淺談初中科學探究活動中的思維教學

【摘要】人的思維發展過程總是遵循由形象思維到抽象思維再到創造思維這一過程。它可以通過各種教育手段來培養和促成，各思維形式的發展具有交叉性。在思維形成過程中都表現出一定的思維特點，具有一定的思維品質。思維品質的形成可以通過教育訓練手段或通過某一教學活動的設計來實現。本文主要闡述如何通過科學中的探究性教學活動這一載體來教給學生思維方法，促成思維的形成。即通過學生發散、收斂、橫與縱的溝通，順與逆的溝通等建構思維網絡，從而達到培養思維的流暢性、變通性、獨特性、批判性的目的，激活學生的思維。我們教研組通過一年多來的探索與實踐，覺得利用學生探究活動這一載體開展思維教學，非常有利于學生整個思維過程的形成與激活。

【關鍵詞】初中科學 探究活動 思維教學

【中圖分類號】G630 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）01-0097-03

初中科學是一門初步認識自然現象、自然規律，以人和自然的關系為中心，以物質結構、性質和運動規律為基本內容，并注意科學、技術與社會的相互滲透，密切聯系實際的一門綜合性課程。因此，這決定了自然科學的教學特點是通過學生發現問題、提出問題，再通過對各種現象的探究活動，再現知識的產生、發展過程，最終解決問題。教師運用探究策略，給學生提供實踐探究的機會。學生對探究過程的思維品質及方法有時可能比探究的結果更重要。因此，教師在課堂教學中引導學生對有關的學習內容進行探究，對學生的思維發展有著特殊的意義和價值。

一、探究活動中的思維教學一般模式

根據科學的特點以及為了更好地配合《科學》新課程的實施，我們教研組自去年下半年就開始“自主、合作、探究”課堂教學模式的實踐與研究。同時配合學校反思性教學和思維教學在各學科中的實施，我們在初一、初二、初三三個年級分別開設了各類能充分反映思維教學的公開課研究課，取得了良好的效果。通過集體備課、評課、補充、學習。我們總結和歸納出了自然科學課堂探究活動中的思維教學一般模式。現概括如下：

探究活動中的思維教學一般模式：

該思維教學模式宗旨是通過科學探究過程或活動這一載體，把思維教學貫穿于整個學生思維發展過程。力求在整個形成過程中培養和訓練學生的思維器官、思維品質，最終形成思維能力，從而達到優化課堂教學結構的目的。我們教研組在這方面取得了一定的成績。

二、在科學探究活動中開展思維教學的探索

思維具有許多品質，我們這里重點討論與探究活動密切相關的（流暢性、變通性、批判性、獨特性、實踐性）。下面以思維品質的這五個方面來闡述探究活動過程中思維品質的培養與激活。

（一）思維的獨特性

思維獨特性最主要的標志是：凡事自己開動腦筋，自己尋找解決問題獨特新穎的途徑和方法，從而得出解決問題的答案或結論，并能對自己得出的答案或結論進行分析和檢驗，使之符合實際。

在科學探活動中，學生通常能對某個情景或場景通過自己的分析，與原有知識或經驗發生認知沖突上，從而激發學生自己積極開動腦筋，尋找解決問題的途徑。這其實已經激活了思維的獨特性。通過一年多的實踐，自然科學課堂上學生思維的獨特性具體表現可歸納為：

①實驗中善于提出獨特、新穎的實驗方案。

②通過觀察，能提出新的問題和解決問題的方法，敢于發表個人意見。

③具一定的聯想、想象能力。

④能用已學知識解決一些簡單的實際問題。

⑤有擺脫思維定勢的能力，能夠解決過去的經驗和習慣不能解決問題。

如：在上到第六章人類與環境的內容時，學生們均能積極撰寫調查報告，提出一些如何防治水、大氣、土壤污染的新辦法，新措施。學生個個富于聯想，善于提出新問題。有學生撰寫的《太平橋水污染及治理措施》一文在富陽日報上發表，市政府也已開始治污行動。又如徐國軍老師在上《平面鏡成像的規律》一課時，分組布置了實驗任務，一組研究像與物體的大小關系，二組研究物距與像距的關系，每一組又分成四人組成合作小組。在巡視學生的活動時發現二組中有一小組同學并沒有采用點燃的蠟燭作為觀察物體，而是直接用一塊三角板在鏡子面前量著。其中一位同學說：“只要一組證明了像與物等大，那么三角板在鏡子里所成的像和三角板應該一樣大，三角板所成的像中的刻度大小跟物的刻度也一樣，將三角板有刻度的一邊和鏡面垂直后就可以直接觀察出物距和像距相等。”（如圖所示）聽了學生的解釋后，不禁佩服這組學生的想象力和創新能力。在學生匯報方案階段，教師特意安排了這組學生介紹這種與眾不同的方案，與全班同學共同探討。其他同學也感到很有收獲。可見，在這樣的教學活動中非常有利于思維獨特性的培養和激活。

