讓思維發展有“跡”可尋

李飛

《風向標的秘密》是三年級下冊第四單元《今天刮什么風》教學后的拓展性自編內容，是在學生對風向標的作用、基本結構已有了初步認識的基礎上，圍繞“研究風向標指示風向的秘密”這一探究任務展開教學。其教學目標定位為：能設計不同的風向標，探究風向標指示風向的秘密;知道風向標指示風向的原因取決于前翼和尾翼的面積差異，并不取決于兩翼的尖角朝向和形狀;經歷思維、探究的過程，體驗科學探究的樂趣。

本課的教學，教師通過真實的情境，引導學生提出問題、作出猜想、設計方案、搜集證據、得出結論，使學生的思維發展經歷發生、發展、提升的全過程，體現了“科學思維的訓練與培養在課堂教學中應有跡可尋”的教學理念。

基于學情，把握思維起點

教師教學要明晰學生的前概念和最近發展區，把握學生思維水平和能力的起點，然后安排合理的教學進階，使學生的思維水平和能力得到提升。關于風向標的結構、作用等，學生借助前一節課的學習，有了一定的知識經驗和進階基礎。同時，該年齡段的學生的思維發展處于皮亞杰理論中所闡述的具體運算階段，即由具體形象思維向抽象思維過渡，思維的基本過程日趨完善和逐步穩定地形成各種概念。

通過前測，三年級的學生潛意識里認為風向標能指示風向，是因為有類似于三角形、箭頭形等具有尖頭、尖角形狀的前翼造成的。在其他條件不變的情況下，尖頭或尖角的朝向發生改變時，風向標指示風向的情況也可能發生改變。

基于以上學情，教師擬通過引導學生經歷探究活動，糾正存在偏差的前概念，在學生認知能力可接受的范圍內，揭示風向標指示風向的秘密。

巧設問題，激起思維漣漪

學起于思，思源于疑，問題的提出是學生思維的開始。好的問題往往是學生未曾考慮過，但又急切想知道的，這能充分激起學生思維的漣漪，以及濃厚的探究興趣。

課堂上，教師直接出示一只風向標模型（如圖1），向學生提問：“如果老師手中的小電扇對著風向標來制造風，你們認為這只風向標會怎么指示？” 因為學生前一節課已經認識了風向標，并通過制作風向標知道了風向標的基本結構和具有指示風向的作用，所以學生一致認為風向標的前翼（三角形）會指向小電扇，即風吹來的方向。隨后，我打開小電扇對著風向標吹風進行驗證，結果與學生所說一致。

接著，我把風向標的前翼、尾翼分別掉個頭（如圖2），學生滿臉疑惑地竊竊私語起來。教師停頓了一小會兒，順勢提出相關問題。

教學片段一：

師：你們有什么想說的嗎？

生：這樣的風向標樣子怪怪的。

生：它還能指示風向嗎？

師：你們覺得這只風向標還能指示風向嗎？如果不能指示風向了，為什么？如果能，會怎么指？你又是怎么想的？

生：我認為它不能指示風向了。因為三角形的前翼被換了方向后，尖尖的角就插進橫桿里了。沒有尖角就指不了風向了。

生：我也覺得這個風向標指不了風向。因為前翼和尾翼的方向都調換了，方向都亂了，所以就應該無法指風向了。

生：我認為能指風向。

師：那你認為哪一頭會指向風吹來的方向？

生：黑色的大尾翼（六邊形）會指向風吹來的方向。因為它調轉方向后，就形成了尖尖的角指向了外面，就像箭頭一樣。而另一頭三角形的后沿變得平平的了。如果有風，有尖角的大尾翼會指向風向。

生：我也同意。尖角在哪一頭，哪一頭就會指向風吹來的方向，所以黑色的尾翼（六邊形）會指向風吹來的方向。

生：還是能指示風向的。因為前翼和尾翼雖然方向上變了，但是大小上一點沒有變。還是大的在后，小的在前。

師：你說的“大的在后，小的在前”能再說明白些嗎？

生：就是小的三角形會指向風吹來的方向，而大的六邊形會指向相反的方向。

教師突如其來的“改裝”，不僅使學生內心充滿了好奇，更猶如一塊小石頭使他們原本平靜的腦海里泛起層層思維的漣漪。經過短暫的思考后，學生利用已有的經驗，積極地發表自己的見解和想法，在你一言我一語中，開始思維的碰撞。

