满园花菊郁金黄——“桂馨科学课”网络研修“齐鲁号”第九次网络研修感悟

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规律

建构

教学

　　九月，秋高气爽的季节；九月，硕果累累的季节。“齐鲁号”的小伙伴们如期守候在桂馨科学网络研修平台，认真聆听唐小为教授的讲座——《寻找规律与探索机制——科学课堂的解释建构》，学习新的观点，内化应用在各自的课堂。

高霞 济南育秀中学小学部

追求“理趣”的科学课堂

《小学科学课程标准》明确指出：“学生要具有基于证据和推理发表自己见解的意识，乐于倾听不同的意见和理解别人的想法，不迷信权威。”

推理是学生学习的重要方式，在小学科学教学过程中，开展推理教学，可以培养学生的推理能力，提升学生的科学核心素养。如何为学生构建理趣的科学课堂，让学生在快乐中学习科学，内化科学，并形成理性思维和科学意识？

一、巧设“推理”情境，探究科学现象

科学现象是小学科学课程最为主要的教学内容，教师一般通过列举科学现象的方式开展教学。但在，具体教学过程中就会发现部分学生还存在似懂非懂的情况，看似能够理解部分知识内容，知晓科学现象产生的原因，但对原因与现象之间的联系理解不深刻。学生在学习过程中因为思路不畅，导致学习兴趣受挫，进一步弱化了学习欲望。教师应该用实验的方式为学生创设问题情境，让学生直观地去看、去想、去听，通过切身感受理解与掌握科学现象的实质，从而帮助他们建立科学探究思维。教师在构建问题情境的过程中要善于引导学生思考，设置多个难度渐进的问题调动学生的学习思维，启发学生的科学探究思维。

例如：《声音是怎么传播》一课，课始，请同学们听一段震撼的音乐，观察音响前烛焰的变化。你看到了什么？说明什么问题？请猜测蜡烛为什么振动？请大家说一说。

　　学生猜测是因为空气带动了蜡烛的振动。

师：通过这个实验，我们可以知道声音是由空气的振动传播的到人耳朵里的。如果没有空气的话，我们能听到音乐吗？

师：下面我们将发声的蜂鸣器放到注射器的针筒里，请大家仔细听听，声音会有什么变化？有说明什么问题呢？

这个实验，教师不必纠正学生的猜想，直接让学生通过实验现象，收集证据，进行推理，得出声音的传播与空气有关结论。

二、开展合情推理和演绎推理，引导学生掌握推理方法

推理主要包括两种：一是合情推理，二是演绎推理，其中合情推理主要是指研究者从已知的事实出发，凭借个人经验和直觉，对结果进行推断，演绎推理主要是指研究者从已知的事实和规则出发，凭借计算和证明，对结果进行推断。在小学科学教学过程中，开展推理教学，要以合情推理为主，以演绎推理为辅，这种方式非常适合培养小学生的推理能力。

例如：《四季的成因》

环节一：影子的长短和气温的变化关系

师：出示“一天气温变化折线图”和“一天中阳光下物体影子长度变化图”，说明了什么？从哪些方面体现出来的？

　　（生：影子越长，气温越低；影子越短，气温越高。）

师：为什么影子越长，气温越低；影子越短，气温越高呢？谁能解释一下！

（生：与太阳的直射和斜射有关）

环节二：阳光直射和斜射对比实验

⑴师：演示阳光直射和斜射对温度的影响。

（学生用手电筒做直射和斜射实验，比较光斑的大小。）

师：看了个图示之后，你能解释了吗？
（当阳光直射时：光线集中，温度高；当阳光斜射时：光分散，温度低。）（板书：直射或斜射）
⑵师：太阳直射和斜射会引起四季气温的变化吗？（学生思考）
师：要真正了解四季的成因，还是应该从研究地球运动开始。（微视频：地球自转形成的昼夜交替及地球地轴的倾斜角度）
地球除了自转之外，地轴始终倾斜指向北极星方向。地球自转的同时，还会围绕太阳公转。地球的公转与四季的成因又有什么关系呢？我们通过实验来验证一下。
环节三：模拟实验，探究四季的成因
　　⑴学生实验：地球公转
　　师：实验时，应该注意什么？
　　（生：地轴要倾斜）
　　师：如果地轴不是倾斜的，还能看到一年四季中影子长短的变化吗？

