培养学生推理论证思维的教学策略

推理论证是科学思维的重要组成部分，是科学课程标准强调学生要着重发展的一种能力。科学教学不仅要进行科学概念的教学，还应通过一系列教学活动引导学生有据推理、有效论证，发展他们的推理论证能力。

五年级《光的传播》一课中，教材针对生活中光的传播现象，引导学生实验探究光在空气中是如何传播的，他们基于直观的激光光束实验和带孔纸板的验证性实验，最终得出“光在空气中沿直线传播”这个科学概念。实际教学中，学生进入真实的生活情境，结合生活经验，运用演绎推理的方法提出观点，设计方案，寻找证据证明观点，并将前面的推理论证过程进行迁移，最后运用归纳推理的方法形成科学概念。这样教学，不仅有利于学生建构科学概念，而且有利于培养他们的推理论证思维。

一、问题猜测，展开有据推理

科学概念的教学往往以问题为切入口，学生通过问题的解决来建构相应的概念。问题通常是在真实情境中产生的，教师可以创设生活化的情境，调动学生的思维积极性。面对问题，学生会进行思考，产生想法，但这并不是毫无依据的推理，它往往建立在一定的生活经验或感知体验之上，即有据的推理。

在本课教学中，教师精心准备了一段视频，呈现了阳光穿过林间空隙、透过云层、照进房间等场景。教师提问：“在这些不同的场景中，你看到了什么相同的地方吗？”将学生的思维聚焦到光的行进路线上。然后，教师出示一个手电筒、一块塑料片，并演示将手电筒打开，光照在塑料片上，继续提问：“刚才我们在视频中看到了阳光的行进路径，请你想一想，手电筒发出的光是沿着怎样的路径传播的？”这里，教师并不急于让学生回答，而是让他们先用简单明了的图示呈现自己的想法，并说出依据。

教学片段

师：老师发现同学们画的都不太一样，下面请大家说说自己的想法。

生：我的想法是光的传播路径是一条直线，依据是手电筒发出的光投到了塑料板上，形成了光圈，光圈看起来和手电筒发光的位置在同一个水平面上，所以我认为光沿直线传播（如图1-a）。

师：你说得有理有据。其他同学是怎么想的呢？

生：我也觉得光是沿直线传播的。但是我看到塑料板上有一块圆形的光斑，我就觉得手电筒发出的光应该不止一道光线，而是由很多道光线组成的光束，所以我是这样画的（如图1-b）。

师：还有其他同学想发表意见吗？

生：我觉得光照得越远，范围越大，因为我看到路灯虽然发光的面积很小，但是它可以照亮路上很大一片范围（如图1-c）。

师：你觉得它的路径是怎样的？

生：我觉得它的路径是直线。

师：但是你画的不太像呢！在这几种不同的画法中，你们觉得哪一种更符合你的想法呢？

生：我觉得第二位同学画得更符合我的想法。

师：最后一幅图为什么不可以呢？

生：我觉得不够严谨。我们通过一些依据认为光是沿直线传播的，但是这位同学画的路径是弯曲的。

学生画的光的传播路线看起来有一些差异，但真实的想法却又比较接近，并说得有理有据，最终全班形成了较为一致的观点：手电筒发出的光在空气中是沿直线传播的。

二、多维探究，强化证据意识

在科学教学中，有的教师会直接告诉学生怎么做，通过实验活动及现象让他们得出结论。可这样的活动往往停留在浅层次的动手上，导致学生缺乏内在的学习动机，不利于科学思维的发展。教师应引导学生从不同的维度开展深度探究，从而搜集充分的证据来支持自己的主张。在这个过程中，学生会变被动学习为主动探究，进一步增强证据意识。

当学生基于问题形成自己的观点后，教师可以这样引导学生：“如果我们观察到现象并对它作出解释时，通常就应该用证据让别人信服我们的观点，你能设计实验来证明自己的想法吗？”学生讨论实验思路，有的想到利用设置障碍物的方法检查光的传播路径是不是直线，有的想到观察光能通过直的还是弯的塑料管……这时，教师提供实验材料：3张在同样位置打小孔的纸板、一根可弯可直的塑胶软管、手持喷雾器等。学生先独立思考，设计方案，然后小组内讨论推选出实验方案，最后确定了三种实验方案（如图2），并对每种方案中可能观察到的现象及能得出的推想充分讨论。

教学片段

师：哪个组先来分享一下你们组推选出来的方案？

组4：我们选择用喷雾器进行实验（如图2-a）。我们的方案是把手电筒打开，照在塑料片上，然后在中间用喷雾器喷雾，这样就能非常清楚地看见光的走向。

师：你的意思是这个方案能让我们看到光的行进路线到底是不是直线，是吗？老师给你这个方案起个名字叫喷雾法。其他小组对这个方案有补充吗？

组5：要多喷一点，仔细观察光的传播路径，而不是看水雾的样子。

师：说得很好，还有其他方案吗？

组3：我们选择的是塑胶软管，先把管子拉直，把手电筒对准塑胶软管，让光线从塑胶软管中射出去，在另一头放置纸板，如果在纸板上形成光圈，说明光是沿直线传播的（如图2-b）。然后把塑胶软管自由弯曲，再把手电筒对准塑胶软管口，如果还是可以在纸板上形成光圈，说明光不是沿直线传播的。

