理趣共生發展思維

小學生進行的科學探究和實踐活動，大體上經歷提出問題、建立假設、制定方案、分析交流、得出結論的過程。在此期間，學生的思維能力起著主導作用，決定著活動的效能。因此，教師設計有效的思維訓練活動，營造理趣共生的教學氛圍，對促進學生思維能力的發展，優化學習過程，提高學科素養，是非常重要的。本文結合科學課具體案例，談談我們培養學生思維品質的一些做法。

一、有序，關注實驗方案設計

精心設計實驗方案，是將頭腦中模糊的探究想法外顯，并嘗試進行程序化的假設過程，是科學探究活動得以順利進行的保障。教師在引導學生參與活動前要進行合理的方案設計，做到有方法、有秩序，減少學生觀察與實驗的盲目性。

1.聚焦核心，用明確的要求貫穿實驗

三年級是小學科學的起始年級，對于剛踏入科學課堂的學生來說，對科學有著發自內心的喜悅，充滿著好奇。因此，教師必須把握學生的年齡特點，關注他們的認知發展。在組織探究時，要用清晰的語言，把操作方法明確、高效地教給學生，使他們更容易進入研究狀態。

如《做一名小科學家》一課，探究紙鸚鵡站立的秘密是本課的主體活動，教師借助紙鸚鵡活動，讓學生經歷從提出問題到尋求答案的過程，并從幾種物體站立起來中領悟到重物加在物體尾部，物體才可以保持平衡，且重心越低，物體越平穩。很顯然，“重物、重心、平衡、平穩”這四個關鍵詞是學生需要明確認知并深刻理解的。那么，在教學組織中，教師該如何幫助學生開展實驗觀察呢？

教師可以出示紅綠兩色粘貼紙，要求學生在借助回形針讓紙鸚鵡站立起來的過程中，把綠色貼紙粘在能使紙鸚鵡站起來的位置上（表示支撐點），用紅色貼紙貼在回形針夾在紙鸚鵡的位置上（表示重物）。在接下來的諸如環形、三角形、不規則圖形等物體站立起來的活動中也提出相同的要求。不同位置的粘貼紙，有著鮮明的視覺效果，能很好地引導學生分析出支撐點與重物之間的關系，即重物越重，站得越穩：重物越下，站得越穩。

2.集思廣益，縝密設計實驗方案

學生實驗設計的水平是衡量其探究能力的重要標尺。在小學階段，教師應當利用學生已有的認知，充分調動他們的主觀能動性，給他們創設展開思維的條件和機會，使他們實驗設計的能力不斷提高。

在教學《測量水的溫度》一課時，對于“熱水變涼有什么樣的規律”這一問題，眾人觀點不一，學生很直接地想到做實驗，借助工具測量一下水溫（教學時使用的是數字化實驗設備）。可疑問又接踵而至，測量一次水的溫度就能知道熱水降溫的規律嗎？于是教師拋出第二個問題：想要知道這杯水究竟是怎么變冷的，又該如何測量溫度呢？進一步引導學生的思維向前推進。下面是學生分組交流之后的匯報：

生：把溫度傳感器插入水中，先測一次，過段時間再測一次。

生：我覺得前面同學說的方法是對的，只是測的次數太少了，應該多測幾次，最起碼五六次。

生：每次測量水溫間隔的時間還得一樣，這樣才會知道水溫的變化究竟是怎樣的。

生：溫度傳感器太靈敏了，我覺得要把它一直放水里，這樣才能保證測量的是水溫。

……

師：通過交流，我們有了較為統一的觀點：這個實驗的測量總時間長一些，得多測幾次，要注意前后測量的間隔時間是一樣的，溫度傳感器要一直放在熱水里，我們可以把這樣的方法稱之為連續測量。

二、嚴密，培養科學實證意識

盡管小學生進行的科學探究和科學家進行的科學實驗有著諸多不同，但兩者在本質上是相通的，都講求實證意識，并據此不斷修正自己的發現，做出新的解釋。因此，教師要給學生營造一個科學民主的學習氛圍，引導他們多角度思考問題，增強思維活動的強度，樹立實證意識，形成尊重事實、善于質疑的科學態度。