　　通过对比实验，让学生非常直观清晰的知道在“地球公转”的同时“地轴倾斜”是一个不可忽视的因素。（板书：地轴倾斜）

⑵学生实验，进行记录。（教师指导）

师：通过实验，你能回答为什么一年会有四季了吗？
　　（生交流：在地球公转过程中，由于地轴是倾斜的，造成阳光有规律地直射或斜射某一地区，导致气温也有规律发生变化，从而形成了四季的更替。）
　　师：播放四季形成视频，帮助学生的理解。
　　【设计意图】本环节，在教师的引导下，有目的的观察数据和图片，给予足够的思考时间，掌握观察的方法，有效地发现有价值的信息，让数据“说话”，适时提出问题，拓宽分析思路。在教师的引导下，学生逐步推理，不断寻找证据，将思维的点位重点落在了“影子的长短”、“直射或斜射”、“地球公转”三个思维基点上，让学生重组、建构自己的知识结构，有效的突破教学难点。
　　三、从学生的知识和经验出发，让推理富有趣味
想要培养学生的推理能力，还应从学生的知识和经验出发，引入多种推理形式，让学生能够在课堂学习当中，大胆地进行推理，从合乎情理的推理逐渐形成合乎逻辑的推理，使学生充分感受到推理的趣味，促进学生全身心地投人推理活动中，提升推理教学的效果。
例如：《变化的星空》学生经过一年四季对星空的观察，认识了四季星空的代表星座及星座的日运行规律，本课在此基础上研究星座的年运行规律。了解到在不同季节晚上的同一时刻观测星空，天空并不是静止不动的，它们在无时无刻在进行着变化。星空中出现的星星随季节的交替而变化，每天同一时间观察，北极星周围的星座都围绕北极星逆时针旋转，而南边的星座会逐日西移，一年后都会再回到原来的位置。

请你根据星座的年运行规律，说一说2月1日，北斗七星的位置处于什么状态？请画一画，并说明理由。
　　因此，追求“理趣”的课堂，培养学生推理能力，既是学生“核心素养”的重要内容，也是小学科学发展的必然趋势。努力创设“理趣”课堂，让推理富有趣味，引导学生养成良好的思维方式，从而促进学生更好的分析问题及解决问题。

孙金凤 山东省淄博市周村区实验学校

有效科学课堂的建构

再次走进桂馨科学课，聆听了唐小为老师的《寻找规律和探索机制——科学课堂的解释建构活动》，唐老师以《点亮小灯泡》一课为例，从解释建构的角度阐述了课堂教学中规律的寻求。唐老师认为，教师在教学中要用心倾听并重视学生的想法，给于学生讨论的空间并能及时追问并持续探究，引导学生自发争论且通过实验获取证据解决问题，建构有效的科学课堂。

在我的日常教学中也有意识地引导学生提出问题并教给学生探究的方法，建构有效的科学课堂，下面我就以《认识光》一课为例来谈一谈我在科学课堂建构中的几点做法。

《认识光》一课是青岛版四年级的一节验证性实验课，本课主要是让学生认识什么是光源及光的传播路线。重点是让学生通过生活中对光现象的观察，提出自己的猜想，再通过实验验证自己的猜想，得出光是沿直线传播的结论。继而在自由活动中，让学生认识到人类生活离不开光，但在利用光的同时，也会有光污染现象，从而为下节课继续研究光做好铺垫。

我对本课的建构分四步来进行。

1.创设情境，导入新课

考虑到光是学生日常生活中最常见的物体之一，因为太熟悉，一般的情境不能激发起学生进一步学习的兴趣，所以教学时我运用中央电视台春节联欢晚会上表演的手影表演的录像导入新课，并让学生上台先在没有光的地方表演手影，学生失望之后再到有光的地方进行表演，栩栩如生的手影游戏让学生对光充满了无限的探究欲望，为后面的探究做好了铺垫。

2.自主探究，验证猜想

对本节课探讨的“光的传播方式”这个问题，我在组织教学时注意发挥了学生的自主探究能力，并分为以下几个层次来组织：

第一层次，引发猜想。通过教师用充满奇幻色彩的激光灯现场演示各种光组成的新奇图案，引导学生根据生活经验，思考光的传播方式，提出“光可能是沿直线传播”的猜想。

第二层次，设计方案。教师提供激光灯、果冻、纸板、手电筒、夹子、装满水的水槽、牛奶、塑料管、蜡烛、打火机等多种多样的实验材料，组织学生针对猜想，小组合作，自主选择实验材料，设计实验方案。

第三层次，实验验证。学生在小组讨论，思考之后，分工合作，利用手中的材料和设计的方案进行实验验证，教师适当点拨。

第四层次，总结概括。在实验的基础上，学生分小组上台演示汇报自己的实验，得出结论，概括总结出：“光是沿直线传播的”这一结论。

3.深入探究，强化认识

在学生初步认识了光是沿直线传播的概念之后，为了强化学生认识我利用自制的小玩具引发学生继续探究的兴趣，学生利用蜡烛、打火机以及牙膏盒塑料袋等实验器材，小组探究小孔成像的实验，从而利用探究出的知识解决了生活中的有趣的现象。

