關注科學思維 促進有效探究

摘 要 分析科學探究活動存在的問題，結合教學實踐，提出在科學探究過程中，應從重視思維過程、搭建思維橋梁、突破思維節點三個層面，來發展學生的思維。

關鍵詞 科學探究；思維過程；思維橋梁；思維節點

中圖分類號 G623.6 文獻標識碼 B 文章編號 1671-489X（2008）14-0026-02

科學課應關注學生思維的發展。科學教學的主要目的，是為了讓學生通過科學學科的學習，能用科學的思維方式發現、思考和解決問題。《科學課程標準》指出：科學探究的重點不在探究的操作方法和操作上，而在于通過探究培養學生的科學思維能力。思維是人對客觀事物本質特征和內在規律性聯系的間接的、概括的反映。思維力是學生智力活動的核心，也是智力結構的核心，應從小培養學生的思維能力。若有意識地去培養學生的思維能力，就可以更快地提高他們的思維水平。因為小學生的思維發展正處于皮亞杰描述的“具體運演階段”和“形式運演階段”，也就是由具體形象思維向抽象邏輯思維的過渡時期。他們的抽象邏輯思維的發展一般依據具體的形象及親身的操作，而科學課就提供了這樣一個平臺。因為科學課的最大特點是活動多，可讓學生有大量的具體形象感知及親身操作的機會。

教科版教材的一個明顯特點就是活動多，但需清楚的是活動只是科學探究的外在形式，而其中內含的科學思維才是它的靈魂。沒有思維的觀察探究，學生最多只能是一個忠實的觀看者和記錄者，是不可能有重大發現和認識的。當前，科學探究活動已成為小學科學課堂教學中的一大主題，勿庸置疑，“課標”所倡導的理念是非常正確的。但是，在沒有深刻領會其中真正的涵義的情況下，有人認為凡小學科學教學有活動則必有探究。在這種思想的誤導下，一些小學科學的課堂教學過程中拼命地設計“探究活動教學”。只要對這些探究活動耐心分析和研究之后，就會認識到這種探究活動中普遍存在著一種毛病，那就是“活動有余，思維不足”。在很多的活動中，學生在熱熱鬧鬧的活動結束后，頭腦依然是一片空白，他們在知識和能力上并沒有得到真正意義上的提升。

科學課的教學應該從這樣的誤區中走出來，在科學探究活動的主線下，注重活動中的思維含量，關注活動中的思維訓練，發展學生的思維能力，真正落實“課標”中提出的“學會用科學的思維方式解決自身學習、日常生活的問題”這一目標。

1 重視思維過程，構建思維方式

課堂教學的主要構成體是師生的相互活動，它是形成良好思維過程與多種思維渠道的最佳場所。優良的思維品質總是伴隨著學生接受知識時的思維過程而逐漸形成。教學中教師如果注意到學生的思維過程，就應及時地調整教的程序，促使學的升華，提高所形成的思維品質的質量。

例如教學《水和空氣》單元第4課《比較水的多少》時，教材也關注思維過程，在用各種方法比較了3個瓶子里水的多少后，出現一個問題：2號杯比1號杯多多少呢？教材直接告訴學生可以用量筒來測量，然后教學量筒。但這樣的處理，往往忽視了量筒的來歷和科學家在發明量筒前的思維過程。如果增加在量筒出現之前的思考，將科學家對于量筒工具的發明過程毫不保留地呈現出來，無疑可以發展學生的思維結構，構建一種科學的思維方式。如在科學探究活動的“提出問題階段”環節，采用“用杯子量，多幾杯？如果多出來半杯怎么辦？”“用更小的杯子來量，又會怎樣？”“沒有更小的杯子，怎么辦？”等誘導性的語言，鼓勵學生“沿不同方向、向不同范圍、不受已知的或現存方式、方法、規則或范疇的約束，從已知信息中產生出大量變化的、獨特的新問題和探索解決新問題的多種方法”。

