讓學生在科學探究活動中體悟思維的魅力

夏曉峰

[摘 要]小學科學教學主要是讓學生親身經歷科學探究活動的過程，發展學生科學思維，提升學生科學素養。然而，現在很多科學課堂存在這樣一些問題：教學過程過于形式化，存在為探究而探究的現象，從根本上忽略了科學本質和科學思維。而合理的科學探究活動應該是指向科學思維的，是運用科學的思維方式獲取知識的過程。科學的探究與科學思維是密不可分的，失去科學探究活動的科學思維是沒有根的，失去科學思維的探究活動是沒有魂的。

[關鍵詞]思維;探究活動;對比實驗

[中圖分類號] G623.6[文獻標識碼] A[文章編號] 1007-9068（2021）06-0078-03

科學探究的活動不能只停留在形式上，在關注學生觀察、操作等能力的同時，更要關注學生的思維發展，通過科學探究活動引發學生的科學思維，從而發展學生的科學思維。從三年級開始，學生第一次接觸科學探究活動，科學探究活動的主要目標是從提出問題、做出假設、制定計劃、搜集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價這八個要素進行描述的。“把鹽放到水里”一課，讓學生充分經歷科學探究活動的基本過程，讓學生主動參與、積極體驗，從而發展學生的科學思維能力，提升學生的科學素養。

一、提出問題，引發積極思維

思維是由問題開始的，而科學探究活動也是從提出問題出發的，提出一些符合學生認知的科學問題，是發展學生科學思維的前提。因此，教師要善于設計問題，激發學生的認知沖突，引發學生的思維。當學生有了需要解決的問題，自然就會調動思維的積極性與主動性。在三年級時，要求學生能在教師的指導下，能從具體現象與事物的觀察比較中，提出可探究的科學問題。

師：課前老師用顯微鏡拍下了鹽在水中溶解的過程，我們來看一看吧。

提問：關于溶解，你們有沒有什么想研究的問題呢？

生：水中可以溶解多少克鹽？除了鹽以外，還可以溶解其他的物質嗎？怎樣才能讓鹽在水中溶解得更快？……

師：大家提出了很多科學問題，科學探究都是從提出問題開始的。

教學中，通過演示把鹽和沙子分別放到水里的實驗，讓學生充分觀察鹽在水中“溶解”的現象，讓學生結合生活中知道的關于“溶解”的現象，提出值得探究的科學問題。學生提出問題的過程中，一定是結合自己的前概念，針對觀察到的溶解現象做出思考的。而且學生提出的問題也一定是學生所感興趣的，為后面的活動打下了堅實的基礎。

二、做出假設，辯證科學思維

在提出問題之后，要讓學生根據問題，依托自己的前概念做出合理的假設。當然，在教學中，我們發現，學生的假設不一定是正確的，因此在做出假設的環節中，重點不是放在學生的假設是否正確，而是要把重點放在為什么要做出這樣的假設。如果學生能夠做到有依據的假設，那他一定是有自己的科學思維存在的。

課件出示：探究影響鹽在水中溶解快慢的因素。

提問：你們猜猜可能與什么有關？

小組交流討論。

預設：與水的溫度有關、與攪拌的速度有關……

師追問：你為什么覺得會與水的溫度有關或者與攪拌的速度有關呢？（重點讓學生說出做出假設的原因）

當提出“鹽在水中的溶解快慢與什么因素有關”的問題后，讓學生在小組中討論，然后說說自己的假設，并加以說明。有的學生認為：鹽在水中的溶解快慢與溫度有關，因為平時在沖泡奶粉等時，都是用熱水去沖泡的。還有的學生認為：鹽在水中溶解的快慢與攪拌有關，因為在生活中沖泡奶粉時，都會用勺子進行攪拌，這樣溶解得快，所以猜測鹽在水中得溶解情況與之相似。也有一部分學生認為：鹽在水中的溶解快慢與鹽的粗細有關，等等。學生做出了很多假設，我們發現，學生的假設都是有自己的想法的，不是憑空臆想出來的，在假設之前，進行了充分思考。同時，當眾多假設在全班進行交流時，又會再次喚醒學生的生活經驗，誘發學生的科學思維。

三、設計方案，發展科學思維

在不同的學段，設計實驗方案的目標也是不一樣的。1-2年級是要在教師的指導下，了解科學探究需要設計試驗方案;3-4年級是要在教師的指導下，能基于所學知識，設計簡單的探究方案;5-6年級是要能基于所學的知識，設計比較完整的實驗方案，初步具備實驗設計的能力和控制變量的意識，并能設計單一變量的實驗方案。無論在哪個學段，設計實驗方案的過程都是發展學生科學思維的能力的重要時機。

