淺談小學生科學論證能力的培養(yǎng)

1、淺談小學生科學論證能力的培養(yǎng)以“浮力”教學為例江光華科學概念是組成科學知識的基本單元，是科學知識結構的基礎。教學中重視學生對基本概念的理解，已經成為世界范圍內科學教師和研究者的共識。隨著科學技術的迅猛發(fā)展和經濟發(fā)展的全球化，社會、家庭、傳媒、網絡等對學生的影響越來越大。學生在正式學習科學知識之前，已經通過多種途徑獲得了對有關大自然現(xiàn)象的認識。這些認識可能是正確的，對小學生科學學習帶來積極的作用；但也可能是不全面的，甚至是錯誤的，對其科學學習產生不良的影響。因此，如何實現(xiàn)學生由已有知識經驗到科學知識的轉變即“概念轉變”，已經成為科學學習研究領域的一個重要課題。本文試圖在解析小學生科學論證的心理機

2、制基礎上，以“浮力”教學為例，嘗試探討促進小學生科學論證能力發(fā)展的教學策略，從而有效地提高小學科學課堂教學的效益。一、小學生科學論證的心理機制建構主義學習理論認為，學習過程是學習者自己的知識經驗的建構過程，而建構在于學習者通過新舊經驗的互相作用來發(fā)展自己的知識經驗。在小學生科學概念圈的維護和發(fā)展過程中，一直有科學思維和積極心理參與其中。為了使小學生的前概念順利轉變?yōu)榭茖W概念，教師必須全面了解小學生科學論證的心理機制。（一）小學生科學論證的主要方式1.聯(lián)想對比聯(lián)想是把某一類事物的共同特征與人們曾遇到過的概念聯(lián)系起來，從而獲得新的設想?？茖W概念轉變教學中，聯(lián)想起著很大的作用，學生通過聯(lián)想能夠更容易

3、掌握科學概念。同時，這種方式也指學生通過聯(lián)想對比同一概念內的相關問題，通過對比來理解和轉變科學前概念。2.實驗推導實驗推導是通過實驗使學生得到感性認識，結合推理得到正確的理解。這種方式實際上是先通過實驗產生感性認識，然后再從理論的邏輯推理得出合理的解釋，從而使自己頭腦中原有的錯誤概念轉變?yōu)榭茖W概念。它是以實驗為基礎，以推理為方法的轉變方式。3.變式思維變式就是在引導學生認識事物屬性的過程中，不斷變更所提供材料或事例的呈現(xiàn)形式，使本質屬性保持穩(wěn)定而非本質屬性不斷變化。而概念變式是指對同一個概念從所有維度進行分析，揭示不同的描述方式間的內在聯(lián)系，讓學生從本質上認識所學概念，避免對概念的孤立、機械的

4、記憶。很多學生在發(fā)生概念轉變時，能從多角度去考慮問題，使其錯誤概念得到轉變。（二）小學生科學論證的認知發(fā)展路徑1.漸進式發(fā)展路徑這種路徑是由較低的某一認知狀態(tài)向相鄰的較高認知狀態(tài)的正向遷移過程，在小學生科學概念轉變過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知狀態(tài)跳過相臨認知狀態(tài)向更高認知狀態(tài)遷移的過程。在小學生科學概念轉變過程中，有少數(shù)學生是由此類路徑實現(xiàn)的。他們往往抽象思維能力和推理能力普遍比較高，而且他們的錯誤想法不是很深刻，僅僅在某些個別環(huán)節(jié)上出現(xiàn)問題。只要在教學過程中給予簡單的啟發(fā)，學生經過自己聯(lián)想和推理就很容易將錯誤概念轉變?yōu)榭茖W概念。3.滯留式發(fā)展路徑這種路徑

5、用以描述教學前后學生認知狀態(tài)沒有變化的認知發(fā)展過程，在學生概念轉變過程中沒有轉變過來的學生大部分屬于這種類型。在每一認知狀態(tài)都有少部分學生出現(xiàn)滯留，他們對自己頭腦中的錯誤概念根深蒂固，很難轉變原有概念。二、小學生科學論證能力培養(yǎng)的有效策略以“浮力”教學為例“浮力”概念從物體的沉浮現(xiàn)象開始探尋，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），最后形成適合小學生年齡特點的有關沉浮現(xiàn)象的本質解釋。為了使學生頭腦中原有的“浮力”前概念能夠順利地轉變?yōu)榭茖W概念，教師必須采取有效的教學策略，引領學生構建起核心的科學概念。（一）實施課前診斷，了解原有認知學生在學習科學概念之前，他們

6、對這些概念大都有了一定的認識和了解，這種已有的認識和了解即為科學學習中的前概念。前概念在學生的科學學習中扮演著非常重要的角色，科學概念的形成建立在它的前概念基礎之上。當科學概念和前概念比較一致時，學生就容易理解；反之，他們就會覺得很難。所以在實際的科學教學中，如果教師能夠把握住學生的前概念，就會使得教學有的放矢，就能更好地提高教學效果。因此，在教學新知識之前，教師要采用談話法、問卷調查法等多種診斷性的測試方式，全面了解學生的原認知結構。例如，對于“浮力”，學生的原有認知到底是什么？教學前，教師對學生進行了客觀全面的前概念調查，主要反饋為：“學生在學習本節(jié)內容之前，已經研究過影響物體的沉浮的因素

