小學高年段學生科學思維的培養

【摘要】本文以《斜面的作用》一課為例，從高年級學生的認知水平出發創設情境，設計有效的課堂問題，以小組形式開展“斜面有省力的作用”和“坡度越小越省力”兩個探究活動，收集分析并處理實驗數據，認識生活中的斜面，幫助學生構建起“斜面”的科學概念，發展其探究能力和實踐能力，增強證據意識和表達意識的科學思維。

【關鍵詞】高年段 表達意識 科學思維 《斜面的作用》

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）06A-0145-02

著名小學科學教育專家赫德認為，科學的最大特點是它的方法。而科學思維恰好是科學方法在人腦中的經典演繹過程。小學高年級學生具備了基本的科學知識、實驗探究技能和一般工具的使用方法，對新事物保持好奇心、求知欲和創造力。但大部分學生對科學概念認識比較模糊，不能準確地、有目的地使用科學技術和方法去驗證自己的預測（觀點），依據數據說話的能力還需要進一步提高，實驗設計的思路和評價也需要不斷完善。《義務教育小學科學課程標準》指出，小學科學是一門實踐性課程，教學目標中新增第四個科學領域——技術與工程領域，旨在組織學生親歷觀察、設計、制作、實驗、建模和推理來獲取知識，發展學生的探究能力、實踐能力、思維能力和應用科學知識解決生活問題的能力。科教版六年級上冊《斜面的作用》給高年段學生提供“在做中學”的機會，充分體現STEM的教育理念，鼓勵學生用創造性的思維正確看待問題，有利于激發他們感受科學、學科學、用科學的濃厚興趣。現以科教版科學六年級上冊《斜面的作用》一課教學為例，談談小學高年級學生科學思維的培養。

一、創設情境，引發有效思考

掌握科學知識是發展科學思維能力的基礎。而思維能力發展的第一步就是認識事實，發現有趣的、有效的、探究性的問題。《斜面的作用》一課以問題導入，教師先出示圖片（展示一堆油桶和一輛卡車），并提出問題“想一想，怎么把重物從地板放到卡車上”，以考查學生的前概念和元認知。對于高年級學生來說，他們在前幾節課的學習中都認識了杠桿、輪軸、定滑輪和動滑輪、滑輪組等簡單的機械，很容易聯想到利用生活中的工具去提供服務和幫助，知道這些工具能夠改變力的大小和物體運動的狀態。從解決問題的角度出發，學生能夠提出多種提升重物的辦法，例如搬上去、抬上去、用繩子拉上去、用斜面推上去、用機器搬運等。對此，教師要及時把握學生的反饋信息，再“推一把力”，請學生說一說自己的理由，滲透證據意識，鼓勵他們主動表達自己的觀點，為接下來的實驗設計奠定基礎。

從使用人類勞動力直接提升和沿斜面提升重物的比較中，教師提出“斜面能省力嗎”這一問題，出示斜面的科學概念和示意圖，規范學生的科學用語。憑借生活經驗，大部分學生能夠感受到斜面比較省力，但是說不出依據，其他學生不能比較斜面是否省力，此時可以抓住學生的認知沖突，教師提出“怎么才能證明你的觀點正確呢”，引導學生想到可以用實驗的方法去證明。

二、巧用評價設計“解決”方案

教科版科學三年級教材給學生滲透建模的意識，其中包括運動的模型、蠶寶寶生長周期、地球的模樣等，有助于學生認識和理解抽象事物，不受空間和時間的約束。本課教學中，同樣是讓學生學會使用器材搭建簡單的斜面工具，嘗試從測力計中獲得數據去驗證自己的猜想，感受力的變化。

探究一：斜面能省力

教師先提出問題“怎么設計實驗去證明斜面省力呢”，再出示實驗材料，小組討論設計方案。在學生分享實驗方案后，教師及時評價“你們認為他們小組說得對嗎？你們同意嗎？有不一樣的方案嗎？有什么補充”，引導學生有目的地分析他人的觀點，從而改進和調整自己的方案，培養學生的批判性思維。六年級學生特別渴望教師像朋友一樣與他們溝通、尊重他們的想法。學習不是一個人的事情，學生之間要構建學習共同體，教師多用一些鼓勵的話語，使教學達到事半功倍的效果，如“老師認為你這個想法不錯哦”“你的方法特別簡便有效”“你的表達能力特別好，思路很清晰”“你們的邏輯性很強”等。

