在探究實驗中培養學生的思維能力

史振華

摘要《義務教育小學科學課程標準》提倡：學生是主動的學習者，在主動學習的過程中，逐漸學會調節自身的學習，并意識到自身的思維過程和學習策略與方法。這里的主動學習就是引領學生以自己的需求和設計進行科學探究，在自我提問、自我設計實驗的過程中解決問題。因此，探究過程不是程序化的操作過程，而是學生心智發展、親身經歷、產生感悟的過程。本文結合自己的教學實踐，談談在探究實驗中培養學生的思維能力的幾點做法。

關鍵詞 主動學習 科學探究 思維能力

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.011

Cultivating Students’ Thinking Ability in Inquiry Experiment

SHI Zhenhua

（Liyang Teacher Development Center， Liyang， Jiangsu 213300）

Abstract： "The primary school science curriculum standard for compulsory education" advocates that stu？ dents are active learners. In the process of active learning， they gradually learn to adjust their own learning， and are aware of their own thinking process and learning strategies and methods. Active learning here is to lead students to conduct scientific inquiry based on their own needs and design， and solve problems in the pro？ cess of self questioning and self-designed experiments. Therefore， the inquiry process is not a procedural opera？ tion process， but a process of students’ mental development， personal experience and perception. Combined with my own teaching practice， this paper discusses some ways to cultivate students’ thinking ability in inquiry exper？ iment.

Keywords： active learning； scientific inquiry； thinking ability

《義務教育小學科學課程標準》提倡：學生是主動的學習者，在主動學習的過程中，逐漸學會調節自身的學習，并意識到自身的思維過程和學習策略與方法。這里的主動學習就是引領學生以自己的需求和設計進行科學探究，在自我提問、自我設計實驗的過程中解決問題。因此，探究過程不是程序化的操作過程，而是學生心智發展、親身經歷、產生感悟的過程。本文結合自己的教學實踐，談談在探究實驗中培養學生的思維能力的幾點做法。

合理猜想，發散思維

在科學探究中，猜想是“提出問題——解決問題”中的橋梁，它對學生直覺思維和發散性思維的培養大有裨益。學生要想進行合理猜想，就要調動以往的學習經驗和生活經驗；而教師要給予學生充分猜想的空間，促進新舊知識的有效鏈接。如執教“電磁鐵磁力大小因素”時，根據不同小組電磁鐵吸引鐵釘的情況進行頭腦風暴式的猜想，教師不能一聽到學生提出與本課有關的猜想“導線匝數、鐵釘粗細、電池電量”時就見好就收，而應該啟發學生從多方面進行猜想，只要猜想有根據，就是可行的。接下來，學生從導線粗細和匝數、鐵釘粗細和長短、鐵釘質量、電池的電量等多種因素作出猜想，這些猜想背后就是一個個探究活動，教師課后就可以引導學生圍繞自己的多種猜想進行深入探究，以點到面，從多方面認識電磁鐵磁力大小與什么因素有關。其實，這才是真實的科學研究，往往從一種現象就得出結論，這不符合概括事物本質屬性的過程，更不能體現科學本真的過程。

利用圖示，激活思維

實驗設計是科學探究的一個重要組成部分，是集知識、能力和創新思維于一體的綜合實踐活動。開動腦筋設計實驗，討論實驗方案往往比動手實驗更能啟迪學生的思維。探究前學生弄清如何選擇變量、如何控制條件、如何正確操作、應當注意什么問題等，最終形成一個嚴密、科學、可行、安全的實驗方案。而方案的制定需要經過認真思考和反復討論才能逐步完善。為此，教師要根據各年級學生思維發展的特點，提供合適的支架，引導學生逐步完成實驗設計方案，促進其科學思維能力的發展。

1.以圖促思，呈現思維過程

真實的探究過程包含了學生思維的參與，明白要探究什么、應該怎樣探究、探究的結果怎樣記錄。過去一般都是教師設計好實驗表格，引導學生填寫，這樣就扼制了學生思維的發展。用圖示輔助進行實驗設計，能直接體現學生的思維過程。如有的學生設計“探究摩擦力大小與什么因素有關”這個實驗時，就利用圖示展示了他們的探究過程（如圖1）。

這樣的對比實驗就充分體現了學生的思維過程，要研究摩擦力大小因素就要考慮相同條件和不同條件，通過圖示的形式反映，既形象，又利于探究，展現自己的思想，提高了對比實驗設計的有效性，可謂一舉兩得。

2.以圖質疑，激活思維

進行科學探究活動時，即使學生獲得了豐富的數據或實驗現象，教師也不能停留在滿足實驗結果上，而要根據學生的實驗設計圖引導他們質疑和批判，形成新的問題，使新知處于不斷建構當中，激活思維，真正體現科學問題解決的過程。如學生設計了“會爬的水”實驗圖（如圖2）后，教師可以利用水沿著各種物體上升的現象，引導學生觀察圖表進行再次質疑，形成新的認知。

通過這張圖示，教師可以引導學生至少發現兩個值得探究的問題，一是為什么棉布能吸水，而塑料紙不能吸水？二是為什么棉布沒有餐巾紙的吸水快？通過這樣的質疑，再次引導學生通過觀察材料上的小孔、探究材料孔的大小對水“爬升”的影響，引導學生深入探究，這樣既符合學生的需求，教師也就真正成為一個支架。課堂教學中學生再也不是滿堂做實驗的機器，而是發現問題、解決問題的主體。

3.以圖小結，形成整體思維

任何一次探究活動教師都要尊重學生的勞動成果，要組織學生交流探討，對探究活動進行小結。在實際課堂教學中，有時教師會忽略此環節，使得學生對科學概念的建構不系統、不完善。學生對所學科學概念思維分為前概念思維和科學概念思維，他們的知識網絡就像一張地圖。教師要提供一個合適的“腳手架”引導學生逐步認識所學知識的整體聯系，形成整體思維。圖示就可以幫助學生從整體上認識概念與概念之間的關系，促進知識的再創造，最終學會運用、學會思考、學會創造。

如探究有關水的特點后，學生在總結時對概念的理解模糊不清，可以利用圖示（如圖3）幫助他們形成整體思維，促進創新精神和實踐能力的培養。探究完水的特征后，教師還可以和學生一起回憶水的探究過程和特點。

通過用這樣的圖示進行小結，實際上就是整理學生的思維，為前概念和科學概念的鏈接和整理搭上一座“橋梁”。學生還可以將水的其他特點補充在圖上，起到鞏固復習和深入探究的作用。

鼓勵創新，拓寬思維

探究方法的創新，能較好地培養學生的發散思維。當學生進行探究實驗時教師要布置具有挑戰性的任務，鼓勵學生利用已有探究經驗進行多種方案的設計。如學生研究巖石的硬度時不一定局限于書本上提示的“用小刀刻、用鑰匙刮”等方法，可以讓學生充分討論研究巖石的硬度的其他方法。如有的學生把兩塊巖石放在一起摩擦，用比較的方法認識常見巖石的硬度。再如連接電路時，當學生連接成功后，教師不要見好就收，而要啟發學生思考還有什么連接方法能使小燈泡亮起來。當學生找到其他方法后，教師引導他們思考電路中的電流是怎樣流動的。通過幾種方法的比較，形成完整電路的概念，以此培養學生的創新能力。

總之，在科學教學中培養思維能力的方法很多，教師要搭建一個合理的支架，利用支架幫助學生分析、思考和探究，引領學生深入探究，讓他們學會思考、學會學習、學會生活，真正實現主動探究、有效探究。