〔摘""要〕"科學(xué)思維的發(fā)展聚焦于質(zhì)疑、實(shí)證和邏輯，推理論證在學(xué)生科學(xué)思維進(jìn)階中起著至關(guān)重要的作用。本文以《空氣的成分》一課為例，探討推理論證在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展中的作用。通過(guò)對(duì)空氣成分的探究，可以讓學(xué)生初步了解空氣的基本組成以及一些常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)方法。在這個(gè)過(guò)程中，推理論證可以引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)、提出假設(shè)、進(jìn)行驗(yàn)證等過(guò)程，運(yùn)用科學(xué)的方法探究空氣的成分，提高學(xué)生的科學(xué)思維水平。〔關(guān)鍵詞〕"科學(xué)思維；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；推理論證；空氣的成分科學(xué)思維的發(fā)展聚焦于質(zhì)疑、實(shí)證和邏輯，推理論證在學(xué)生科學(xué)思維進(jìn)階中起著至關(guān)重要的作用。推理論證主要體現(xiàn)在：基于證據(jù)與邏輯，運(yùn)用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系并提出合理見(jiàn)解。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)推理論證可以幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)他們的批判性思維和解決問(wèn)題能力。本文以滬科教版自然五年級(jí)上冊(cè)第五單元“我們周圍的大氣”中的第一課時(shí)《空氣的成分》為例，探討推理論證如何助力學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。通過(guò)對(duì)空氣成分的探究，可以讓學(xué)生初步了解空氣的基本組成以及一些常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)方法。在這一過(guò)程中，推理論證可以引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)、提出假設(shè)、進(jìn)行驗(yàn)證等過(guò)程，運(yùn)用推理論證的方法探究空氣的成分。這個(gè)過(guò)程可以很好地幫助學(xué)生掌握分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，提高學(xué)生的科學(xué)思維水平。一、基于探究實(shí)踐的邏輯推理（一）聯(lián)系生活，引發(fā)思考在教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)真實(shí)教學(xué)情境可以激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，學(xué)生在真實(shí)的情境中學(xué)習(xí)，可以更好地結(jié)合自己的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理論證，進(jìn)而產(chǎn)生認(rèn)知沖突。例如，在《空氣的成分》的教學(xué)中，教師以深呼吸的放松活動(dòng)導(dǎo)入課堂，讓學(xué)生切實(shí)感受周圍的空氣，結(jié)合生活體驗(yàn)，思考空氣的成分并列舉能證明空氣含有這種成分的實(shí)例。學(xué)生在活動(dòng)體驗(yàn)后能夠結(jié)合生活體驗(yàn)，思考證明空氣中有這些成分的一些例子：有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)小時(shí)候玩的氫氣球里面是氫氣，由此猜測(cè)空氣中有氫氣；而有的學(xué)生聯(lián)系之前所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)我們呼吸需要吸入氧氣，呼出的是二氧化碳，以此猜測(cè)空氣中含有氧氣和二氧化碳?xì)怏w。學(xué)生在交流討論中發(fā)生思維碰撞，產(chǎn)生思維沖突，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對(duì)空氣成分做進(jìn)一步探索和思考。這個(gè)過(guò)程可以讓學(xué)生感受到科學(xué)與我們的生活密切相關(guān)，進(jìn)而激發(fā)他們主動(dòng)探索空氣成分的興趣和欲望。（二）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推理分析1.對(duì)蠟燭燃燒現(xiàn)象的推理分析交流討論后，有的學(xué)生認(rèn)為空氣中是含有氧氣和二氧化碳?xì)怏w的，但是如何做實(shí)驗(yàn)證明，則不清楚。