4.联系生活 拓展探究

最后我设计了两个环节，一是让学生讨论我们在学习生活中什么时候需要光，哪些地方需要光？进一步引导学生探究光的相关知识，认识到光的重要性。第二环节，出示教师自制的潜望镜，引导学生课下继续探究潜望镜的秘密，使学生的知识得到进一步的拓展。同时激发了学生继续探究地欲望，为以后的教学做好铺垫。

在本课的教学中教师建构了生动有效的科学课堂，让学生自己动手动脑，自主选取仪器，设计实验，经历实验过程，去验证自己的猜想，获得了生动的感性认识。教师是课堂的引领者和组织者，建构科学有效的课堂，才能引领学生在轻松愉悦的多向互动中，提出问题，深化思考，引发思维的碰撞，有效获得知识与技能，在互动中不断生成智慧，锻练出敏锐的观察能力和发现问题、解决问题的能力。

李鲁宁 淄博市淄川区淄博师专附属小学不忘初心，方得始终

8月26日，我有幸在桂鑫聆听到了唐小为博士的讲座——《寻找规律和探索机制——科学课堂的解释构建活动》。听完讲座之后，我不禁反思起自己的教学，自己之前的教学好像走入了一个死胡同，总是纠结于探究过程、纠结于孩子的主动性、纠结于学生学科知识的掌握，已经很久没有从更高的层级上来看待自己的教学，或者换一个视角来看待自己的教学。听了唐博士的讲座，当我从解释建构的视角来看自己的课时，发现自己的课堂缺少了一点科学思维。

解释建构这个视角有什么意义？对自然进行解释是科学实践活动的一个共通的目的。不管观察、实验、科学论证、或者建模, 所有这些科学实践活动，指向的一个最终的目标，是对自然现象进行解释。目前，在国际科学教育领域已经达成了一个共识，科学教育者在课堂上应该有让学生参与建构和评价科学解释的机会，这样他们才能明白科学是什么，科学为什么存在。

那到底什么是科学解释？现在普遍存在两种情况，一种是解释即论证，一种是解释即因果机制。作为教师，在日常的教学当中，应当尝试着改变自己，让自己的倾听关注点发生一点变化，听学生想法的时候，要能够区分什么时候学生只是在描述这个现象，什么时候他用观察到的数据支持一种规律，什么时候他说的是对于背后机制的一种理解。我们要引导学生逐渐关注学生对机制的推理思维与推理过程。

指导学生对科学解释时，在教学环节中，不可忽视猜想环节的重要性。当我们发现生活当中的问题时，首先考虑的是为什么，这时学生会对问题的现象进行猜想，进而设计实验方案。此时，学生的思考，是基于解释现象，还是倾向于一种机制的推理，教师要根据学生的回答及时进行引导，让思考逐渐走向深入。只有不断经历这样的思维过程，才能逐渐养成科学解释的机制推理能力培养。

在探究植物的根具有吸水功能时，很多实验的设计都是指向了瓶子里的水位下降了，被植物的根吸收了，进而验证了植物的根具有吸水的功能，然后探究就戛然而止了。如果是倾向于机制推理的探究，那么课堂就不会仅仅局限于水位降低，而是进而探究是为什么根具有了吸水的功能，根是通过怎样的机制吸收水分的，这样的思维过程才是真正的科学思维的过程，才能让探究逐渐走向深入。具有这样能力的学生，才能在将来真正面对未知问题时，具有分析问题、解决问题的能力，才可能具有让科学技术造福人类的能力。

只有这样引导学生去探究，才能让学生对科学产生兴趣。如果做实验的目的只是得到一个个的规律性结论，而不允许去做这样那样的猜想，那么科学在很多学生的眼里会变成一件特别枯燥的事情。只有当他们在做机制推理的时候，学生才可能体会到科学那种可以放飞想象的乐趣。这不禁又让人想到了什么是真正的科学探究，什么是真正的科学素养，不忘初心的教育，才是有利于学生的教育，才能培养出优秀的科学人才。

王洋 山东省淄博市张店区城中小学

机制推理助推科学教育进步

——听唐小为老师《 寻找规律与探索机制》讲座有感

2020年8月26日，通过馨火课堂非常有幸聆听了唐小为老师的《寻找规律与探索机制——科学课堂的解释建构活动》教育讲座，让我对目前的小学科学教育现状有了更深层次的思考，通过学习，我有以下收获：

