基于科学论证思维培养的初中科学教学策略 &nbsh1; 基于科学论证思维培养的初中科学教学策略* 沈伟云|浙江省嵊州市教育体育局教研室 科学论证是以科学知识为中介，积极面对问题，对所获得的数据资料进行解释和说明，提出自己的论点，反思自己和别人论点的不足并提出反论点，同时能反驳他人的质疑和批判的高级思维能力[1]。美国《K-12科学教育框架》明确将“基于证据进行论证”作为必不可少的科学实践活动。《普通高中物理课程标...
沈伟云|浙江省嵊州市教育体育局教研室
科学论证是以科学知识为中介，积极面对问题，对所获得的数据资料进行解释和说明，提出自己的论点，反思自己和别人论点的不足并提出反论点，同时能反驳他人的质疑和批判的高级思维能力[1]。美国《K-12科学教育框架》明确将“基于证据进行论证”作为必不可少的科学实践活动。《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》专门把科学论证作为科学思维的重要组成部分，并提出了较为明确的教学要求。
当前的初中科学课程缺乏对科学论证思维培养的要求，教学实践中多是指向对科学结论的理解而不是论证，学生证据意识不足，忽视科学推理过程，“据理力争”式的反驳较为罕见，科学论证思维尚处于隐性渗透之中。因此，学生科学论证思维的培养已刻不容缓。
若要显性地培养学生的科学论证思维，教师就应在学生习得一定理论知识的基础上积极开展教学实践。如教师可在认真学习、研究图尔敏论证模式的基础上，结合初中科学教学实际，建构符合初中生认知规律的科学论证模式（如图1）。
图1 初中科学的科学论证模式
教师要创设真实的问题情境，引导学生思考、讨论，提出自己的主张，然后通过自主 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实验等方式去寻找现象和数据等证据，并根据科学概念和规律分析推理。教师还要鼓励并引导学生针对主张、证据、推理过程提出质疑，进行反驳，乃至提出新的主张，在推理解释的基础上作出新的判断，从而形成正确的主张。
归谬法是人们常用的一种论证方法，它首先假设对方的论点是正确的，然后从这一论点中加以引申、类比、推论，从而得出极其荒谬可笑的结论来，以驳倒对方的论点。前概念是指学生在正式学习科学概念前，基于自己的生活经验而对事物形成的一定观点。若前概念与科学概念相一致，则可成为新的知识的生长点；若与科学概念相悖，则可通过归谬法，推导出前概念的错误原因，加深对科学概念的正确理解[2]，培养科学论证思维。
如在初学电路时，学生会形成“电流经过灯泡以后，会逐渐减小”的前概念。教师可引导学生 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 ：把2只规格相同的小灯泡串联起来，在小灯泡靠近电源负极的一侧串联2只电流表，测出电流大小。按照归谬法，应是近电源负极的灯泡比前一只灯泡暗、近电源负极的电流表示数小，而实际是小灯泡亮度相同、电流表示数相同，由此可论证前概念是错误的。
又如在学习光的反射时，学生会形成“人能看到物体是由于眼睛发出的光照射到物体上”的前概念。教师可让学生在黑暗的房间内观察物体，让学生形成“伸手不见五指”的实践体验。而按照归谬法推断，人眼应该能观察到物体，而实际却看不见物体，由此可论证前概念是错误的，促使学生形成“人眼能观察到物体是由于物体发出或反射的光导致的”这一科学概念。
在运用归谬法辨析前概念的过程中，学生不仅可以改变错误的前概念，深度理解和建构正确的科学概念，而且可以培养科学论证思维，发展批判性思维品质。
科学史实是初中科学教材内容的重要组成部分，科学史是一部不断探究、论证科学规律的历史。教师基于科学史开展论证式教学，可以使学生经历科学家建构理论知识的过程，即评价资料、提出主张、为主张进行辩驳等，增强对科学本质的理解。
如原子结构模型的发展经历了道尔顿实心球、葡萄干蛋糕、卢瑟福行星、玻尔量子化、现代电子云模型等阶段。教师可提供阅读资料，并以视频动态展示卢瑟福行星模型，然后对著名的α粒子轰击金箔实验提出如下问题，引导学生论证、批判。
（1）哪个证据否定了道尔顿“原子都是不能再分的粒子”模型主张？（1897年汤姆生发现了电子）
（2）哪个实验现象可驳斥汤姆生“正负电荷均匀分布”模型主张？（极少数α粒子发生较大的偏转甚至像是被金箔弹了回来）
（3）绝大多数α粒子穿过金箔后方向不变说明了什么观点？（原子核很小，原子内部有很大的空间）
（4）极少数α粒子发生较大的偏转甚至像是被金箔弹了回来说明了什么？（原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部）
又如在探究物体运动的原因时，教师可先呈现伽利略设计的理想斜面实验，让学生观察到球沿斜面向下滚动时速度变大，从最低处沿斜面向上滚动时速度变小。然后改变实验装置，如减小右侧斜面的倾角后，小球可以滚动得远一些，把右侧斜面放平时，小球可以滚得更远。在开展实验时，教师可设置如下问题。
（1）小球在左右两侧的斜面高度一样吗？（不一样）
（2）小球在右侧高度为什么比左侧低？为什么在水平面滚动时会停下来？（小球受到摩擦阻力的作用）
（3）假如接触面是光滑斜面，那么小球将怎样运动？（小球在右侧斜面的高度与左侧一样，在水平面上一直做匀速直线运动）
教师可告诉学生，早在400多年前，伽利略就是用这样的斜面理想实验，通过科学推理，形成“球不受力作用会一直做匀速直线运动”的证据，并以该证据有力地反驳了亚里士多德“运动需要力来维持”的观点。
阅读科学史实，学生能领略到经典实验的科学魅力，以及科学家勇于探索的科学精神。教师可对教材中的科学史实进行适当的拓展，引导学生基于科学家的视角提出主张、开展论证，鼓励学生勇于质疑，提出自己的观点，从而加深对科学概念的理解，领悟科学论证思维的本质。
社会性科学议题是指由于科学、技术与社会之间错综复杂关系所引发的一些争议性的科学议题[3]。社会性科学议题是学生开展科学论证活动的良好的“问题情境”之一。教师可引导学生搜集证据，形成自己的主张，并在辩论活动中提出基于证据的反驳，这有利于培养学生的批判质疑思维。
如浙教版义务教育教科书《科学》七年级下册第74页“光污染”条中指出：“大城市高层建筑的玻璃幕墙会产生很强烈的镜面反射，使局部地区气温升高，同时强烈的反射光使人双目难睁，影响车辆行驶和行人的安全。”
学生阅读了这则材料后，一下子就对玻璃幕墙产生了负面的认识。那么玻璃幕墙究竟是有利还是有弊呢？为此，教师可组织学生开展辩论，要求学生通过采访建筑师、查阅资料、实地踏勘等方式搜集资料，论证自己的主张。
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