教師在這個(gè)過(guò)程中可以適時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)，以兩個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)展開(kāi)，并明確活動(dòng)要求，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手實(shí)踐，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，在驗(yàn)證空氣中有氧氣的活動(dòng)中，學(xué)生觀察到蠟燭在罩上玻璃杯后燃燒一段時(shí)間才熄滅這一現(xiàn)象（如圖1），教師引導(dǎo)學(xué)生可以結(jié)合已學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析推理。有的學(xué)生根據(jù)氧氣的一些性質(zhì)，猜想氧氣有助燃的作用。教師適時(shí)地進(jìn)行氧氣會(huì)使帶火星的木條復(fù)燃的演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)燃燒需要氧氣、氧氣能夠助燃的特點(diǎn)。接著，帶領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)分析罩上玻璃杯后蠟燭熄滅的原因。從蠟燭燃燒需要消耗氧氣這個(gè)角度出發(fā)，學(xué)生逐步推理出杯中充滿空氣，空氣中含有氧氣，但是由于燒杯內(nèi)的空間有限，蠟燭燃燒一會(huì)兒后燒杯中的氧氣逐漸減少，最終導(dǎo)致蠟燭熄滅。據(jù)此，學(xué)生推理得出氧氣能夠助燃、空氣中含有氧氣的結(jié)論。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要有依據(jù)地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，分清事實(shí)和觀點(diǎn)。這種推理過(guò)程，不僅讓學(xué)生深入理解了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，也培養(yǎng)了他們運(yùn)用已有知識(shí)解決新問(wèn)題的能力。2.對(duì)石灰水變渾濁現(xiàn)象的推理分析在開(kāi)展驗(yàn)證空氣中含有二氧化碳的實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生對(duì)二氧化碳可以使澄清的石灰水變渾濁的現(xiàn)象并不清楚。教師準(zhǔn)備豐富的實(shí)驗(yàn)材料，有澄清的石灰水、空氣泵和護(hù)目鏡。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，讓學(xué)生向澄清的石灰水中泵入空氣，3分鐘后，學(xué)生觀察到石灰水變渾濁的現(xiàn)象。為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？這引發(fā)學(xué)生思考。他們討論發(fā)現(xiàn)，肯定是空氣中的某種成分可以使澄清的石灰水變渾濁，但到底是哪種氣體呢？接下來(lái)，教師用氣泡水機(jī)演示向澄清的石灰水中打入二氧化碳?xì)怏w的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，把二氧化碳?xì)怏w打入澄清的石灰水中后，其變渾濁了。通過(guò)直觀視覺(jué)體驗(yàn)，學(xué)生知道了二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁這個(gè)現(xiàn)象。由此推理得出，原來(lái)是空氣中的二氧化碳?xì)怏w使澄清的石灰水變渾濁了，從而驗(yàn)證了空氣中含有二氧化碳。接著，教師播放“將澄清的石灰水放置在室內(nèi)24h”的視頻，學(xué)生發(fā)現(xiàn)放置在空氣中24h后，澄清的石灰水也會(huì)變渾濁，而且和空氣接觸的表面出現(xiàn)了一層膜。教師告訴學(xué)生，石灰水表面的這層膜是空氣中的二氧化碳?xì)怏w和澄清的石灰水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣，學(xué)生可以更加確信自己推理的正確性。二、基于DIS數(shù)據(jù)的實(shí)證分析將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和"DIS"實(shí)驗(yàn)結(jié)合是《空氣的成分》教學(xué)的一大特色，DIS技術(shù)的使用可以使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀，豐富了學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)。在驗(yàn)證空氣中有氧氣的活動(dòng)中，學(xué)生不僅進(jìn)行了蠟燭燃燒實(shí)驗(yàn)等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，還利用氧氣傳感器測(cè)量學(xué)校不同位置空氣中的氧氣含量，直觀地得出不同位置空氣中的氧含量差不多的結(jié)論，同時(shí)解決了蠟燭熄滅時(shí)氧氣未耗盡的爭(zhēng)議。在驗(yàn)證空氣中有二氧化碳的活動(dòng)中，教師利用二氧化碳傳感器測(cè)量空氣中二氧化碳的含量，為學(xué)生的推理提供了直觀的數(shù)據(jù)支持。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和DIS傳感器實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，讓學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理論證和DIS直觀數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。