课堂实验，培养学生用证据说话的能力。唐老师讲到我们要将目标定位基于证据进行合理的机制猜想以及评价不同机制猜想的合理性，且学生对所学主题有充分的前知识。我对这段话的理解是：我们要重视实验探究过程中证据的收集、分析，培养学生用证据说话的能力。众所周知实验课在科学课中占得比重非常大，充分挖掘好实验课，将可以进行机制推理的课进行重点探究，可以更好地提高学生的科学探究能力和用证据说话的能力。结合我平时的实验课教学，我觉得我们需要和学生一起经历完整的科学探究过程：做中疑——做中思——做中探——做中研——做中练五个环节。在做中疑环节，教师要鼓励学生大胆提问题，注重培养学生的问题意识。在做中思环节，教师要给学生充分的时间来讨论设计实验方案及注意事项，学生只有在实验前明确实验目的、实验步骤及如何避免影响实验的无关因素，实验过程中的数据才具有科学性、准确性。在做中探环节，教师的巡视指导也很重要，要指导学生实验操作的规范性，才能获取有效数据。在做中研环节，教师要尊重每一组的实验数据，要重视出现的极端数据，师生可针对这组数据进行重点讨论研究，一般先请本组成员上台演示实验，其他学生认真观察发现问题，讨论纠正。在这一过程中，让学生明白了实验操作规范的重要性，当出现极端数据时，应该反思自己的实验操作有没有问题，当无法解决时可以全班讨论解决。相信学生只有在经历了完整地科学探究过程，才能获得其用正据说获得能力。

李兴菊 山东省淄博市张店区城中小学

看到与想到

—唐小为教授的《寻找规律与探索机制—科学课堂的解释建构活动》

2020年8月26日，第九次相约桂馨网络研修，聆听了来自西南大学唐小为教授带来的讲座《寻找规律与探索机制——科学课堂的解释建构》。讲座中，接触到新的名词机制推理。她与自己的研究生团队分析小学科学课程标准和课本，将科学课目标类型分为规律总结和机制推理两种。

什么是推理？推理是人们在长期社会实践中，对客观事物的联系与关系的一种反映，可以从已有的知识推导出新的知识。所以，推理也是人类特有的智能活动，是逻辑演绎的过程。机制推理，是现象背后的实物是怎样运作的，是规律背后的原因（机制）的推理、推测、探索。

根据讲座和自己的理解，我用看到、想到两个词来描述自己的认识。能够看到的，在科学探究中，我们需要去寻找规律；看不到的，在科学探究中，我们需要去想，进行机制推理。唐小为教授提出，小学阶段课标对探究有机制推理要求的课有《四季更替》、《弯弯的月亮》；她还指出《简单电路》一节，课标定位时，将课堂的解释建构限制在“规律寻求”（电路形成闭合回路，灯泡才能亮起来），而缺失“机制推理”（电路中电流是怎样流动的），有失偏颇。

一、看到的，需要去寻找规律

《四季更替》根据温度、植物的变化，这些可以直接感知的信息，学生能很容易总结出规律，就是春夏秋冬依次更替。《弯弯的月亮》通过长时间观察月亮亮面的形状变化，总结出月相变化规律。《简单电路》通过动手连接多种电路，发现只有形成闭合回路，才能让灯泡亮起来。

二、看不到的背后，去想，进行机制推理

以《四季更替》一节为例

推测一：学生推测，地球公转时，有时离太阳近，就热，是夏季；有时离太阳远，就冷，是冬季；认为与太阳离地球的远近有关。教师出示地球绕太阳旋转的资料，资料表明，地球公转时，有时离太阳最近时是1月份，但我们这里1月份是寒冷的冬季。

推测二：和地球公转有关。

师：同学们，中午和早晨什么时候温度高？

生：中午。

师：为什么？

生：中午太阳位置高。

师：位置高了，太阳光有什么不一样？

生：太阳光接近直射。

师：早晨太阳很低，阳光斜射。

生：直射，阳光密集，热量多，温度高；斜射，阳光疏，热量少，温度低。

师：太阳照射地球时，地球接受太阳光照射情况一样吗？

生：不一样，有的地方是直射，有的地方是斜射。

......

