例談發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)策略

姚文勇

摘要在引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)探究活動(dòng)的過程中，我們應(yīng)采用各種有效的方法，幫助他們形成尊重事實(shí)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樹立證據(jù)意識(shí)，基于證據(jù)進(jìn)行邏輯推理，能夠從不同角度思考，系統(tǒng)地看待事物，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造性思維能力。發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維是一個(gè)長期的、潛移默化的過程，有效的教學(xué)策略是助推器。只有不斷堅(jiān)持，勇于探索，才能全面發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，促進(jìn)他們科學(xué)素養(yǎng)的提升。基于以上認(rèn)識(shí)，我們教研團(tuán)隊(duì)在課堂實(shí)踐中積極探索發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞 科學(xué)思維 科學(xué)探究 引導(dǎo)策略

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.019

On the Teaching Strategies of Developing Students’ Scientific Thinking with Examples

YAO Wenyong

（Teaching and Research Office of Dongxihu District Bureau of Education， Wuhan， Hubei 430040）

Abstract： In the process of guiding students to carry out scientific inquiry activities， we should adopt vari？ ous effective methods to help them form a scientific attitude of respecting facts and seeking truth from facts， es？ tablish evidence awareness， conduct logical reasoning based on evidence， think from different angles， view things systematically， and cultivate students’ critical thinking and creative thinking ability. The development of stu？ dents’ scientific thinking is a long-term and subtle process， and the effective teaching strategy is the booster. Only by persisting and exploring， can we develop students’ scientific thinking in an all-round way and promote their scientific literacy. Based on the above understanding， our teaching and research team actively explores teaching strategies to develop students’ scientific thinking ability in classroom practice.

Keywords： scientific thinking； scientific inquiry； guiding strategy

在引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)探究活動(dòng)的過程中，我們應(yīng)采用各種有效的方法，幫助他們形成尊重事實(shí)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樹立證據(jù)意識(shí)，基于證據(jù)進(jìn)行邏輯推理，能夠從不同角度思考，系統(tǒng)地看待事物，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造性思維能力。基于以上認(rèn)識(shí)，我們教研團(tuán)隊(duì)在課堂實(shí)踐中積極探索發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力的教學(xué)策略。

創(chuàng)設(shè)意義情境

科學(xué)學(xué)習(xí)要讓學(xué)生獲得意義感。這里的意義感是指科學(xué)探究活動(dòng)順應(yīng)了學(xué)生的好奇心和求知欲，學(xué)生覺得探究活動(dòng)有趣，有主動(dòng)參與的意愿，能獲得探究的體驗(yàn)，有課后還想去琢磨的欲望。創(chuàng)設(shè)意義情境能夠讓學(xué)生獲得意義感，是發(fā)展他們科學(xué)思維的前提和基礎(chǔ)。

例如，《神奇的紙》一課中“按一按”教學(xué)環(huán)節(jié)指向的是普通紙和瓦楞紙的彈性對(duì)比，如何讓學(xué)生獲得意義感呢？教學(xué)中，一位教師分三步實(shí)施：

首先，每個(gè)學(xué)生都“按一按”，根據(jù)手心的感覺，比較、交流普通紙和瓦楞紙的不同，教師緊扣涉及彈性的描述引導(dǎo)學(xué)生分析。

其次，學(xué)生參與直播演示實(shí)驗(yàn)“落下的雞蛋會(huì)破嗎”，注意力迅速被吸引。教師抓住時(shí)機(jī)，引導(dǎo)他們有理有據(jù)地猜測(cè)，指導(dǎo)他們注重細(xì)節(jié)觀察。

最后，出示課前制作的雞蛋下落在兩種紙上的延遲視頻，讓學(xué)生依據(jù)現(xiàn)象表述和分析。

這個(gè)教學(xué)過程創(chuàng)設(shè)了一個(gè)意義情境，讓事實(shí)說話，對(duì)比效果明顯，使學(xué)生對(duì)瓦楞紙“能彈回”這一特性印象深刻。課后很多學(xué)生都說回家還要和父母一起做一做這個(gè)神奇的實(shí)驗(yàn)。

