促进学生科学思维有效外显

2022-03-04王思宇北京中国人民大学附属小学

小学科学 2022年2期

◇王思宇（北京：中国人民大学附属小学）

科学思维是科学学科核心素养的重要组成部分。学界对科学思维有不同的定义。有研究学者认为科学思维就是具有意识的人脑对自然界中事物（包括对象、过程、现象、事实等）的本质属性、内在规律及自然界中事物间的联系和相互关系的间接的、概括的和能动的反映。

小学科学教育的核心是培养学生具有良好的科学思维能力。在科学课堂上，教师不仅要让学生获取知识，更重要的是要培养学生的科学思维。科学思维的产生和发展是在学生的头脑中发生的，这个过程不容易被察觉和捕捉。因此，如何让学生的科学思维有效外显，教师应具有什么样的教学策略？是本研究重点关注的问题。

一、设计“问题链”，注重学生科学思维的培养

教师提出的问题可以引导学生科学思维发展，因此课堂问题的设计非常关键。每一节科学课几乎都会围绕着一个核心问题进行探究，如果在课堂上直接将核心问题抛给学生，学生可能会摸不着头脑，不知如何解决。所以，教师首先要善于将一节课的核心问题分解为一个个主要问题，设计成问题链，接下来引导学生自主探究，将主要问题逐一解决，最后让核心问题迎刃而解。在此过程中，学生能够体验解决问题的喜悦，在课堂上获得成就感。

以《水能溶解多少物质》一课为例。本节课的核心问题是：如何对比食盐和小苏打在水中的溶解能力，怎样公平严谨地设计实验。三年级的学生基本上没有接触过对比实验，因此并不懂得应该如何控制变量，所以笔者将本节课的核心问题拆解为三个主要问题，让学生逐一解决。

问题1：怎样保证每次在水中加入的食盐/小苏打的量保持一致。

问题2：后一份食盐/小苏打什么时候加入。

问题3：为什么要一份份地加入食盐/小苏打。

学生在教师的引导下进行思考和交流，将主要问题逐个攻破，最后教师提出本节课的核心问题：“如何对比食盐和小苏打在水中的溶解能力，怎样公平严谨地设计实验？”学生头脑中有了对前面几个主要问题的思考和理解，很容易将控制变量的思维方式加以应用。这样，通过问题链的形式，培养了学生的科学思维。

二、创设真实情境，促进学生科学思维的发展

在小学科学课上，学生将头脑中原有的知识和经验与教师和同学产生思维的碰撞，通过一系列的交互作用，提升自己的科学思维水平。在课堂上，教师要通过创设真实情境充分调动学生已有的知识和经验，了解学生的前概念，为后续课堂做充分准备。

例如，在《运动和位置》一课中，笔者通过前测了解到，学生对于运动并不陌生，有丰富的生活经验，但其中也有一些不完善甚至是错误的认知。为了引发学生的认知冲突和深度思考，笔者基于真实情境，将学生之前外出参观时拍摄的两段小视频作为导入。第一段视频是在行进的大巴车上拍摄的，随着车子向前行进，路边的树看起来像是向后移动的；第二段视频是在路边静止站立拍摄的，大巴车向前行进，而路边的树并没有移动。由此，学生提出问题：“为什么两辆大巴车都在向前行进，而当人处于不同的位置时，会有不同的感受呢？”通过认知冲突，激发了学生的探究欲，引发学生深度思考，这就是学生头脑中科学思维的一次发展。

兴趣是最大的学习原动力。小学生对很多事物都有强烈的好奇心和探究欲。在课堂教学中，教师作为引导者，要保持学生的好奇心，调动学生的学习热情。通过课堂观察，笔者发现学生在后续的课堂学习中，变得更加积极主动，变被动学习为主动学习，基本上能够通过描述方向的词汇、距离、参照物比较准确地描述位置，在探究中提升了自己的科学思维能力。

为了更加贴近学生的生活，促使学生将科学思维外显出来，笔者将拓展环节设计成为校外来宾设计一份校园导览图。通过图示和讲解相结合的方式，让学生通过思维碰撞，进行深度思考，逻辑清晰、条理清楚地解决生活中真实存在的问题，巩固头脑中科学思维的发展成果。

三、巧设学习单，促进学生科学思维的外显

学习单是学生在科学课堂上重要的脚手架，学习单的设计体现了教师对本节课的理解，能够影响学生的科学思维发展。笔者认为，真正的学习要发生在学生的头脑中，让学生在头脑中进行一系列有逻辑的思考，经历思维参与的过程，而不仅仅是动手去做。学习单的使用，不仅有利于课堂教学，还能将学生的科学思维外显出来。