7、，在運動和力單元的學習基礎上，對于重力、拉力等力有了一定的認識，對浮力有一定的生活經驗。但是，五年級的學生往往認為，浮在水面上的物體，重力等于0，也無法理解該如何測量浮力的大小，學生已有的經驗不能解釋為什么物體在水里會上浮?！币簿褪钦f，對“浮力”概念的學習起點，學生的認識事實大多是一個熟悉的“力”，沒有形成一個系統(tǒng)的“浮力“概念。（二）梳理核心概念，把握探究重點隨著小學科學教學改革的不斷深入，對于“用科學探究活動幫助兒童建構科學概念的途徑與方法”的探討也在不斷深入。而在小學生科學概念發(fā)展與轉變的過程中，核心概念的確立無疑是至關重要的。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。如“

8、浮力”概念教學中，學生探究活動圍繞的核心概念究竟是什么呢？那就是“密度是物質固有特性之一，它會影響物體的沉浮狀況”。同時，核心概念又在整個單元的教學活動中分化出若干個具體概念，每一個具體概念的教與學又都是圍繞這個核心概念開展的。“浮力”概念的教學，就是在不斷發(fā)現(xiàn)的事實中為“物體在水中會受到浮力的作用，浮力的大小與浸入水中的體積大小有關”這一具體概念尋求意義的支撐，為核心概念的建構服務。（三）創(chuàng)設問題情景，引發(fā)認知沖突科學教學實踐表明，當個體發(fā)現(xiàn)用已有的知識不能解釋某一新問題或發(fā)現(xiàn)與已有的知識發(fā)生沖突時，就會產生“認知沖突”。認知沖突能激活學生大腦中已有的知識，使學生對新信息或原有圖式做出調整。

9、引起學生認知心理的不平衡，就能激起學生的求知欲和好奇心，使學生產生解決這種認知沖突獲得心理平衡的動機?？茖W教學中教師要借助一定的教學手段，創(chuàng)設有效的問題情景，引發(fā)學生積極的認知沖突和科學思維，逐步走上科學概念轉變的正確軌道。因此，在“浮力”概念的教學過程中，教師要將“浮力”置于“運動和力”的情景中讓學生進行重新思考。教師可以組織學生開展班級拔河比賽，引導學生從對撥河中“力”的感受開始，喚醒學生的生活經驗。當撥河比賽過程中兩邊靜止不動時，學生就會產生兩邊拉力相等的事實認識。接著，讓學生分析用手提起塑料桶并靜止在空中時，“拉力重力”的遷移。這樣的情景創(chuàng)設，不但暴露了學生與“力”相關的前概念，也為學

10、生對靜止狀態(tài)下“浮力重力”的認識作了很好的遷移，為學生的科學概念轉變奠定了堅實的認知基礎。（四）優(yōu)化活動結構，促進概念生成序號結構性探究活動活動承載的具體科學概念1用手把小木塊壓入水中，體驗手的感覺浮力可以通過手去感知2測量小木塊靜止在水中時受到的重力水對浸入其中的物體有一個向上托的力，叫浮力；當物體靜止浮在水面上時，浮力的大小等于重力3測量小木塊在水里受到的浮力當用手將物體往下壓時，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系浮力的大小與物體進入水中的體積（排開的水量）有關科學探究活動間的結構性是科學教學的基本支架，其目的是讓學生在活動中經歷科學、感受科學、學習科學，

11、理解活動間的結構及相互作用是學生建構科學概念的前提條件。全國著名小學科學特級教師喻伯軍老師曾指出：“一個活動產生一個價值，二個活動產生兩個價值，活動與活動之間的聯(lián)系、活動與活動之間的相互作用產生第三個價值！”因此，如何優(yōu)化科學探究活動間的結構是幫助學生實現(xiàn)科學概念轉變的關鍵。如在“浮力”概念教學中，教師可以整理出如下“探究活動與科學概念”間的邏輯關系：通過對教學過程中探究活動與活動承載的概念內涵進行分析，可以看出每一個活動的前后是充滿聯(lián)系的。那么，如何實現(xiàn)探究活動間的有序連接呢？在教學活動過程中，“浮力”概念教學可以通過四個有結構的探究活動去開展，不斷引領學生探究體驗，建構起“浮力”具體概念及其相互關系。每一個活動都有特定的關于“浮力”的概念內涵承載，每后一個活動所承載的概念內涵又是豐富前一個活動所獲得的概念。可以形象地說，課堂教學中的科學探究這艘“船”上裝載著一個個具體科學概念的內涵，學生在探究中正是沿著一個個活動承載的概念內涵指向的箭頭，從前概念的“此岸”通向科學概念的“彼岸”?？傊谛W科學教學過程中，教師對學生的前概念不能全盤否定