（二）思維的流暢性

思維的流暢性主要表現為思維起點靈活，思維過程靈活，概括遷移能力強，善于組合分析，有多種合理而靈活的結論等方面。

在科學探究活動中，學生會靈活使用等效、類比、分析、綜合、歸納、演繹等思維方法，去概括理解所要探究的問題。具體表現為：

①能對實驗任務提出不同的方案。

②能通過對一種代表性動物或植物的分析，歸納出一類動物、植物的特征。

③能探究動物或人體各部分結構與功能相適應的特點。

④在概括理解過程中，能通過對實驗數據處理、分析，概括出各量之間的關系，并能應用規律解決一些簡單問題。

如：在研究凸透鏡成像實驗過程中，我們的老師設計了如下探究過程。（部分）

探究過程：

1.分成四種情況分別進行實驗：第1種：在光屏上得到一個縮小的像；第2種：在光屏上得到一個放大的像；第3種：得到一個正立的像（這個像光屏上是不可能找到的）；第四種：得到一個倒立的像。

2.各小組按要求開始實驗。得到一個符合要求的像后，將此時的物距、像距及像的性質記錄在下表中。

3.各小組匯報數據及實驗現象。

4.有學生對實驗數據及現象進行分析。

得出實驗結論：（凸透鏡成像規律）

通過這樣的探究活動的設計，極好地鍛煉了學生的分析、歸納和綜合能力，在嚴謹的科學探究過程中培養了學生思維的流暢性。

（三）思維的變通性

指出在處理問題和解決問題的過程中，能夠適應任務的需要，積極周密地思考，采用多種方法或途徑正確地判斷并迅速得出結論。

在科學探究活動中，學生充分運用知識的遷移或方法的貫通，善于調用已學過的知識與學習經驗，采取各種角度或方法尋求解決問題的途徑。

主要表現為：

①從一種測量方法的運用轉向考慮另一種方法的運用。

②善于靈活運用數學公式，測量工具，調用已學過的知識與經驗，來分析處理新情景的問題，從不同角度出發考慮和解決一些簡單的實際問題。

③能靈活運用各種實驗器材和有關知識，設計實驗，能初步運用控制變量的方法。

下面以我們組老師上的“探究物質的溶解性與哪些因素有關”一課為例來說明如何靈活運用控制變量的方法來設計實驗，激活思維的變通性。

探究物質的溶解性與哪些因素有關（課堂實錄節選）。

因素1：攪拌

生：兩杯水，一杯攪拌，一杯不攪拌，看哪杯溶解得快？

師：實驗過程中，如果我們發現攪拌的那一杯溶解所需的時間短，就可證明攪拌能夠加快冰糖溶解的速度。如果時間一樣，則證明攪拌對溶解快慢沒有影響，你們覺得這種理解對嗎？大家有沒有考慮過，我們在研究“攪拌”這個因素時，對于水，對于糖有沒有什么要求？

生：這種理解是不正確的。研究“攪拌”這個因素時，兩杯水應該一樣多，冰糖的質量也應該一樣，水溫也應該相同。

師：為什么呢？

生：如果這些因素不一樣的話，那攪拌的那杯冰糖溶解快，不一定就是攪拌的關系，也有可能是其他原因造成的。

師：根據大家剛才的猜測，我們把幾個影響因素列出來看看。

我們發現，當我們研究“攪拌……”時，如果不限制其它條件，比如說，兩杯水，（1）杯水多，（2）杯水少；（1）杯熱水，（2）杯冷水；（1）攪拌，（2）不攪拌。如果我們發現的確是（1）號杯溶解時間短，由此我們是否可以得出結論：攪拌影響食鹽溶解快慢的因素？

生：不可以。因為……

師：所以說，我們在研究一個因素時，必須保證其他幾個因素控制在相同條件下。這是一種經常用到的科學實驗方法——控制變量法。這樣我們研究問題的時候，目標明確，方向正確，才能得出正確的結論。根據這種方法，請同學來說一下檢驗水的溫度可能會影響冰糖溶解快慢的影響因素的設計方案。

生：相同質量的糖同樣在不攪拌的情況下，在相同體積的冷水中溶解需要的時間長，還是在熱水中溶解的時間長？

師：那么顆粒的大小是否影響糖在水中溶解的快慢，相信同學們也能夠說出設計方案了。

生：相同質量的糖，一份顆粒大，一份顆粒小，同樣在不攪拌的情況下，在相同體積的熱水中，看哪一個燒杯里的糖溶解需要的時間長？

……

通過這一環節的設計，讓學生開動腦筋，根據探究的目的和條件，選擇取得證據的途徑和方法，考慮影響實驗結果的主要因素。使學生能確定需要測定的量，并采用適當的方法控制變量，從而使學生由被動轉向主體，思維的變通性得到充分體現。