根据现象对四季更替的原因进行机制推理。

张建晓 山东省淄博市张店区凯瑞小学

寻找规律背后的机制

跟着唐博士，经历了一次思维大碰撞。

机制，是什么意思？规律背后的更深入的学习理解。

规律，又是什么意思？通过实验可以得出的实验结论。

全程听完，想到了小学科学四年级下册的物体的热胀冷缩 这个例子：

我们会分开研究气体、液体、固体的热胀冷缩的性质，然后通过对每种物体的实验得出规律：物体在一般情况下具有热胀冷缩的性质。

科学课上，一般来说，大部分学生知道这个规律就可以了，可是有些孩子就会继续追问：为什么会具有热胀冷缩这个性质。

这就开始了机制的探索。

针对物体具有热胀冷缩这个规律，想要更深入的理解规律背后的更深层次的知识，这就可以称之为机制。明晰了这个概念，自然而然就明白了研究机制的用处：深度学习。

那么在现在的小学科学的教学内容中，又该如何让探索机制更加适合小学生的学情呢？结合自己具体的实践经验，可以从以下几点出发：

一、深化实验，分解现象

在科学实验教学中，很多时候我们都是以规律作为实验结论。比如空气具有热胀冷缩的性质。可是生活中或者趣味实验中，热和冷是相对的，它们一般都是一起出现，所呈现出来的实验现象也非常神奇。

在一个非常有趣的“杯子吸气球”实验中，是空气的热胀和冷缩一起实现的这个有趣的现象，鉴于空气的不可见性，如果仅仅用这个规律是学生还是无法理解的，那怎么才能让小学生明白呢？

分解开来：先用热空气会膨胀来说热胀的效果，再用空气变冷会收缩来说冷缩的效果。结合到杯子吸气球，杯子里的空气受热后膨胀，跑出杯子，里面的空气变少了，然后用气球立即堵住杯口，杯子里的空气温度降低后收缩，杯子里有空了，气球里的空气想跑进来，可是气球皮挡着，所以我们就看到气球牢牢地“吸”在了杯子上。

二、儿童视角，形象呈现

小学生还处于凡事需要“具象化”的年龄阶段，很多事情不是可以给他们说明白的。具体的图像在他们看来会更亲切。依然在这一课中，空气究竟是怎么膨胀的？是每个分子变大了吗？还是空气整体变大了？还是别的什么原因，的确很难理解。

于是我借助了图画。

假如我们可以看到空气，你会发现它们是一个一个的小颗粒，这些颗粒一般不会改变自己的大小，而是颗粒与颗粒之间的距离发生改变。温度升高，颗粒与颗粒之间拉开距离，原本的空间容纳的颗粒就少了。温度降低，颗粒与颗粒之间拉近距离，原本的空间容纳的颗粒就多了。

和我们人类很像，热了就分开一些，冷了就聚在一起。孩子的视角理解起来更加形象和有趣。

　　三、升级体验，自然而然

俗话说：水到渠成。怎样让知识融合在活动里，让学生自然而然的理解，如果可以达到这样一个高度，将是多么幸福的事情。

最近学习鱼类，在讲解鱼的结构时，提到了鱼鳔。那鱼鳔是怎么协助鱼自由上下来适应水的压力的变化的？

我想到了吸管浮沉子，它们的工作原理和鱼鳔太像了。于是，就和孩子们一起做了升级版浮沉子——听话的一群小鱼。

在不断的调整吸管长短、回形针数量的过程中，充分的体验了鱼鳔的作用，自然而然的理解了其中的知识。

　　机制的学习给我的教学找到了更多的理论依据，也丰富了我们一线教师的专业词汇，有了这些帮助，我们在推广机制探索的过程中也会更加从容。

张金萍 山东省淄博市张店区城中小学

让学生在探索机制中“知其所以然”

2020年8月26日，第九次与桂馨相约，聆听了来自西南大学唐小为教授带来的讲座《寻找规律与探索机制——科学课堂的解释建构》。唐教授结合《灯泡亮了》一课的具体案例深入浅出的讲述了机制推理在小学科学课堂中的重要意义。何为机制推理，我觉得可以理解为：在科学探究中，不仅让学生“知其然”，还要“知其所以然”。

一、证据是科学探究的基石

我的第一次桂馨网研是聆听了陈志强老师的讲座《证据是科学探究的基石》。让我进一步意识到证据在科学探究中的重要性，科学探究就是寻找证据的过程。无论是规律的寻求还是机制的推理都离不开证据的收集，缺失了证据的科学探究就如无源之水、无本之木，是很难立住脚的。因此，要想让学生开展有意义的探究，首先要引导学生寻找充足的证据，也就是进入“做中探”环节。

二、在寻求规律中揭开现象的面纱

我们踩着证据的基石进入交流研讨环节，也就是对所获取的数据进行梳理和加工，进而总结出其中蕴含的规律。比如在落实课标中“月球围绕地球运动，月相每月有规律的变化”这一子概念的教学中，青岛版新教材分别在二年级和四年级编排了《看月亮》和《月相变化》。《看月亮》是让学生简单的观察现象，知道月相是变化的。《月相的变化》一课就需要学生通过分析一系列的月相图，总结出月相变化的规律。在这两节课的教学中学生实现了探究能力循序渐进的提升，同时也是一个典型的学习进阶。