师：说得非常清楚，你能给你们的方法起个名字吗？

组3：管子变形法。

师：我们有两种方案了，还有其他方案吗？

组2：我们的方法要用到3张带孔纸板、塑料片和手电筒（如图2-c）。首先把3张带孔纸板立起来，使孔在同一水平位置，再把塑料片放在3张带孔纸板的后面，如果手电筒的光成功通过3张带孔纸板射到后面的塑料片上，并且塑料片上的光斑对准小孔的位置，这样就能说明光是沿直线传播的，否则就说明光不是沿直线传播的。

师：有补充吗？

组6：我们小组是一样的方案，我们觉得还可以把其中一张纸板往旁边移一点，如果光还是能从几个小孔穿过照在塑料板上的话，就说明光不是沿直线传播的，如果不能穿过去就说明光是沿直线传播的。

师：哦，这样就更严谨了！你们组能给这个方法起个名字吗？

组6：我们这个叫纸板法。

师：同学们一共想出了三种方法，待会儿你们进行尝试。老师有要求：在用纸板法和管子变形法进行实验时，要观察光是怎样传播到塑料片上的；在用喷雾法进行实验时要注意我们要观察的是光的传播路径，而不是观察水雾的样子。

这里，教师采用一定的教学策略，将科学思维的培养融入学习活动中，使学生经历自主思考、推理、探索等过程，从而培养他们的推理论证能力。

三、依托证据，开展有效论证

科学教学中，学生体验和科学家一样的论证过程，进而理解科学概念及其本质，是促进他们科学思维发展的一种有效方式。具体来说就是，学生先针对生活中的现象提出可探究的科学问题，并对此提出自己的主张，然后通过实验的方法寻找证据，支持自己的主张，最终得出结论。这种教学方式强调学生用事实证据来支持自己的主张，同时师生共同参与论证。

教学片段

师：同学们刚才按照这三种方案进行了实验，请你们说一说，你们是怎么做的？观察到什么现象？这些现象说明什么？

生：我们用纸板法进行实验时发现，当3张纸板的小孔位置重合时，光正好能穿过去，而移动纸板位置，光只能穿过一个小孔。

师：你们观察到的现象说明什么？

生：说明光是沿直线传播的。

生：我们小组做的是喷雾法，首先用喷雾器持续地在空气中喷水雾，接着拿出手电筒对着喷雾的位置，让手电筒的光射在塑料板上，然后观察光传播的轨迹，我们发现光的传播轨迹是直线，所以我们认为光是沿直线传播的。

生：我们小组做的是管子变形法。我们第一次先将管子拉直，在管子的一端放置手电筒，发现手电筒的光穿过拉直的管子最后射在塑料片上。第二次我们把管子稍微弯曲一点，把手电筒对准管子一端，发现光并没有射在塑料片上，说明光是沿着直线传播的。

师：你们同意吗？

生：我们发现将管子弯曲一点的时候，手电筒的光有一部分仍然能穿过管子。

师：你觉得这个现象能说明什么？

生：这个现象还是能说明光是沿直线传播的。因为顺着这个管子传出去的那部分光线还是沿直线传播的。

师：那你有没有发现，当管子弯曲一点的时候，传过去的光斑是什么样的吗？

生：一点点光斑，没有原来管子拉直时那么大。

师：你观察得真仔细。刚才我们用三种方法进行了实验，能得出什么结论？

生：我们得出的结论是：光是沿直线传播的。

在实验中，学生获得了充足的事实，这些事实能否作为证据，还需要他们进行分析、辨别。在质疑与求证的过程中，课堂研讨逐步深入，学生最终形成共识，他们的证据意识得到增强，推理论证能力得到发展。

四、归纳推理，建构科学概念

有学者认为，科学推理是由自然现象经过归纳推理得出结论、规律等，或是利用已知的结论、规律等对自然现象进行演绎推理的过程。学生在推理的过程中，要关注证据和结论之间的匹配度，要保证推理过程的严谨性，要能够基于多个事实进行归纳推理，总结出一般规律，最终建构科学概念。

本课中，在学生寻找证据充分论证了手电筒发出的光沿直线传播后，能否得出“光是沿直线传播的”这个结论呢？其他光源发出的光是否一样还未得到验证。因此，教师提出了疑问：“其他光源如蜡烛，它发出的光也是沿直线传播的吗？”有了前面推理论证的经验，学生很自然地迁移应用，对蜡烛发出的光进行了研究，结果证实蜡烛发出的光也是沿直线传播的。学生通过归纳推理，最终建构科学概念。

[课题：江苏省教育科学“十四五”规划重点课题“小学科学‘双螺旋结构’课堂构建与实施的研究”，编号：B/2021/02/174]

（作者单位：江苏省南京市江宁开发区学校）

参考文献

［1］严文法，胡卫平.国外青少年科学推理能力研究综述［J］.外国中小学教育，2009（05）．