（四）思維的批判性

表現為冷靜地思考問題，對他人的經驗和書本知識能認真思考，不迷信，不盲從。對探究過程中的不同方案敢于提出有理有據的合理見解。人就是通過控制自己的意識而相應調節自己的思維和行為，即表現在主體根據活動的要求，及時地調節和修改思維過程，也就是主體主動地進行自我反饋的過程。

在科學探究活動中要求學生會正確使用各種儀器，及時發現實驗設計或實驗過程中的錯誤等，即通常所說的反思。

具體表現在：

①能正確使用各種測量工具、儀器等。

②能及時發現實驗的錯誤，導致誤差產生的原因等。

③實驗設計或進行實驗時，注意實驗順序的合理性。

④通過探究結果，能夠判斷原假設的成立與否，對方法或設計的優劣進行評判，并提出合理的建議

如在探究CO2是否具有酸性的實驗設計過程中：老師要求設計一個實驗證明碳酸（二氧化碳的水溶液）具有酸性，而二氧化碳不具有酸性。有一位學生設計了如下實驗方法：取一只潔凈的干燥的試管，向里面放入一張干燥的藍色石蕊試紙，向試管中加入適量的水，觀察現象；然后再往試管中通入二氧化碳氣體，再觀察現象。整個設計思路如下圖：

然后要求學生展開討論：僅由此實驗能得出滿意的結論嗎？若能，請你說明理由。若不能，請你簡述還需要進行的實驗操作步驟和實驗。學生不難通過對比分析得出該同學的實驗設計，雖然排除了水使紫色石蕊變紅色的可能性，但沒有排除二氧化碳使紫色石蕊變紅色的可能性，從而會設計出更合理的實驗設計方案。通過設計這樣的探究活動，可以很好地培養學生思維的批判性。思維批判性品質是思維過程中自我意識作用的結果。而這種自我意識是以主體自身為意識的對象，形成思維結構監控系統，可實現人腦對信息的輸入→加工→貯存→輸出的控制。思維的批判性品質，來自對思維活動各個環節，各個方面所進行的調整、校正的自我意識。這種批判性的思維品質，在探究活動和創造性思維的過程中是不可缺少的因素。

三、在探究活動中開展思維教學的幾點思考

初中生正處于由具體形象思維向抽象思維發展的一個重要階段。因此在教學中應注意引導學生思考事實證據和科學結論之間的關系，幫助學生學習建立科學模型。由此培養學生的分析、概括能力和邏輯思維能力，形成質疑、反思的科學思維習慣。具體如下：

1.鼓勵每一個學生充分參與到探究學習中來，尊重學生各種不同的見解、技能和經驗，保護學生的創造性和好奇心，鼓勵學生對他人的觀點持合理的懷疑態度，為學生提供各種表達自己想法和開展科學探究的機會，允許學生提出不同的觀點，哪怕是錯誤的，以保護其思維的積極性。

2.熟悉掌握學生思維過程。思維過程是人們運用頭腦中原有的知識經驗，對新的信息進行分析、綜合、比較、抽象和概括的過程。

3.積極激活并優化學生的思維品質。在探究活動中尤其是思維的獨特性、流暢性、變通性、批判性和實踐性。

4.積極創設問題情境，給學生留有思考的空間。思考產生于知困。沒有問題，思考也就停止了。法國心理學家瓦龍說：“思維就是克服矛盾的過程。”教師必須創設問題情境，激發學生自己提出問題，進行獨立思考。

5.應創設寬松，發展的教學氛圍。心理學研究表明：自由、安全、愉悅的集體氣氛有利于學生創造力的發揮。教師應把自然書本中可以探究的知識點和一些演示實驗改為探究性實驗，鼓勵學生大膽假設，自主探索，使學生全程參與學習，培養學生思維的自主性與創造性。

四、結束語

課堂學習以學習間接經驗為主，教材上的各種知識，都是前人在長期實踐中不斷思維的結果。如果對這些知識的學習我們教師能想方設法讓學生轉變學習方式，充分利用探究活動這一載體，那么我們的學生一定個個都是善于思維、懂得思維的人。

參考文獻：

[1]《教學策略》，李曉文、王瑩，高等教育出版社

[2]《課堂學習論》，陳見時，廣西師范大學出版社

[3]《科學》新課標，國家教育部，北師大出版社

[4]《學習與發展》，林崇德，北師大出版社