師：但我們該怎么設計實驗來驗證猜想呢？（板書：設計方案）

（課件出示兩張報告單的半成品）師：請大家在小組內交流討論打算怎么做這個實驗。

展示小組的實驗設計，尋找最優化的方法。（重點強調為什么要用相同體積的水和相同質量的鹽？）

實驗1的方案匯報環節：

師：哪個小組和大家交流一下關于第一個假設的設計方案？

學生匯報。

師相機提問：要想證明與水的溫度有關，我們可以準備溫度不一樣的一杯冷水和一杯熱水，那這兩杯水能不能一杯多，一杯少呢？為什么？

師：準備的兩份鹽能不能一份多，一份少呢？為什么？

師：這兩份鹽能不能一份先放到水里，另一份后放呢？為什么？

師：能不能用攪拌呢？為什么？

師：那我們怎么樣才能比較出哪杯中的鹽溶解得更快呢？

師小結：我們要想證明鹽在水中溶解的快慢是否與水的溫度有關，那我們只能改變水的溫度這一個條件，其他的條件都不能改變，科學上把這樣的方法稱為對比實驗。（板書：一個條件改變、其他條件不變——對比實驗）

實驗2的方案匯報環節：

師提問：要想證明是否與攪拌有關，我們應該改變哪個條件？哪些條件又是不能改變的呢？

當學生針對影響鹽在水中溶解快慢的因素做出了很多的假設后，這時教師引導學生設計相應的實驗方案來驗證假設。比如：怎么樣設計實驗來驗證鹽在熱水中比在冷水中溶解得快？教學中，首先讓學生在小組中進行充分討論、思考，當學生提出將鹽分別放到熱水和冷水中進行比較時，教師要引導學生思考：冷水和熱水的體積是否要相同？準備鹽的質量是否要一致？把鹽放到水里的時間是否要相同？能不能攪拌？等等。如果學生提出要將相同質量的鹽分別放進相同體積的熱水和冷水中時，教師依然要引導學生思考：為什么要準備相同質量的鹽？為什么要準備相同體積的熱水和冷水？在這樣的過程中，教師不斷地引發學生思考，滲透對比實驗的概念，同時針對“是否與攪拌有關”這個假設，則是放手讓學生根據剛才對比實驗的經驗，思考哪個條件要改變，哪些條件不能變，從而不斷發展學生的科學思維。

四、實驗驗證，激活科學思維

實驗是科學教學的主要陣地，學生通常是在有效的科學實驗中獲得科學認知的，科學素養逐漸得到有效提升。實驗驗證是科學探究活動中的重要一環，同時也是驗證假設的基本途徑。對于小學生而言，如何掌控科學實驗操作的環節，是教師研究的主要方向。科學探究活動中，學生經歷了提出問題、做出假設、設計方案等環節，從而再進行實驗驗證。科學實驗不能僅僅是實驗操作，而是要讓學生根據實驗中的現象和發現，對之前做出的假設進行驗證，從而思考做出的假設是否正確，不正確的假設中有沒有科學的要素。只有真正地經歷有效的實驗驗證過程，才能真正地激發學生的科學思維。

提問：這是一杯100毫升的水，大家猜猜能溶解多少克的鹽呢？

（重點提問：如果一直往水中加鹽，會不會一直溶解呢？）

師：老師給大家準備了一些實驗材料，那我們怎么根據提供的實驗材料設計實驗方案呢？

【出示材料：一杯100毫升的水、鹽若干（10克*4）、一根攪拌棒】

小組內討論后全班交流。

在研究100毫升的水中可以溶解多少克鹽的問題時，首先讓學生進行猜測，猜測的重點是“如果一直往水里加鹽會不會一直溶解”，然后再提供學生相應的實驗材料，讓學生根據老師提供的材料，有目的地設計實驗方案，當然對于三年級的學生來說，并不要求學生能得出精確的結果，重點是通過實驗讓學生知道一定體積的水中溶解的鹽的質量是有限度的。緊接著再提出“100毫升的水中可以溶解多少克糖”，學生猜測時的重點是溶解的糖和鹽會不會一樣，并讓學生根據剛才實驗的方案設計來研究，最終得出“相同體積的水中溶解的鹽和糖的質量不同”的結論。

五、交流評價，增強批判思維

學生思維活動最活躍的時候往往是發生在他們討論、交流時，這是培養他們思維活動最好的時機。但現在的科學課中，教師們還是習慣于讓學生在探究的活動中獲取某一個科學結論，而且僅僅是得到這個結論。甚至有時教師為了讓學生得到科學結論，想盡一切辦法引導學生的思維向教師想要的方面去，然而這樣的課堂就不存在科學思維。

我們在教學中，3-4人為一組，列舉出小組內的全部觀點，給每個小組記錄紙，把自己小組的觀點按照順序記錄下來，然后組內開始排除，強調每一次排除都要說出理由，最后教師可以記錄下所有小組的排序，展開廣泛的討論，直到篩選出核心觀點為止。課堂中需要大量觀點進行歸納分析時都可以采取這樣的方法。

培養學生的科學思維是一個系統而復雜的過程，科學教師應該結合課堂教學悉心呵護學生的主動思考的品質，積極培養學生科學思維的技能并且強化科學思維的意識，通過科學探究活動，促使學生科學思維得到充分發展，從而達到提升學生科學素養的目的。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 費志明，郎微波. 議科學探究中學生思維的不可替代性[J]. 中學課程輔導（教學研究），2017（11）.

[2] 廖冠彬，李萍. 讓思維插上科學的翅膀——淺談如何通過發展學生思維促進學生對科學的主動探究[J]. 新課程·小學，2013（12）.

（責編 韋淑紅）