增強(qiáng)挑戰(zhàn)性

符合學(xué)生認(rèn)知能力的活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)，往往能激發(fā)他們的興趣，調(diào)動(dòng)他們的潛能。設(shè)置挑戰(zhàn)性活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)基于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，讓他們“跳一跳才能摘到桃子”，這是激活學(xué)生科學(xué)思維的有效方式。

例如，《設(shè)計(jì)制作小車（一）》一課中，一位教師將教材原有活動(dòng)“請(qǐng)利用生活中的材料設(shè)計(jì)制作一輛具有動(dòng)力的小車，使它能在5秒內(nèi)把兩塊橡皮運(yùn)輸1米遠(yuǎn)”改為“請(qǐng)利用生活中的材料設(shè)計(jì)制作一輛具有動(dòng)力的小車，使它能在5秒內(nèi)把兩塊橡皮剛好運(yùn)輸1米遠(yuǎn)”。僅兩個(gè)字的改動(dòng)，卻體現(xiàn)了難度上的差別。要想實(shí)現(xiàn)“剛好”1米，既需要學(xué)生充分估計(jì)可能影響的因素，又要反復(fù)測(cè)試。在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生面對(duì)升級(jí)版任務(wù)躍躍欲試，不服輸?shù)母?jìng)爭氣氛更加濃厚。各小組各顯其能，從不同角度思考，基于數(shù)據(jù)改進(jìn)分析，力求全面嚴(yán)謹(jǐn)。這樣教學(xué)，開啟了學(xué)生科學(xué)思維的大門。

讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可視化

依靠證據(jù)來解釋現(xiàn)象和解決問題是科學(xué)思維的重要方法，但有些時(shí)候，學(xué)生的探究活動(dòng)或因?yàn)楸容^抽象，或因?yàn)殡y以觀察，或因?yàn)閷W(xué)生的年齡較小難以理解等，使他們搜集證據(jù)出現(xiàn)困難。因此，教師要通過一定的轉(zhuǎn)化，使證據(jù)直觀可視化，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

例如，《光的反射》一課中，學(xué)生對(duì)“反射光線隨著入射光線的變化而變化”這一性質(zhì)，經(jīng)過多次體驗(yàn)，已有感知，他們意識(shí)到入射光線與鏡面的夾角等于反射光線與鏡面的夾角，但由于不容易觀察到實(shí)際現(xiàn)象，很難找到直接證據(jù)，因此難以畫出光的反射線路圖。一位教師在執(zhí)教該課時(shí)，用網(wǎng)購激光筆貼著深色紙照射，讓反射光在紙上看得見，引導(dǎo)學(xué)生將畫光的線路圖與活動(dòng)記錄有效融合，清晰可見的光線變化成為師生交流的有力證據(jù)。學(xué)生在“擊中目標(biāo)”的活動(dòng)中，用直尺沿著光線描畫即可，效果非常好。這樣教學(xué)，既回避了入射角和反射角等過于專業(yè)的知識(shí)，又便于學(xué)生觀察、分析和理解交流，幫助他們直觀、深刻地認(rèn)識(shí)光的反射現(xiàn)象。

再如，一位教師執(zhí)教《空氣占據(jù)空間》一課時(shí)，采用貼圖的方法，用放大的模具圖代表注射器，涂色的圓形代表空氣微粒，直觀形象，可操作性強(qiáng)。學(xué)生借助實(shí)物操作，從空氣微粒在注射器中的數(shù)量、排列方式和間距等信息直觀地分析、解釋空氣占據(jù)空間時(shí)的現(xiàn)象，并基于證據(jù)的交流達(dá)成共識(shí)。為了讓學(xué)生獲得更深刻的認(rèn)識(shí)，教師還用視頻展示了有色氣體占據(jù)空間的過程中，注射器內(nèi)顏色深淺的變化，促進(jìn)了低年級(jí)學(xué)生從形象思維向抽象思維過渡。

開展頭腦風(fēng)暴

面對(duì)同樣的問題，不同的學(xué)生會(huì)有不同的思考，由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和思維定式等原因，也會(huì)呈現(xiàn)不同的思維方式。采用頭腦風(fēng)暴的方式，可以將學(xué)生不同的想法暴露出來，進(jìn)行思維碰撞，有助于他們尋求更優(yōu)化的思考方式和解決問題的途徑，對(duì)于發(fā)展他們的科學(xué)思維起到很好的促進(jìn)作用。

