòng)時(shí)，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生兩邊拉力相等的事實(shí)認(rèn)識(shí)。接著，讓學(xué)生分析用手提起塑料桶并靜止在空中時(shí)，“拉力重力”的遷移。這樣的情景創(chuàng)設(shè)，不但暴露了學(xué)生與“力”相關(guān)的前概念，也為學(xué)

10、生對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下“浮力重力”的認(rèn)識(shí)作了很好的遷移，為學(xué)生的科學(xué)概念轉(zhuǎn)變奠定了堅(jiān)實(shí)的認(rèn)知基礎(chǔ)。（四）優(yōu)化活動(dòng)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)概念生成序號(hào)結(jié)構(gòu)性探究活動(dòng)活動(dòng)承載的具體科學(xué)概念1用手把小木塊壓入水中，體驗(yàn)手的感覺(jué)浮力可以通過(guò)手去感知2測(cè)量小木塊靜止在水中時(shí)受到的重力水對(duì)浸入其中的物體有一個(gè)向上托的力，叫浮力；當(dāng)物體靜止浮在水面上時(shí)，浮力的大小等于重力3測(cè)量小木塊在水里受到的浮力當(dāng)用手將物體往下壓時(shí)，浮力等于重力加上壓力4探究小木塊在水里受到的浮力與浸入水中體積的關(guān)系浮力的大小與物體進(jìn)入水中的體積（排開(kāi)的水量）有關(guān)科學(xué)探究活動(dòng)間的結(jié)構(gòu)性是科學(xué)教學(xué)的基本支架，其目的是讓學(xué)生在活動(dòng)中經(jīng)歷科學(xué)、感受科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)，

11、理解活動(dòng)間的結(jié)構(gòu)及相互作用是學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念的前提條件。全國(guó)著名小學(xué)科學(xué)特級(jí)教師喻伯軍老師曾指出：“一個(gè)活動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)價(jià)值，二個(gè)活動(dòng)產(chǎn)生兩個(gè)價(jià)值，活動(dòng)與活動(dòng)之間的聯(lián)系、活動(dòng)與活動(dòng)之間的相互作用產(chǎn)生第三個(gè)價(jià)值！”因此，如何優(yōu)化科學(xué)探究活動(dòng)間的結(jié)構(gòu)是幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。如在“浮力”概念教學(xué)中，教師可以整理出如下“探究活動(dòng)與科學(xué)概念”間的邏輯關(guān)系：通過(guò)對(duì)教學(xué)過(guò)程中探究活動(dòng)與活動(dòng)承載的概念內(nèi)涵進(jìn)行分析，可以看出每一個(gè)活動(dòng)的前后是充滿(mǎn)聯(lián)系的。那么，如何實(shí)現(xiàn)探究活動(dòng)間的有序連接呢？在教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中，“浮力”概念教學(xué)可以通過(guò)四個(gè)有結(jié)構(gòu)的探究活動(dòng)去開(kāi)展，不斷引領(lǐng)學(xué)生探究體驗(yàn)，建構(gòu)起“浮力”具體概念及其相互關(guān)系。每一個(gè)活動(dòng)都有特定的關(guān)于“浮力”的概念內(nèi)涵承載，每后一個(gè)活動(dòng)所承載的概念內(nèi)涵又是豐富前一個(gè)活動(dòng)所獲得的概念。可以形象地說(shuō)，課堂教學(xué)中的科學(xué)探究這艘“船”上裝載著一個(gè)個(gè)具體科學(xué)概念的內(nèi)涵，學(xué)生在探究中正是沿著一個(gè)個(gè)活動(dòng)承載的概念內(nèi)涵指向的箭頭，從前概念的“此岸”通向科學(xué)概念的“彼岸”。總之，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生的前概念不能全盤(pán)否定