關注設計，推開思維浪花

設計實驗、制訂方案是啟迪和發展學生科學思維的載體與方式，實驗方案的設計是將學生頭腦中內在的想法顯性化的過程，是科學探究活動的重要環節。考慮到學生知識經驗和身心發展的特點，在該環節中，教師要對學生進行引導，使探究過程科學嚴謹、方法可行、考慮周密。

在學生就改裝后的風向標能否指示風向進行交流后，教師引導學生把探究焦點聚集到：風向標指示風向的本領可能會與前后兩翼的“尖角朝向”“面積大小”有關。隨后，每個小組在“尖角朝向”和“面積大小”中，選擇其中一個感興趣的因素作為自己小組要研究的假設。然后重點思考、討論：需要哪些器材？怎樣設計實驗？實驗中要注意什么？

在小組交流中，教師根據學生提到的器材，逐一呈現風向標支架、翼片、電扇等，引導學生研討如何設計。

教學片段二：

師：有的小組認為風向標能指示風向與尖角朝向有關，那你們打算怎么做？

生：我們想辦法改變尖角的朝向，可以讓尖角朝里、朝外。

師：老師這里有風向標的翼片，你能不能上臺把你們的想法演示一下？

（學生上臺進行演示。）

師：只有這一種方法嗎？

生：還可以讓有尖角的部分朝上或朝下。

（學生一邊說一邊演示。）

生：朝著斜上方和斜下方也可以試試。

生：因為我們要驗證尖角朝向會不會影響風向標指示風向的本領，所以我們可以讓尖角朝著不同的方向試試看。

師：有的小組認為風向標指示風向與前翼尾翼之間的面積大小有關，你們又打算怎么做？

生：可以改變兩翼的面積，讓前翼和尾翼一個大，一個小。

生：兩翼面積一樣大的情況也可以試一試。

師：怎么想的？

生：一般風向標的兩翼都是一大一小，如果換成一樣大后不能指示風向了，那就說明面積大小會影響風向標指示風向的本領。

師：大家贊同嗎？

（大部分學生示意贊同。）

生：我對他的想法有個疑問。如果要是面積一樣大時，還能指示風向嗎？

師：來，請你繼續解釋一下。

（教師示意前一位學生。）

生：如果面積一樣大時還能指示風向，那就說明面積大小不會影響風向標指風向的本領。

生：你說得不全面，我覺得還要看面積一大一小能否指示風向。如果兩翼一大一小和同樣大小都能指示風向，那才能說明和面積大小無關。有一種情況能指示風向，而另一種情況不能指示風向，那就說明和面積大小有關。

師：你的言下之意，就是兩種情況都要驗證，才能得到準確的結論。

生：是的。

師：你考慮問題非常全面，為你點贊。老師這里有大三角形、小三角形、大六邊形、小六邊形的翼片，并且大三角形和大六邊形的面積相等，小三角形和小六邊形的面積相等。可供你們設計實驗時進行選擇。

在組織全班交流之后，各小組針對各自的假設，選擇相應的翼片粘貼在記錄單上，設計不同組合的風向標，進行展示交流，完善設計方案。之后，教師又引導學生從如何制造風、風力大小、如何控制風吹的距離等實驗注意事項方面進行了討論，確定了操作程序和規則（如圖3）。

有了思維的深度參與，探究就不會只停留在活動的表層。通過思考、討論、交流，學生逐步完善實驗方案等一系列過程，顯而易見的是學生的思維始終參與其中，思維的發展逐漸趨向科學、嚴謹、周密。

做思共生，涌起思維浪潮

科學課程倡導“動手動腦做科學”，只有讓學生經歷科學實驗、搜集數據、發現結論等實踐活動，才能助推科學探究真正發生。在學生獲得相關實驗信息后，教師要引導他們進行梳理分析，比較歸納，得出結論，從而對探究問題進行回答，這有利于促進學生的思維往深處發展。

