科學學習中學生的認知發展

沈婉

“知己知彼，百戰不殆”的軍事格言同樣適用于教學。教師只有對自己的教學對象有深刻透徹的了解，才能夠做到有的放矢。講解、練習、質疑、肯定、鞏固、提高……所有的教學與學習活動最終都是為了改變學生的認知并通過學生的認知發揮作用，因此，學生的認知發展是非常值得研究的。

一、認知發展理論概述

認知發展理論的提出者是著名發展心理學家讓·皮亞杰。他認為個體從出生后其思維方式和認識解決問題的能力隨年齡增長而改變。根據認知結構的差異，認知發展共經歷感知運動（2歲之前），前運算（2至7歲），具體運算（7至12歲），形式運算（12歲后）四個階段。

小學高年級的授課對象基本是12至14歲的學生，按認知發展理論他們正處在從具體運算階段到形式運算階段的過渡期。在科學教學中關注各階段學生的思維特點，能夠使學生更快接受更容易理解所學知識，并使思維力得到鍛煉。尤其是引導學生實現從具體運算到形式運算的跨越，是打破學生思維瓶頸，從根本上提升學生創新能力的良策。

二、認知發展理論在小學科學教學中的應用

1.在教學中遵循學生認知發展的階段特征

在具體運算階段內，孩子的認知以運算圖式呈現，其思維具有守恒性、自我中心性和可逆性的特征。比如，三年級的學生能夠理解等號的傳遞性，他們在回答問題時更容易受到“不同聲音”的干擾，他們知道水可以由方至圓再由圓回方。

從三年級開始學生的認知大多步入形式運算階段，在五六年級，形式運算思維得到鞏固與強化。在形式運算階段，孩子具備了抽象邏輯思維能力，其認知特點如下：

一是思維形式與思維內容的分離。這一階段的孩子能夠擺脫現實的影響，對假言命題做出富有邏輯性與創造性的反映。例如，在四年級下冊“怎么搭配食物”一節中，我讓學生假定自己是廚師，讓他們盡情描述出自己能想到的各式各樣的菜肴，無論這些菜肴是多么的稀奇古怪都不嗤之以鼻，因為學生可以在這種天馬行空的想象中迸發創新的能量。然后再對所有菜肴構思進行綜合評價，引導學生從制作成本、制作難度、營養、口味、外觀、創新性等諸多角度評價菜肴，鍛煉學生的理性思考能力。

二是進行假設——演繹推理。首先提出假設，然后進行演繹，找出答案。例如，在五年級上冊中有“解釋和建立模型”一章，建模的步驟是“做出假設——建立模型——驗證并得出結論”這一過程是對假設——演繹推理的生動體現。因此，我將建模的方法貫穿于整個五年級科學的教學中。例如，在研究晝夜交替問題時，我們用人造光源和地球儀模擬地球在太陽系的位置與狀態，從而讓學生認識到地球自轉產生了晝夜交替。再比如，在學習聲音的傳播時，我先引導學生根據生活經驗做出“聲音隨著距離的增大而減小”的假設，然后建立模型探究聲音傳播與距離遠近的關系，從而讓學生發現聲音的擴散規律。我們還根據隔音玻璃的啟示做出“介質影響聲音傳播”的假設，建立模型并得出“聲音通過介質傳播”的結論并做出“在真空聽不到聲音”的推論。

2.在教學中引導學生實現認知發展階段的跨越

與具體運算思維相比，形式運算的本質特征是邏輯性與想象力。因此，要引導學生實現從具體運算到形式運算的跨越，首先要讓科學課本身具有邏輯性與想象力。我在授課時，力求每堂課的內容有邏輯性，體現循序漸進。還十分注意因材施教，照顧不同層次學生差異，不搞“滿堂灌”“一刀切”。此外，我經常引導學生做知識的比較與聯想。每學期的內容也要做到邏輯上的完整嚴密，注意知識的前后聯系，注意整體與部分的關系。此外，我努力在教學語言與課堂形式進行創新，比如，更多地采用實驗、游戲的方式傳授知識，要將科學知識穿插在生活熱點甚至是網絡熱詞中講解。比如，在研究“國旗是怎樣升上去的”時，聯系了去年的大閱兵，讓學生觀看升國旗的實況加深理解與記憶。

另一方面是讓學生具有邏輯性與想象力。邏輯性的前提是熟練思考，想象力的前提是自由發散。為此，一定要引導學生多思考，在教學中要多提問，善提問，改變啟發——總結式教學，讓學生自己自主探究。我在教學中常傾聽學生的見解，使學生樂于思考。我還讓學生通過寫科學周記來培養思考力。學生在寫周記時觀察周圍的世界，發現并記錄科學問題，進而解釋科學現象或是提出問題解決方案。與口頭表達相比，文字表達能讓思考者保持心靈的寧靜，從而更有助于思路的深化與拓展。

三、結語

小學科學是一門旨在培養學生科學素養的啟蒙課。學習科學課的目的不僅是讓學生獲得周圍生活中的科學知識，更是要培養他們對科學的興趣與創造力、求知欲，引導他們掌握理性思維的方法。科學學習中學生的認知發展讓我們看到了社會科學與自然科學的碰撞與交融，見證了理論與實踐的觀照與互促。我們期待著將更多的科學理論應用到更廣泛的教學等社會實踐中，讓科學之花遍地開放。

【作者單位：常州市實驗小學教育集團平岡校區 江蘇】