三、在探索机制中挖掘科学的本质

要说总结出了一定的规律是解开了现象的面纱，看到了它的本来面目，那探索机制就是在挖掘科学的本质。但在实际的教学中，甚至课标的制定中，教育者会考虑到学生的接受能力将本质的挖掘隐藏起来。正如唐教授所说，将课堂的解释建构限制在“规律寻求”的层面，而让“机制推理”缺位。“机制推理”是小学生能胜任的学习任务吗？答案是肯定的。如果目标定位是基于进行合理的机制猜想以及评价不同机制猜想的合理性，且学生对所学主题有充分的前知识，那么完全可以实现。

万巧华 青岛即墨区教育教学发展研究中心

科学课上的机制推理

----听《寻找规律与探索机制----科学课堂的解释建构》讲座有感

8月26日,相约馨火学堂，聆听了唐小为教授的《寻找规律与探索机制----科学课堂的解释建构》讲座，感觉非常烧脑，同时也收获很大。为了弄清楚唐教授所阐述的“机制推理”，这个讲座内容我反复听了好多次。在唐教授的讲解中，机制指的是现象怎样产生的那个具体过程。我的理解是规律背后的探索和推理，也就这个规律推理、探索出来的过程，包括假设、活动、推理、建模等。

在唐教授的深入浅出的讲解中，我越来越觉得关注机制推理会更让学生像科学家那样思考。科学家在进行科学研究的时候，在发现规律的过程中，使用的应该就是机制推理。

机制推理可以使学生提出的问题更深刻

布鲁纳说：学生做的探究和跟科学家做的研究没有本质上的不同，只有程度上的区别。科学课上，我们也经常说让学生像科学家那样去探究。听了唐教授的报告后，再来思索我们的科学课，这个理念是否真的落地，是否下沉到课堂的每一个环节，未可知。我们往往是用规律去解释现象，而不是引导学生思考规律形成的原因。

比如课例《斜面》，我们在课堂上创设问题情境，往往引领学生思考的是：视频中的工人为什么使用斜面？学生猜想斜面可能会省力。然后提问：使用斜面真的会省力吗？我们通过实验来探究一下。接着给学生提供测力计、小车、斜面设计实验方案，做斜面是否会省力对比实验收集证据，接着表达交流得出：斜面会省力。

在这个过程中，学生经历了一次比较完整的探究过程，似乎无可厚非。但以唐教授报告中的探索机制来衡量，“斜面省力”属于规律范畴，看似非常流畅的探究实践活动，还是缺少了学生的机制探索。比如：为什么使用斜面就会省力？这个问题或许有的学生会想到，但我们往往囿于自己的已有的教学设计，或者因为课标的整体设计中没有这样的要求，使用就会超越年段目标，而舍弃这样的问题探究。

但如果真的用“让学生像科学家那样思考”这样的理念来思考这个问题。科学家在研究斜面时思维深度和广度会是怎样的呢？我想“斜面为什么会省力”是个绕不开的话题。就像唐教授讲座里说的那样，针对这个问题，学生可以假设，可以阅读、可以建模、可以推理、可以依据自己的生活经验进行解释，而这些过程就是探索机制，也正是学生思维参与的过程，深度思考的过程。

当然，如果学生再大一些，还可以补充一些知识，如果用“功”来解释，功的计算公式：W=Fs。功=力×距离，功（W）等于力（F）跟物体在力的方向上通过的距离（s）的乘积。用这样的公式来解释斜面为什么省力非常简单，但对学生来说有难度。当然学生可以用查阅资料的方式补充自己的认识，或者从自己的生活经验出发，思考：如果把一个物体从低处运到高处所用的能量看作一定时，用的力和距离就是呈反比的关系，用的力越大，距离可以越短；距离越长，用的力越小……或者学生在这个机制探索的过程中没有正确的认识，但他们在这个过程中的所猜想、所思考、所交流、所研讨是难能可贵的，也正是科学家在科学研究中所做的。

如果“使用斜面为什么会省力”这个问题得以清晰的解释，下面的探究活动就会迎刃而解：什么样的斜面更省力？当然是做同样的功，斜面越长越省力。继续延伸就会为学生探究省力杠杆、费力杠杆的原理打下基础。学生在探究机制中形成的概念会使学生站在更高的角度去看工具的使用，对力会有更深刻的认识。学生的这些思考和推理就会延伸出更多的可探究的问题，使学生的探究活动走向更深入，使学生真正地像科学家那样去探究。