例如，一位教師執(zhí)教《晝夜交替現(xiàn)象》一課時(shí)，首先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是晝夜交替，接著讓他們把自己認(rèn)為符合晝夜交替的現(xiàn)象都畫下來。這就是一個(gè)頭腦風(fēng)暴活動(dòng)，它的意義不僅是引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)，更是促進(jìn)他們進(jìn)行思維建模。在頭腦風(fēng)暴中，全班匯集了7種猜測(cè)，各組學(xué)生用教師提供的模型材料操作演示，證明其觀點(diǎn)的正確性。之后，各組接受全班同學(xué)的質(zhì)疑，保留符合條件的猜測(cè)，尋找共同規(guī)律，形成對(duì)晝夜交替的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。在這個(gè)過程中，學(xué)生思維建模的結(jié)果成為有效的課堂資源。以模型操作演示的結(jié)果作為評(píng)判的證據(jù)，能夠促使學(xué)生持續(xù)地思考、申辯、修正，在碰撞、質(zhì)疑的交流中達(dá)成共識(shí)。這樣，學(xué)生收獲的不僅是知識(shí)，他們的表達(dá)交流能力、批判性思維能力也得到提升。

用“問題串”引導(dǎo)

在教學(xué)中，用具有邏輯關(guān)系的、有梯度的“問題串”進(jìn)行引導(dǎo)，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。

例如，一位教師執(zhí)教《讓小車運(yùn)動(dòng)起來》一課時(shí)，設(shè)計(jì)了兩個(gè)“問題串”：

出示小車之后，提出一串問題：怎樣做能夠讓這個(gè)小車運(yùn)動(dòng)起來？用這個(gè)斜坡，怎樣讓這個(gè)小車動(dòng)起來？為什么小車放在斜坡上它就自然地滑下來了？

在研討環(huán)節(jié)，提出一串問題：怎樣讓靜止的小車運(yùn)動(dòng)起來？你能說說你的證據(jù)是什么嗎？怎樣讓運(yùn)動(dòng)的小車靜止呢？小車運(yùn)動(dòng)的快慢和拉力大小有什么關(guān)系？

第一個(gè)“問題串”從開放到聚焦，不斷遞進(jìn)，直指概念的核心要素。第二個(gè)“問題串”由正及反到歸納，問題指向明確，層次清晰，邏輯性強(qiáng)，給學(xué)生指明了思維的方向。這些“問題串”能夠引領(lǐng)學(xué)生沿著設(shè)定的邏輯去思考，提高了他們的邏輯推理能力。

倡導(dǎo)角色模仿

技術(shù)和工程領(lǐng)域是課程標(biāo)準(zhǔn)新增的內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力。我們?cè)诮虒W(xué)中可以通過角色理解和模仿等活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生“像科學(xué)家一樣思考”“像工程師一樣實(shí)踐”，發(fā)展他們的科學(xué)思維。

例如，一位教師執(zhí)教《小小潛水艇》一課時(shí)，在“制作一個(gè)浮沉子”活動(dòng)中，引導(dǎo)學(xué)生像工程師那樣，了解工程流程，制訂評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，討論限制條件，計(jì)算材料成本，討論影響浮沉子沉浮的因素（空間、重量、材料大小、形狀及組合等），以及如何開展小組合作、評(píng)估調(diào)整等。在這個(gè)過程中，學(xué)生認(rèn)識(shí)到做一項(xiàng)工程并不簡單，需要從整體出發(fā)，由整體到局部進(jìn)行思考。

發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維是一個(gè)長期的、潛移默化的過程，有效的教學(xué)策略是助推器。只有不斷堅(jiān)持，勇于探索，才能全面發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，促進(jìn)他們科學(xué)素養(yǎng)的提升。

（本文系武漢兒童科學(xué)教育研究中心2020年重點(diǎn)課題《小學(xué)科學(xué)課中提升學(xué)生科學(xué)思維與創(chuàng)新能力的教學(xué)策略研究——以教科版科學(xué)教材教學(xué)為例》的階段性研究成果，課題批準(zhǔn)號(hào)2020whcsA02。）