教師還要注意閱讀課本、活用教材。科學課重視培養學生的綜合能力，包括動手能力、探究能力、表達能力、觀察能力和收集信息的能力。要完善實驗方案，有目的地引導學生閱讀教材，提出“課本給了我們什么啟示”“在實驗過程中，我們還有哪些需要注意的地方”，及時肯定他們的發現：“你很細心”“你抓住了實驗的關鍵”“你的觀察能力很強”“老師發現，你們設計實驗的能力比剛才進步了很多”。最后，學生在一步步“補充”中，共同完成第一個實驗設計，明確實驗的性質是對比實驗，用大板書的形式出示：實驗目的、不改變的條件、相同的條件（滲透控制變量法）、實驗步驟和注意事項，強調收集數據、整理數據、用好數據。

教師需要注意的是，在實驗課前要多次嘗試，對教具多次檢查：彈簧拉力計的彈性（是否有生銹或者壞的）;用鉤碼代替原教材的多種物體，方便、簡單，物體的重量增加效果很明顯（可以排除木板摩擦力的影響）;用帶勾圈的小車裝載鉤碼，形象地模擬物體在斜面的運動，讓學生產生身臨其境的感受。

探究二：坡度越小越省力

在第一個實驗設計的基礎上，學生很快掌握第二個實驗設計流程。針對“為什么用斜面提升同一個物體測量到的力不一樣呢”，筆者結合實驗數據引導學生分析思考數據不一樣的原因，出示實驗材料——紅盒子，觀察該盒子有3個不同的長度，讓學生學會表達“3個不同的長度導致斜面的 ? 不一樣”。從3個不同長度的邊，使學生認識到斜面的高度不一樣，從而說出斜面的坡度不一樣。由學生提出預測——沿斜面提升的力與坡度的大小有關，再次用實驗的方法主動證明自己的觀點。（如圖1所示）教師通過“放手”讓學生設計實驗，動手制作斜面模型，體驗斜面的作用，并用數據證明猜想的手段，促進學生科學思維的遞進式發展，有效突出本節課的教學重點。

三、在做中學，發揮合作作用

小組合作是科學課堂最常見的學習方式，也是提高學生探究式學習能力的手段。本課以4人小組的形式開展活動，通過相互討論設計方案、制作斜面、進行實驗操作、討論和分析實驗結果，培養學生的觀察能力、合作能力、與人溝通的能力，有利于學生“四心”品質的形成，即耐心、細心、愛心和關心。同時，在實驗過程中實時直播學生的情況，一方面起到督促作用，鏡頭會直播到電腦屏幕，專心的孩子起到帶頭作用，不專心的孩子受到感染也會積極主動做實驗;另一方面，信息技術的使用新穎獨特，加深實驗印象，可以把其他小組的實驗過程記錄下來，有的孩子會注意到其他小組的做法，他們的操作是否規范，以便結合自己的教學實驗及時進行反思。（如圖2所示）

四、收集證據，學會“說服”他人

科學家伽利略說過，一切推理都必須從觀察與實驗中得來。如果說實驗設計和模型制作是科學思維進步的體現，那么，我們對數據的觀察和分析，就可以看到科學思維的潛力空間。本課采用大板書的方式展示班級的匯總數據（大數據），內容清晰明了、對比明顯，給學生表達觀點提供有力的依據。教師通過提問“對比其他組的數據，你們發現了什么？從數據的比較中你們有什么發現？以上的哪一組數據可以說明呢？說說你的理由及依據”，引導學生關注數字，充分體現數學在科學課的靈活應用，滲透科學的求證精神。

最后，學生運用本節課學到的知識和技能嘗試解釋“S”形盤山公路的設計意圖，以及立交橋中引橋和釘子的設計目的，說出生活中常見的斜面類型，從而認識到人類設計和發明的工具，是為了更好地服務我們的生活和各種各樣的活動，鼓勵學生用創新的思維看待世界。

著名教育學家蘇霍姆林斯基說：在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發現者、研究者、探索者，而在兒童的精神世界中，這種需要則特別強烈。在實際教學過程中，教師直接出示探究目標、實驗步驟和方法，直接論述斜面的兩大特點，以互動式的教學模式更能調動學生的學習興趣，保持學習的熱情。教師要注意引導學生敢于創新和設計，積極動手實踐，學會分析數據，樂于分享自己的觀點，幫助他們發展自己獨特的、準確的、嚴謹的科學思維。

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作者簡介：曾娜霞（1992— ），女，廣西貴港人，碩士研究生學歷，研究方向為科學教育。

（責編 楊 春）