1.用存異求同的方法發現“是什么”

圖示技術以其直觀、簡潔著稱，是實現思維從抽象到具象再到抽象的橋梁，常用于實驗現象的分析，利于知識的建構、問題的探討與解決。

《水結冰》是我們設計的一節數字化實驗課，本課的教學目標是觀察并發現水凝固成冰的溫度變化。在探究活動中，學生制取冰塊、測量水溫，由于應用了數字化實驗技術，他們能夠便捷地獲得一組精準的實驗數據，能夠根據數據的變化實時繪制出折線圖。教師逐一出示各組提交的不同曲度的折線圖，要求學生根據圖表匯報活動中測得的起始溫度、水開始結冰的溫度、活動結束時的溫度；接著標注出水結冰的溫度在折線圖中屬于哪一部分，分析這一部分的線段有什么特點；繼而分析線段為什么幾乎是一條直線。學生通過交流、討論，最終認識了水開始凝固成冰的溫度是零攝氏度左右，且水在凝固成冰時溫度總是保持在零攝氏度左右這一科學規律。教師通過存異求同的實證方法，引導學生將具象的圖表轉化為抽象的思維，使現象與規律之間的邏輯聯系不再是晦澀難懂的，而是顯而易見的，提升了學生的思維水準，優化了科學探究的效度。

2.用毫厘之差的數據解析“為什么”

學生探究過程中往往會出現各種不同的實驗數據，教師應及時引導學生進行質疑、解釋與相互評價，挖掘隱藏在現象表層下富含的思維要素。

如《測量》一課，學生用軟尺測量課桌的寬度，匯報的數據大多是39.9厘米，有一組學生卻是40.0厘米。這時就可以抓住例外數據，啟發學生進行更多的思考。教師用提問的形式鼓勵學生進行探討：“你認為這一組的數據為什么會不一樣？”學生紛紛做出基于經驗的各種猜測：軟尺可能放斜了，軟尺可能沒有拉緊，用軟尺測量時可能沒有從零刻度開始，桌子和其他組的可能不一樣……在反復分析、驗證、交流的過程中，學生發現原來是這一組的尺子刻度存在問題，由此明白了看似統一的工具之間也有可能存在誤差，這為后續學習規范使用其他測量工具奠定了經驗基礎。只有當學生的思維始終處于用事實說話的這種實證意識中，才能使他們多角度、多層次地看待問題，并根據不同的條件和具體的環境靈活處理問題。

3.用抽絲剝繭的解決“怎么辦”

課堂教學是個不斷生成的過程，教師需要結合具體的教學情境，針對不同學習狀態下的學生，給予針對性和激勵性的導學信息，使他們在認知困惑、思維徘徊、情感起伏的時候，能最大程度地為他們提供不同的學習支持和思維助推。

仍以《水結冰》一課為例。我們知道水在零攝氏度時開始結冰，但并不是所有時候都是這樣，即使溫度已經低于冰點，有些情況下水仍然不結冰。造成這個現象的原因是水結冰需要先在水中任意一個區域內形成至少一個小冰核，水分子包圍著這個核開始結晶成冰，如果沒有這個核，就好像結冰這個過程的開關沒有被打開，水只好繼續降溫，我們把這一狀態的水稱為“過冷水”。在實際教學中，因為器材的限制，實驗中使用的是用保溫杯裝碎冰模擬一個冷環境，但由于不同品牌保溫杯保溫性能的差異，有個別杯內的溫度值只能維持在零下四攝氏度左右，與水結冰的冰點較接近，試管中的水在這樣一個不太冷的環境中不能正常結冰，始終是液體狀態。因為存在“過冷水”現象，該組學生得不到“應有”的實驗結果，繼而不能參與數據的分析交流，使得這一小組的學生在匯報環節十分沮喪，認為是實驗時操作不當造成的失誤。這時，教師首先邀請其他組向這組提出質疑：是否用手觸碰杯內的試管外壁（這容易導致管內水溫度上升），是否經常攪拌保溫杯里的碎冰（杯內溫度不冷，水就不能結冰了），是否用嘴巴靠近杯子哈氣（容易改變杯內溫度）。該組學生在逐一排除這些因素后，發現自己的實驗步驟是嚴謹科學的，轉而信心大增，但因為不明白水不能結冰的原因，于是把求助的目光投向教師。這時，教師取一塊碎冰屑，快速地投擲于過冷水中，本是透明的液體在冰核的作用下，瞬間結冰變白，學生頓時眼睛發光，歡呼雀躍起來。當然，這一課堂偶發現象的有效處理，需要教師平時積累扎實的理論知識、過硬的實驗操作技能，以及靈活多變的課堂教學機智。