在猜想與假設環節，特別注意調動學生的直覺思維。“請同學們開動腦筋猜一猜”，使學生迅速地對問題答案作出合理猜測、設想，并引領學生把驗證本人（或本組）猜想是否正確作為學生進一步探究的“興趣源”和“目的地”，應該說，這也是使學生進行有效探究的保證。安排“先在紙上畫上刻度線，然后貼在杯子上，再用杯子量一量，瓶中的水各是多少，將測量的結果記錄下來”這個過程。當學生帶著濃厚的興趣和目的進行完“用自制刻度線測量”，并搜集了大量第一手信息而進入“思考與結論，表達與交流”后，又提出亟待解決的過程問題：“各小組測量的結果相同嗎？這會給我們帶來什么問題？怎么解決這個問題呢？”在此基礎上出現對量筒的介紹和使用方法。這個過程適時地組織學生通過對“比較2號比1號多多少”這個問題，經歷“猜測、驗證、分析、綜合、比較、抽象、概括”的邏輯思維過程。

如果在教學中把得到結論的全部思維過程展現出來，學生可以在自己思維的痕跡中得到較強的參與意識，不但學到知識，而且可以據此舉一反三，在設計發明一種新生事物時，采取科學的思維方式，獲得創意的發現。

2 搭建思維橋梁，幫助思維發展

教師在教學過程中的指導意義在于對學生施加積極的影響，使他們能夠選擇比較正確的學習方法。如教學《一杯水里能溶解多少食鹽》一課時，教師可以一個問題作為標題，在解決了問題以后，接著主要就是制定實驗計劃，考慮好具體的操作步驟，然后按照實驗計劃實施。過程如下：

師：前一節課學習了食鹽在水中的溶解。（教師邊說邊演示這一過程，加一勺，用玻棒攪拌，食鹽溶解了，再加一勺，再攪拌，食鹽又溶解了。其間不時發出玻棒碰到燒杯的聲音，學生十分仔細地看教師的演示。）再加一勺，能溶解嗎？

生：能。（學生回答地很干脆，顯得十分自信）

生1：我認為可以不斷溶解。（他停頓了一下）不會馬上溶解。

師：那么一杯水中能溶解多少食鹽呢？（學生似乎沒有什么反應，教師停頓了一下）一杯水有多少？今天研究50毫升水能溶解多少克食鹽？

在很短時間里，教師和學生確定好本節課的研究主題。當學生提出“可以不斷溶解”時，教師提出“一杯水中能溶解多少食鹽”。如果是向成人提這個問題，由于成人會有“再繼續一勺一勺加食鹽看是否會溶解”這樣的思維過程，因此可以得出相應的結論。而學生沒有充分理解“不斷溶解”的涵義，如果教師給他們建一座可以使思考有方向的“橋”，問他們“加一瓶，加一麻袋，或者更多呢”，這個時候學生會順著這座“橋”思考，于是可能會想到“這么小的一個燒杯能放這么多的食鹽”，那么緊接著“這杯水里究竟能溶解多少食鹽呢”類似的想法就產生了。無須教師來提出這樣的問題，學生有想要進一步探究的需要，探究的進程自然就向前推進，他們的思維也向前發展。那么，這杯水里究竟能溶解多少食鹽呢？看著燒杯里的水，學生開始思考這個問題：就這么一勺一勺地加，要加多少勺呢？有的學生提出做實驗。于是教師指導學生制定實驗計劃，探究的進程繼續往前推進。

在這里，教師的鋪墊提示，引導了學生的思維，可以說從學生學習的需要出發，不僅體現了教師的主導作用，也發揮了學生的主體作用，對思維發展非常有利。

3 突破思維節點，促進思維提升

在科學課的課堂教學中，當教師心中裝著學生，并和學生一道帶著對學習活動的熱切期盼進入學習狀態時，學生的學習熱情就會被充分調動起來。在學習過程中，學生的思路會向更廣闊的思維空間伸展，但往往在這種時候會遇到一些狀況，即“思維節點”（也稱“斷面”）。