學生組裝和測試風向標這一探究活動結束后，教師首先引導學生開展組內思考和交流，讓各小組根據本組的實測結果進行思考和討論，嘗試得出結論。然后組織全班進行觀察和歸納，讓各小組將成功指示風向的設計和不能指示風向的設計分別粘貼到黑板上，經歷觀察、比較、思辨，找出風向標指示風向的秘密。

教學片段三：

（圖4都是能指示風向的設計，其中學生標△的一端是指向風向的一端;圖5都是不能指示風向的設計。）

師：以上這些風向標，有的能指示風向，有的卻不能。你能發現其中的秘密嗎？

生：我發現能指示風向的風向標都是一頭面積大，另一頭面積小。

生：如果前后（兩翼）面積一樣大的話，就不能指示風向了。

師：這給我們什么啟發？

生：風向標指示風向的本領和前后兩翼的面積有關。兩翼面積一大一小才能指示風向，面積相同無法指示風向。

生：我還發現，都是面積小的那一頭指向風向。

師：誰能把風向標指示風向的本領與兩翼的面積大小之間的關系，說得完整和全面些？

生：風向標指示風向的本領和前后兩翼的面積有關。兩翼面積一大一小才能指示風向，而且總是面積小的那一頭指向風吹來的方向。

師：你說得非常好。大家再思考思考，尖角朝向會影響風向標指示風向的本領嗎？

生：不會。因為只要風向標的兩翼一大一小，不管尖角朝哪個方向，都能指示風向。所以，尖角朝向并不影響風向標指示風向的本領。

師：瞧，大家找到風向標指示風向的秘密啦！

很明顯，面對兩種不同的測試結果，在探尋“秘密”的過程中，學生主動運用了分類、比較、歸納等思維方法。在小組和全班兩個層面的討論和交流中，學生之間有個人思考、組際思辨、凝練提升，不僅揭開了秘密，思維也得到了發展。

適當延伸，拓寬思維之域

巧妙地增設延伸活動，可以拓寬學生的思路，激發他們的主觀能動性，幫助他們形成主動探究的科學精神，從而促使其科學思維的發展。

當學生通過實測對風向標指示風向的“秘密”有了一定的認識后，教師又先后出示了兩翼分別是圓形、方形，且面積不同的風向標（如圖6、圖7），讓學生判斷其是否能指示風向，并說出理由。最后，還留了一個課后作業讓學生進一步了解和調查，將探究活動延伸至課外。

教學片段四：

師：老師這里還有一只風向標。（出示如圖6的風向標）借助先前所學，你們判斷下，它能指示風向嗎？說一說理由。

生：能指風向。因為這只風向標兩翼面積一大一小，應該能指示風向的。

生：而且小圓的那一端會指向風吹來的方向。

師：你們同意嗎？

生：同意。

師：眼見為實，我請個同學用小電扇測試一下它。

（一名學生手持小電扇對著這只風向標吹風測試，結果與學生的判斷一致。）

師：（出示如圖7的風向標）那這只風向標能指示風向嗎？

生：也能指示風向。因為前后兩翼面積有大有小，并且是面積小的那一端指向風吹來的方向。

（仍然請一名學生上臺進行實測驗證，結果是小正方形的一端指向風吹來的方向。）

師：從對這兩只風向標的測試中，你們又收獲了什么呢？

生：風向標兩翼的形狀可以是各種各樣的，不一定非要是箭頭形或三角形。

生：這樣看來，兩翼的形狀也不會影響風向標指示風向的本領。

師：要想風向標能指示風向，必須具備什么前提？

生：前后兩翼的面積大小不同。

師：確實如此。關于風向標的秘密還有很多。大家可以在父母或朋友的幫助下，進一步了解和調查。比如為什么風向標只有在前翼和尾翼面積大小不同時，才會指示方向呢？相信你們還會有更多的收獲。

著名教育學家斯滕伯格說過，教育最主要的目標是引導學生的思維。教師要立足課堂，把握學情，在諸如提出問題、設計方案、動手實驗、拓展延伸等教學探究的各個環節中，滲透思維訓練，提升學生的思維能力和思維品質。