以《食物中的营养》一课为例。在“检测脂肪”这一实验中，教材偏向于培养学生的动手能力，忽略了学生的思维发展过程。笔者在设计实验单时，应用了学习圈理论，让学生经历具体经验、反思性观察、抽象概念化、主动实践这四个过程。首先，利用食用油和水在纸上留下痕迹，让学生认识脂肪，观察其留下的痕迹；然后，让学生停下来回忆自己的生活经验，调取对食物中脂肪的前概念，提出自己的问题和猜想；接下来，让学生根据生活经验，预测某种食物中是否含有脂肪，引导学生设计切实可行的检测方法；最后，学生基于自己的问题进行探究，亲身经历实验过程，判断食物中是否含有脂肪。以下案例是学生对比食用油和水在纸上留下的痕迹不同后，继续深入探究食物中是否含有脂肪，在学习单上呈现的科学思维过程。

我的问题：怎么证明食物中有脂肪？

我的猜想：在纸上摩擦，看是否出现像食用油那样的透明油渍。

动手实验：检测核桃、地瓜、肥肉三种食物。

观察现象：核桃、肥肉能够在纸上留下油渍，地瓜没有留下油渍。

得出结论：核桃、肥肉中有脂肪。

提出新问题：其他营养成分怎样检测？

学生有了学习单的辅助，在实验和探索的过程中，学习的主动性更强，亲身经历提出问题、进行猜想、动手实验、观察现象、得出结论、提出新问题这几个环节，科学思维得到了发展，并通过学习单将科学思维有效外显出来。

四、运用“课堂四声”语言，促进学生科学思维的准确表达

学生的科学思维外显，最简单直接的方式是借助语言表达出来。但有研究者提出，小学生的语言表达大致有以下几点不足：1.缺乏准确性。2.缺乏严谨性；3.缺乏简洁性；4.缺乏自愿性。我校提倡的“课堂四声”是学生表达自己科学思维的脚手架，“课堂四声”包括掌声、笑声、质疑声和辩论声，能够提高学生的课堂参与度和语言表达能力。

在《运动和位置》一课中，为了让学生体验参照物在判断位置中的重要性，教师提出问题：“我们坐在行驶的汽车上，车上的座椅是静止的还是运动的？你的判断依据是什么？”

生A：座椅是运动的，因为座椅在和车一起运动。

生B：我质疑你的想法，我认为座椅是静止的。

师：两位同学都表达了自己的想法，能说说你们是以什么为参照物，做出判断的吗？

生A：我以地面为参照物，因为座椅和车一起向前行进，相对于地面，座椅是运动的。

生B：我同意他的想法，但我想表达自己的见解，我是以汽车作为参照物来进行判断的，座椅相对于汽车，方向和位置都没有发生改变。因此，我判断座椅是静止的。

众生鼓掌表示赞同。

师：是的，当我们选择的参照物不同，物体的状态也是不同的。所以当我们判断一个物体的状态时，首先要明确参照物，再进行判断。

“课堂四声”让课堂更加真实、生动、高效。学生在思考和表达的过程中，借助逻辑清晰的“课堂四声”语言，表达自己的想法，实现课堂上的多边交流，即：“师生互动、生生互动、生师互动”，改变了传统课堂中“教师提问、学生回答”的模式。充分发挥了学生学习的主观能动性。学生通过“课堂四声”语言，表达自己的所思所想，在此过程中，逻辑清晰的语言表达体系是学生科学思维的有效载体，不仅能够培养学生多角度辩证地分析问题、批判意识、勇于质疑的科学精神，还能使学生头脑中看不见摸不着的科学思维外显出来。

五、注重课堂笔记，体现学生科学思维的过程

课堂笔记不能流于形式，教师要引导学生用眼睛观察、用耳朵倾听、动脑思考，最后动手记录，而不是走形式。学生在建立科学笔记的过程中，经历眼、耳、手、脑的互相配合，独立判断、思考、记录，将科学思维外显出来。

以《我们来做“热气球”》一课为例。在做热气球升空实验时，教师要注意引导学生：“热气球”升空的高度并不重要，重要的是感受袋内空气的变化情况，记录在笔记本上，发现热气球上升的根本原因。在后续实验中，学生在教师的引导下，用手触碰袋子，用眼睛观察袋子变化情况，将袋子的变化和袋内空气及变化一一对应，将自己的科学思维过程记录在笔记本上，综合得出结论：热气球上升的原因是袋内空气变热—热空气体积变大—空气受热后会上升，最终使热气球成功升空。

教师要引导学生坚持做记录，长此以往，学生能够更好地理解学习内容，融会贯通，建立系统完整的科学思维。