机制推理可以增强学生思维的逻辑性和严密性

探索机制的科学课会让学生对所要探索的问题追根溯源，增强他们思维的逻辑性和严密性。以《风的形成》为例，风是怎样形成的？学生通过模拟实验得出风的形成原因是空气流动产生风。空气为什么会流动？是什么力量使大自然的空气流动起来的？联系所学知识，是空气受热膨胀比同体积的冷空气轻，会上升，冷空气流过来补充。空气为什么会受热膨胀？微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。空气受热后分子运动加剧，每个分子要占用的空间增大，于是所有受热空气分子占用的空间也增大（膨胀）。受热膨胀后为什么比同体积的冷空气轻？热空气分子占用空间增大把其它空气挤到一边去了，“单位体积”里的空气分子就少了，重量就轻了……这样正向和逆向的反复机制推理会使学生融会贯通地理解所学的知识。

习近平总书记在《科学家座谈会上的讲话》中指出：基础研究要遵循科学发现自身规律，以探索世界奥秘的好奇心来驱动，鼓励自由探索和充分的交流辩论。这对于我们引导学生像科学家那样去探究具有非常积极的借鉴意义和启发。

新课程标准以“学习进阶”的方式构建了小学科学的学习内容。根据年段和学生认知特点构建了探究技能的进阶。小学阶段的科学教学如果能站在中学、高中的高度上去看每个学习内容指向的大概念，许多问题就会迎刃而解。但这样也凸显了许多问题：比如科学教师的知识储备、科学教师的课堂机智、这样做是否与课程标准对标、是否符合学生的认知和年段特点等。但我想从机制推理出发，我们会对科学课的课程目标有更深刻的理解。不是为了机制推理而推行机制推理，而是在这个过程中，给学生创设积极、轻松、和谐的氛围和情景；给学生留出充分的交流、研讨的时间和空间；教师积极关注学生发言背后的思考，及时点拨，如：“你是怎样想的？为什么？你的理由是什么？我们可以怎样来验证？”等等。

由衷地感觉，科学课上使用机制推理，学生的思考更加深入了，获得知识面更宽了。让学生不断习得机制推理的方法和思维方式，这才是科学教师接下来真正要做的。

王海明 山东省淄博市临淄区稷下小学

探索内部发生机制，完善结论解释过程

2020年8月26日，聆听了唐小为教授《寻找规律与探索机制——科学课堂的解释建构》，深受启发。其利用机制推理，寻找科学规律的观点体现了科学课堂探究的本质，体现了学生科学思维发展的本质。

“机制”一词最早源于希腊文，原指机器的构造和工作原理。对机制的这一本义可以从以下两方面来解读：一是机器由哪些部分组成和为什么由这些部分组成；二是机器是怎样工作和为什么要这样工作。

笔者认为，探寻某一科学规律或解释某一科学结论，实际上是建构机制的过程。建构探究机制，实际上依据一定的程序对持有的论点进行充分论证的过程。在科学教学中，所谓机制推理就是指针对科学结论，通过一定的程序，查找形成该结论的原因，通过论证的形式加以解释。科学课上的教学过程，如果用论证的角度去分析，一般包括以下几个环节：确定初始论点、个体自主论证、小组集体论证和师生达成共识四个部分，将这四个环节联系起来，就形成了一种探究的机制。

1、 确立初始论点

从论证的角度看，确立论点非常关键。教师通过创设一定情境，激发学生探究的欲望。学生有了探究的问题，通过猜想假设等科学探究方法，探究问题的答案。对于问题的答案，每个学生有自己的思考。学生在进入课堂之前，有大量的生活经验，这些经验是他们建立个人观点的基础。这些观点无论对错，都是学生机制推理的起点，也是学生个体论点的初步确立。

在探究“声音是怎样产生的”这一问题时，孩子们会做出如下相似的表述:“敲锣打鼓发出声音﹐所以声音是由击打物体产声的”，“拉小提琴发声﹐所以声音是由物体摩擦产生的” 等等。因此，儿童会做出各种判断(声音是由物体击打产生的、声音是由物体摩擦产生的、声音是由水流动产生的)，这样的判断就是他们的初始论点。

又如《斜面》一课，学生通过日常的一些实例，认识了被称为斜面的一种机械，斜面有什么作用？这是大家共同探讨的问题。大多数学生结合老师的引导，凭借自己原有的经验认知，会初步确立自己的论点，那就是“斜面可能是省力的。”当然，也有学生不认同这一观点，他有自己的不同的理解和不同的观点。无论后续教学以什么样的形式推进，哪怕整齐划一，但这个观点就是个人的论点，这个观点要么强化，要么修正，始终是学生自己的事。确立这个论点是论证的基础，当然也是逻辑推理的起点。