三、生趣，玩味課堂意外事件

學生有意無意的動作表情，往往表現出他們最真實的思維狀態。教師只有俯下身，敏感地發現他們的心理成長需求，再適時地、潤物細無聲地去感染、熏陶和引領他們，他們才會感覺安全、舒適、溫馨，思維才能活躍起來。

每年春季入學后，四年級學生就會學習《骨骼和肌肉》單元的相關內容。學生會調動一切可能的方法進行學習，比如通過觸摸自己的身體進行研究，觀察動物的骨頭參照類推，借助圖片、模型等進行直接觀察，以發現人體這個“暗箱”潛藏的奧秘，骨骼模型也就應時出現在教室的講臺上了。

第一次上《骨骼》一課出示骨骼模型時，教師盡管會提前告訴學生這是PVC材質的塑料兒童骨骼模型，但課堂上還是有一陣驚呼聲，膽小的女生會把臉轉向自己的臂彎里，只有幾個調皮的男孩子會在下課的時候偷偷地觸碰一下模型。但這并不代表孩子們抗拒科學研究，他們仍舊會用靈巧的小手進行紙質平面人體骨骼的拼裝，會對照立體模型進行比對并修改自己的作品，只是面對骷髏這個“新生事物”還需要一個接受的過程。

上第二課《關節》時，課堂上仍舊有骨骼模型的出示，但學生的思想會發生轉變。他們顯然對模型神情坦然地接受了，在教師扶起骨骼模型的上肢或下肢做局部講解時，他們對骨骼標本呈現出怪誕滑稽的動作姿勢，還能友善地笑上幾聲。在臨下課的時候，教師選用一段幽默的“骨骼模型舞蹈”視頻，加強學生對人體骨骼及關節功能的認識。視頻中類似牽線木偶被操控的骨骼標本，在勁爆的搖滾音樂中擺著各種Poss，做出熱辣活力的舞蹈動作。孩子們再也按捺不住，個個眉開眼笑，太有意思了，原來在人體褪下毛發、皮膚、肌肉等附著物后，我們身體的各種動作都是骨骼的支撐與骨之間的運動實現的。下課后，學生把模型圍得水泄不通，嘰嘰喳喳像群快樂的小鳥。他們會用手指摸一下模型的顱骨，再撥拉一下頜關節，或拎一下“手臂”“小腿”，再遺憾地嘆氣：“老師，我覺得這模型做得還不夠逼真，手掌、腳掌上這么多的關節都黏連在一起，居然沒有表現出來。”“老師，醫學院會有真的人體骨骼標本嗎？我好想去看看真正的大骷髏。”

課堂教學是師生生命歷程的一部分，是生命對生命的呼喚，人性對人性的理解，應當具有濃厚的人文色彩。在實際教學中，經常會出現各種意外事件，如養殖家蠶過程中缺少桑葉了，小組合作中出現摩擦了，講解青春期的變化時學生出現羞赧心理，等等。教師應不急不躁，順應學生的天性，及時給予方法上的指導和情緒上的安撫，引導學生走向正常、健康、安全和富有挑戰的科學探究。

生動高效的科學課堂，必定是思維之花四處迸射的課堂。我們要善于建構良好的探究活動，營造理趣共生的教學氛圍，做到有序、嚴密、生趣，這樣的課堂才是孩子的課堂、快樂的課堂，成長的課堂。

（本文系江蘇省“十二五”規劃重點課題“小學科學探究思維可視化的研究”研究成果）

江蘇省宜興市湖濱實驗學校

江蘇省宜興市東坡小學

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