在舊教材“溶解”單元第1課《食鹽在水里溶解了》，教材有一活動“觀察高錳酸鉀和砂糖的溶解”，旨在理解溶解的實質之一：化成肉眼看不見的微粒，用高錳酸鉀的顏色來顯現溶解過程。在教學中，筆者發現學生都無法根據自己的發現描繪出“紅糖變成了極小極小的肉眼看不見的顆粒”。在實驗中，筆者發現不論是紅糖還是高錳酸鉀，放入水中后都會泛起輕煙似的色帶，攪拌后，色帶會慢慢地與水混合均勻。這個過程的確無法讓人建立紅糖變成“微小顆粒”這一直觀印象。因此，學生看到了“紅糖顆粒放入水中”及液體變成“紅色的紅糖溶液”，但對于中間的轉變沒有直觀的印象，思維由此出現了斷面。而對溶解概念抽象的講授又不易被學生理解。

新版教材將這一活動從有限的課堂時間里剝離出來，增加了可供思考的諸多問題，很好地解決了這一思維節點的問題。溶解是指一種物質均勻地分散于另一種物質中形成均勻、穩定溶液的過程，而溶解的過程學生在生活中大多無法細致地觀察到，對于物質究竟是怎樣均勻地分散到水中去缺乏感性認識。新修訂的教材希望學生通過仔細觀察、描述、想象溶解時的變化過程，能形成“溶解”的描述性概念，加深對溶解現象的本質性理解。

高錳酸鉀學生比較陌生，強調對原有狀態的觀察，很有必要。舊教材只有同時觀察高錳酸鉀、砂糖的溶解變化過程這一簡單的表述。然后“在盛水的玻璃杯上方，輕輕地投入幾粒高錳酸鉀。觀察并描述水和高錳酸鉀的變化。用攪拌棒輕輕攪拌一下，再觀察、描述水和高錳酸鉀的變化”。接著出現幾個思考性的問題：“高錳酸鉀在水中溶解了嗎？它與食鹽在水中的溶解有什么相同和不同？描述高錳酸鉀在水中的溶解過程。”修訂后的教材強調觀察、描述高錳酸鉀溶解于水的逐漸變化過程，表格引領學生對觀察到的細節的描述，使之接近溶解的本質特征。接著，把剛建立的認識進行遷移：想象（不可見的）食鹽在水中溶解時可能出現的變化過程。筆者認為教材需要再補充幾個問題來解決思維節點的問題，如提問：1）固體顆粒為什么消失？2）溶液的顏色由深到淺直至無色，這是為什么？3）日常生活中，糖水是甜的，鹽水卻是咸的，為什么？學生在討論、交流思考的過程中肯定能形成“物質化成了極其細小、肉眼看不見的微粒”的概念。學生從宏觀層面進入微觀層面，完成了重點和難點的教學任務，也解決了思維節點的問題。關注學生思維的節點能讓學生思維的廣度、深度、靈活性等思維品質得到更加蓬勃而有生機的發展。

總之，科學學習要以探究為核心，而探究式教學的基本要求是要從兒童“所在位置”出發，即關注學生的思維。這就要求教師要了解學生，給他們充足的時間和空間讓他們以多種方式表達所思所想。當學生敘述自己想法的時候，教師要耐心傾聽；在學生動手實驗之前，要舍得給學生一些時間，讓他們對問題提出假說、設計實驗，并交流他們的想法，在交流中相互評判、質疑。對于學生動手之后的匯報活動，教師不僅要關注學生實驗后得出的結論，更應關注學生在驗證假說過程中的思維變化情況。因此，不僅要讓學生說出實驗的結果，而且應讓學生說說自己的操作程序。重視思維過程，搭建思維橋梁，突破思維節點，才能較好地了解學生的發展水平，采取有效的教學策略，有的放矢地實施教學，引領學生科學地想事情、做事情，形成良好的思維習慣。