2、个体独立论证

孩子们一旦确立了自己的观点，整个论证过程就开始了。没有问题的进一步梳理和聚焦，在仅仅个人观点的引领下，学生的兴趣往往停留在操作活动本身之中，教师必须引导学生梳理自己的观点。当学生发现自己的观点需要进一步寻找证据来验证的时候，个体论证就开始了。

《声音是怎样产生的》实验活动时，学生对声音产生的原因的思索各不相同。教师让学生同时归纳让钢尺、皮筋、鼓和音叉发声的方法，让学生说说这几种发生方法有何不同之处，有何相同之处，使学生明确了“研究的问题需要收集证据”，这些证据能否支持自己做出的猜测”，从而将推理过程显性化。

师：通过刚才对钢尺、皮筋、音叉和鼓的研究，你们发现使这些物体发声的方法有哪些?这些物体发声时有什么现象?你们现在认为声音是怎样产生的?

生1:我们可以用拨动的方法让钢尺和皮筋发出声音，钢尺发声时在上下颤动﹐皮筋发声时也会发生上下抖动现象。(学生用动作表示颤动和抖动。）

生⒉:我们可以用敲击的方法让音叉和鼓发声﹐鼓在发声时微微震动，音叉发声时看不到振动。

生3:因为钢尺、皮筋、鼓和音叉在发声时都在振动，我们推测声音是由物体振动产生。[1]

三、小组合作论证

小组合作学习是当下重要的学习方式，在科学论证中也发挥着不可替代的作用。

组内交流，首先是证据的交换，个人阐述自己的论点，并询问同学有没有补充和不同意见，实现数据和现象的分享。接着，交流从实验中得出的结论和解释，并说明证据和自己的思考过程，将论证活动展开。由于前期经验和思维能力的不同，学生即使面对相同的实验现象和数据，在解释和给出结论时的描述也是不尽相同的，这就有了交流的基础和必要性。同组同学之间可以评价每个人获得的证据是否充分﹐分析是否合理，并允许求同存异。这样，无论是组内有“志同道合”者，还是持有“异议者”，这些人的观点都能作为自己论点的有益补充和观点修正的依据。

四、师生共同论证

师生共同论证是用科学语言归纳科学结论的阶段。前面，在个体论证的基础上，学生开展集体交流活动，孩子们呈现各自的主张，产生观点的碰撞和矛盾的交汇，学生面对差异做出自己的价值判断，然后学生之间做出补充、质疑、限定，教师提供一些支持，在整个过程中完成了集体论证。接下来，教师的作用就要发挥了。教师要帮学生梳理所有的数据，整合所有的实验现象。引导学生关注证据的科学性和真实性，检验证据的充分性和合理性，推测是否符合逻辑，是否能够进行证实或证伪。教师应以此为契机，训练学生的论证意识，将论证过程充分展开。

师:刚才我们认识到音叉和鼓发声也在振动。你在生活中还发现了哪些物体发声时也在振动呢?

生1:古筝弹拨发声时，弦在振动。

生2:敲击桌面发声时，桌面上的橡皮会跳起来说明桌面在振动。

生3:我看到过敲击琴键时琴箱里的铜丝在振动。

生4:吹小号时，手能感觉到小号在振动。

师:大家说得真好。那现在我们能确定说声音是由物体振动产生的吗?你能找到不靠振动就能发生的反例吗？

师:有什么办法让发声的锣声音立即停止呢?

生2:捂住锣。

(学生上台捂住发声的锣面，声音立即停止。)

生2:这是因为锣面停止了振动，所以声音消失了。

师:通过刚才一系列的实验活动，现在你认为声音是怎样产生的?

生:声音是由物体振动产生的。[2]

在上述的实验活动中，学生基于钢尺、皮筋、鼓和音叉发声在振动的现象推测声音是由物体振动产生的。然后通过演绎推理、学生不断枚举的方法证明这些物体发声时在振动。教师打破了学生的思维定式，逆向思维利用反证法提出“有没有发声但不振动的物体?"，师生互相质疑研讨，最终认识到声音是由物体振动产生的。通过这样层层递进的活动，引导儿童建立证据和论题的联系，建立起了声音是由振动产生的完美认知。

综上所述，在科学探究过程中，论证的过程就是机制推理的过程，当然，也是构建科学探究机制的过程。

参考文献

[1] [2]朱潮海. 论证是儿童科学探究的促进点[J]. 现代中小学教育,2016,v.32;No.263(01):63-66.