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浅谈小学生科学论证能力的培养

——以“浮力”教学为例

江光华

科学概念是组成科学知识的基本单元，是科学知识结构的基础。教学中重视学生对

基本概念的理解，已经成为世界范围内科学教师和研究者的共识。随着科学技术的迅猛

发展和经济发展的全球化，社会、家庭、传媒、网络等对学生的影响越来越大。学生在

正式学习科学知识之前，已经通过多种途径获得了对有关大自然现象的认识。这些认识

可能是正确的，对小学生科学学习带来积极的作用；但也可能是不全面的，甚至是错误

的，对其科学学习产生不良的影响。因此，如何实现学生由已有知识经验到科学知识的

转变即“概念转变”，已经成为科学学习研究领域的一个重要课题。本文试图在解析小

学生科学论证的心理机制基础上，以“浮力”教学为例，尝试探讨促进小学生科学论证

能力发展的教学策略，从而有效地提高小学科学课堂教学的效益。

一、小学生科学论证的心理机制

建构主义学习理论认为，学习过程是学习者自己的知识经验的建构过程，而建构在

于学习者通过新旧经验的互相作用来发展自己的知识经验。在小学生科学概念圈的维护

和发展过程中，一直有科学思维和积极心理参与其中。为了使小学生的前概念顺利转变

为科学概念，教师必须全面了解小学生科学论证的心理机制。

（一）小学生科学论证的主要方式

1.联想对比

联想是把某一类事物的共同特征与人们曾遇到过的概念联系起来，从而获得新的设

想。科学概念转变教学中，联想起着很大的作用，学生通过联想能够更容易掌握科学概

念。同时，这种方式也指学生通过联想对比同一概念内的相关问题，通过对比来理解和

转变科学前概念。

2.实验推导

实验推导是通过实验使学生得到感性认识，结合推理得到正确的理解。这种方式实

际上是先通过实验产生感性认识，然后再从理论的逻辑推理得出合理的解释，从而使自

己头脑中原有的错误概念转变为科学概念。它是以实验为基础，以推理为方法的转变方

式。

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3.变式思维

变式就是在引导学生认识事物属性的过程中，不断变更所提供材料或事例的呈现形

式，使本质属性保持稳定而非本质属性不断变化。而概念变式是指对同一个概念从所有

维度进行分析，揭示不同的描述方式间的内在联系，让学生从本质上认识所学概念，避

免对概念的孤立、机械的记忆。很多学生在发生概念转变时，能从多角度去考虑问题，

使其错误概念得到转变。

（二）小学生科学论证的认知发展路径

1.渐进式发展路径

这种路径是由较低的某一认知状态向相邻的较高认知状态的正向迁移过程，在小学

生科学概念转变过程中大部分是这种发展路径。

2.跳跃式发展路径

这种路径是由某一认知状态跳过相临认知状态向更高认知状态迁移的过程。在小学

生科学概念转变过程中，有少数学生是由此类路径实现的。他们往往抽象思维能力和推

理能力普遍比较高，而且他们的错误想法不是很深刻，仅仅在某些个别环节上出现问题。

只要在教学过程中给予简单的启发，学生经过自己联想和推理就很容易将错误概念转变

为科学概念。

3.滞留式发展路径

这种路径用以描述教学前后学生认知状态没有变化的认知发展过程，在学生概念转

变过程中没有转变过来的学生大部分属于这种类型。在每一认知状态都有少部分学生出

现滞留，他们对自己头脑中的错误概念根深蒂固，很难转变原有概念。

二、小学生科学论证能力培养的有效策略——以“浮力”教学为例

“浮力”概念从物体的沉浮现象开始探寻，理解物体沉浮的规律，继而研究影响沉

浮的变量（体积大小、重量、液体的密度），最后形成适合小学生年龄特点的有关沉浮

现象的本质解释。为了使学生头脑中原有的“浮力”前概念能够顺利地转变为科学概念，

教师必须采取有效的教学策略，引领学生构建起核心的科学概念。

（一）实施课前诊断，了解原有认知

学生在学习科学概念之前，他们对这些概念大都有了一定的认识和了解，这种已有

的认识和了解即为科学学习中的前概念。前概念在学生的科学学习中扮演着非常重要的

角色，科学概念的形成建立在它的前概念基础之上。当科学概念和前概念比较一致时，

学生就容易理解；反之，他们就会觉得很难。所以在实际的科学教学中，如果教师能够