建构解释:发展学生科学思维的渠道

【摘要】在小学科学学习中，我们提倡要给学生提供充分的科学探究机会，使他们在探究的过程中，进行核心概念的学习，实现科学概念和探究技能的协调发展，以促进学生科学思维的发展。笔者认为科学课堂应为学生的假说、推理、解释等理论的思考留出足够的空间，这样才能更好地发展学生的科学思维。

【关键词】建构解释发展科学思维

2013年美国最新公布的新一代科学教育标准提出了一个值得关注的科学教育新观点，那就是强调了科学课程建构的三个维度：科学工程与实践、跨学科概念和学科核心概念。这个新标准成为了指导全美科学教育的新纲领。笔者就科学工程与实践中“建构解释”这一实践进行了深入研究，并以《运动起来会怎样（一）》一课为例阐述如何在建构解释的过程中发展学生的科学思维。

一、 亲身体验，依据原有认知形成猜想

以教科版四年级上册《运动起来会怎样（一）》一课为例，四年级学生已经知道运动起来会出现心跳加速、呼吸加快、出汗、口渴等现象，至于运动后为何会出现这些状况他们几乎一无所知。在科学课堂中教师可以通过情景再现、亲身体验的方法诱发学生的原有认知，激发他们求知欲，使其对为什么运动起来会心跳加速、呼吸加快等现象展开推测并形成初始的猜想与假设。

[教学片断]

师：这是老师给大家拍的大课间跑步的照片，我们知道在跑步的时候骨骼、肌肉和关节都参与了运动，此外我们身体里还发生了什么变化？

生1：心跳加快、流汗。

生2：还有呼吸加快、口渴。

师：运动后我们的身体会出现这么多的变化，那你知道为什么会这样呢？比如呼吸为什么加快了呢？

生1：新陈代谢加快，所以呼吸加快。

生2：呼吸加快是为了吸入更多的氧气。

……

二、 亲历实验，依据实证初步形成解释

以《运动起来会怎样（一）》这节课为例，学生对于“为什么运动后会呼吸加快”这个问题提出了几种不同的猜测，为了使自己的观点被更多人接受，学生必定会寻找各种证据，如“我在某本科普书看到就是这么说的”“我在电视里看到是这么说的”，但这些证据都不是最直接的。俗话常说：“耳听为虚，眼见为实”，所以只有亲历实验才能证明一切。

[教学片断]

师：同学们说了很多原因，到底谁的观点是符合事实的呢？我们先来感受一下呼吸前后空气的变化？

① 体验活动：反复呼吸塑料袋里的空气，有什么感觉？

② 交流自己的感受，试着解释吸进的空气和呼出的气体有什么不同。

生：反复呼吸塑料袋里的空气，我感到空气越来越不新鲜，呼吸也越来越困难了。

师：空气不新鲜和呼吸困难是什么原因造成的？

生1：可能是袋中的氧气越来越少的缘故。

生2：可能是体内排出来了一些“废气”。

……

师：到底是不是氧气减少了，如果是“废气”增加了，那这种废气是什么气体？怎么通过实验证明呢？

生1：找个仪器来测一下呼吸前后的气体成分。

生2：对，然后比较一下呼吸前后的气体成分。

生3：哪种气体减少了，就说明被我们人体吸收了，哪种成分增加了，就说明是我们体内排出来的。

师：同学们提出的想法真不错，那我们就来像科学家那样来做实验吧。

……

三、 汇报交流，在多种解释中达成共识

由于学生认知水平、生活经验等因素，他们对于某一事物或现象可能会形成多种解释。当解释受到怀疑或者产生争议时，科学论证的过程就“应运而生”了，由此便会激发学生捍卫和辩护自己的观点以及质疑和挑战别人的说法。当某一种解释在争论的过程中获胜或者多种解释合成一种解释时，科学共识也就在此时达成。

[教学片断]

师：事实证明呼吸过后气体中氧气的含量减少了，所以我们反复呼吸保鲜袋中的空气后会感觉到不舒服，事实上其他气体的含量也发生了变化。

一般情况下人体吸进去的和呼出来的气体成分的比较表

气体氮气氧气二氧化碳水蒸气吸进人体的空气

（100克）78%21%0.03%0.97%呼出体外的气体

（100克）78%16%4%2%师：从这张表中可以看出呼吸前后哪些气体发生了变化？哪些气体没有发生变化？

生1：氮气的含量没有发生变化，氧气减少了，二氧化碳和水蒸气增加了。

生2：呼吸是把吸收了氧气，排出了二氧化碳和水。

生3：那呼吸加快也就是吸入了更多的氧气，排出了更多的二氧化碳和水蒸气吗？

生1：嗯，我同意你的观点。我还有疑问，就是那么多的氧气被吸入体内有什么作用呢？

生2：还有运动和氧气到底有什么关系呢？

……

四、 回归生活，在运用新知中完善解释

科学的目标是建立能够解释物质世界的理论，一种理论当它具有更强大的解释能力、能说明更广泛的现象，以及解释一致而简洁时，才能被人们接受。因此在科学课中学生所形成的解释如果能够解释多种现象，那么这种解释才是完善的。反之，那就需要对解释进行更深入的论证，使之更加详尽和精确。

总之，“解释”这是一种有意义的科学实践方式，它带领着学生努力去理解科学现象，而不是去复制课本或者其他权威所传播的科学知识。作为一线的科学教育工作者，我们有权利和有义务去创造一种宽松的氛围，让学生在形成更完善的解释的过程中不怕犯错和迷信权威，更加自主地参与到“建构解释”这种活动中去。

【参考文献】

[1] 刘儒德.建模：一种有效的建构性学习方式[J].心理科学进展，2003，11（1）.

[2] 周翠兰.小学科学中科学探究与科学思维能力的协调发展[J].新课程学习（上），2012（6）.

[3] 刘家亮，赵建华，吴向东.基于思维建模的概念学习过程探析[J].现代教育技术，2011（5）.