例如，在驗(yàn)證空氣中有二氧化碳的過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)向澄清的石灰水中泵氣的實(shí)驗(yàn)觀察到石灰水變渾濁的現(xiàn)象，初步推理出空氣中可能含有二氧化碳?xì)怏w，而二氧化碳傳感器測(cè)量空氣中二氧化碳含量的演示活動(dòng)，則用直觀的數(shù)據(jù)進(jìn)一步證實(shí)了學(xué)生的推理。這種結(jié)合豐富了學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)，同時(shí)使學(xué)生更加深入地理解了空氣的成分，也提高了他們對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和參與度。三、基于推理論證的思維進(jìn)階（一）開(kāi)展深度論證教師在教學(xué)中應(yīng)重視加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維方式的引導(dǎo)，給予學(xué)生廣闊的思維空間，鍛煉學(xué)生的分析、歸納、推理等科學(xué)思維能力。例如，在教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析，引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)知識(shí)，嘗試用已學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)結(jié)論形成的過(guò)程進(jìn)行反思。在驗(yàn)證空氣中有氧氣的活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析推理，從蠟燭燃燒需要消耗氧氣這一角度出發(fā)，逐步推理出杯中充滿空氣，空氣中含有氧氣，蠟燭燃燒一會(huì)兒后燒杯中的氧氣逐漸減少，最終導(dǎo)致蠟燭熄滅的結(jié)論。在驗(yàn)證空氣中有二氧化碳的活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生思考是什么氣體導(dǎo)致澄清的石灰水變渾濁的現(xiàn)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和教師的演示，他們確定這種使石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳，從而驗(yàn)證了空氣中含有二氧化碳的結(jié)論。（二）克服思維定式在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生可能對(duì)空氣的成分有一些前概念，認(rèn)為空氣就是一種簡(jiǎn)單的物質(zhì)。然而，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和推理論證，學(xué)生發(fā)現(xiàn)空氣是一種混合物，含有氧氣、二氧化碳、氮?dú)獾榷喾N成分。這種大量新事實(shí)和新證據(jù)的出現(xiàn)，使學(xué)生克服了前概念的影響，轉(zhuǎn)變了認(rèn)知，克服了思維定式。例如，在驗(yàn)證空氣中有二氧化碳的活動(dòng)中，學(xué)生開(kāi)展向澄清的石灰水中泵氣的實(shí)驗(yàn)，觀察到石灰水變渾濁的現(xiàn)象。這個(gè)現(xiàn)象與學(xué)生之前的認(rèn)知有所不同，引發(fā)了他們的好奇心和探究欲望。通過(guò)教師的演示實(shí)驗(yàn)和講解，學(xué)生了解到二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，從而推理得出空氣中含有二氧化碳的結(jié)論。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不斷接受新的信息和證據(jù)，逐漸打破了原有的思維定式，建立了更加科學(xué)的認(rèn)知。（三）提高思維連貫性這節(jié)課有學(xué)生操作和教師演示等多個(gè)實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間聚焦核心問(wèn)題，減少思維跳躍，這提升了學(xué)生的注意力和連貫性思維。例如，在驗(yàn)證空氣中有氧氣的活動(dòng)中，學(xué)生從蠟燭燃燒的現(xiàn)象出發(fā)，進(jìn)行推理分析，然后通過(guò)教師的演示實(shí)驗(yàn)和氧氣傳感器的測(cè)量，進(jìn)一步驗(yàn)證自己的結(jié)論。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要始終圍繞“空氣中是否含有氧氣”這個(gè)核心問(wèn)題進(jìn)行思考，不斷收集證據(jù)，進(jìn)行分析和推理。這種專注于一個(gè)問(wèn)題的思考方式，能夠讓學(xué)生減少思維跳躍，提高思維的連貫性。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要按照一定的步驟進(jìn)行操作，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分