如何幫助一年級(jí)學(xué)生搭建科學(xué)思維的“腳手架”

江蘇省吳江實(shí)驗(yàn)小學(xué)教育集團(tuán)愛(ài)德校區(qū) 朱 琛

一、兒童的科學(xué)思維

科學(xué)思維，也叫科學(xué)邏輯，即形成并運(yùn)用于科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)、對(duì)感性認(rèn)識(shí)材料進(jìn)行加工處理的方式與途徑的理論體系，包括比較與分類(lèi)、歸納和演繹、分析和綜合、抽象和概括等。

小學(xué)低年級(jí)學(xué)生的思維雖然有了抽象的成分，但仍然是以具體形象思維為主。按照皮亞杰的理論，7～11 歲為一個(gè)年齡段，11 歲左右的兒童已經(jīng)能夠擺脫現(xiàn)實(shí)和表象的束縛，來(lái)思考可能的或假設(shè)的問(wèn)題。很顯然，此時(shí)的兒童已經(jīng)具有科學(xué)思維能力，能進(jìn)行假設(shè)、質(zhì)疑、分析、演繹和抽象等復(fù)雜的思維活動(dòng)。那么，科學(xué)課從低學(xué)級(jí)就開(kāi)始引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的思維方法參與活動(dòng)，解決實(shí)際問(wèn)題，將是促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展、提升科學(xué)素養(yǎng)的良好途徑。

二、培養(yǎng)科學(xué)思維的途徑

在科學(xué)教學(xué)中，教師可以從以下幾個(gè)方面入手培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

第一，讀懂學(xué)生，關(guān)注已有的前概念，通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境促使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性。如在觀察魚(yú)之前先安排“畫(huà)”的活動(dòng)，學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)畫(huà)常見(jiàn)的淡水魚(yú)（鯽魚(yú)）的外觀結(jié)構(gòu)，有的學(xué)生畫(huà)的魚(yú)沒(méi)有魚(yú)鱗，有的學(xué)生畫(huà)的魚(yú)沒(méi)有背鰭，有的學(xué)生畫(huà)的魚(yú)沒(méi)有腹鰭，即使畫(huà)了背鰭、腹鰭，形狀、數(shù)量也是有差異的。這些不完整的前概念讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，他們迫切想知道“鯽魚(yú)到底長(zhǎng)什么樣”。這樣，學(xué)生就能積極主動(dòng)地參與活動(dòng)，有效的活動(dòng)能夠促進(jìn)思維的發(fā)展。

第二，在探究活動(dòng)中為學(xué)生提供呈現(xiàn)證據(jù)并形成初步解釋的機(jī)會(huì)。一年級(jí)的探究活動(dòng)主要以觀察比較為主，盡管比較簡(jiǎn)單，教師也要為學(xué)生準(zhǔn)備恰當(dāng)?shù)牟牧?，盡可能地啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)，對(duì)事物進(jìn)行觀察、比較、思考，尋找事物之間的相互聯(lián)系，并對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析處理。這是一個(gè)長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中可以不斷促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

第三，幫助學(xué)生通過(guò)交流討論，進(jìn)行梳理和提煉，逐步形成新概念。一年級(jí)學(xué)生抽象概括能力和語(yǔ)言表達(dá)能力比較弱，還不能用準(zhǔn)確的語(yǔ)言表述自己的發(fā)現(xiàn)或事物的特征。教師可以指導(dǎo)學(xué)生用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言、符號(hào)、繪圖進(jìn)行描述和交流，重點(diǎn)在記錄、語(yǔ)言表達(dá)的方式、語(yǔ)言詞匯訓(xùn)練等方面進(jìn)行指導(dǎo)，學(xué)生對(duì)事物的描述越精確，語(yǔ)言表達(dá)越流暢，思維才能越清晰地顯現(xiàn)出來(lái)。

第四，幫助學(xué)生學(xué)以致用，拓展延伸。讓學(xué)生帶著問(wèn)題走出科學(xué)課堂，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)、方法解決拓展活動(dòng)中的問(wèn)題，開(kāi)展小實(shí)驗(yàn)、小設(shè)計(jì)等創(chuàng)造性活動(dòng)，能使學(xué)生的創(chuàng)新思維得到鍛煉和發(fā)展。這項(xiàng)活動(dòng)中、高年級(jí)的學(xué)生參與度會(huì)更高。

三、培養(yǎng)科學(xué)思維的具體指導(dǎo)方法

在一年級(jí)科學(xué)實(shí)際教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維？教師可以依托新教材四大板塊的呈現(xiàn)方式，圍繞聚焦、探索、研討環(huán)節(jié)展開(kāi)說(shuō)明，幫助學(xué)生搭建思維的“腳手架”。

（一）聚焦環(huán)節(jié)鏈接前概念

聚焦環(huán)節(jié)往往可以用一個(gè)問(wèn)題導(dǎo)出話題，如教學(xué)“觀察一棵植物”時(shí)，教師可以聚焦問(wèn)題：“我們來(lái)觀察一棵植物，怎樣觀察？”筆者下面將展示兩位教師對(duì)問(wèn)題的處理方式：

師1：我們來(lái)觀察一棵植物，怎么觀察？我們身上有很多感覺(jué)器官可以幫助我們觀察。請(qǐng)同學(xué)們來(lái)說(shuō)一說(shuō)。（學(xué)生匯報(bào)感覺(jué)器官有眼、手、鼻子、嘴巴、耳朵）

師：對(duì)，我們就用這些感覺(jué)器官來(lái)觀察一棵植物……

師2：我們來(lái)觀察一棵植物，同學(xué)們以前肯定觀察過(guò)，能不能給大家介紹你印象最深刻的植物？

生：西瓜。

師：為什么選西瓜？

生：因?yàn)槲易罱ミ^(guò)瓜田。

師：你能不能具體描述一下，很多同學(xué)都沒(méi)去過(guò)呢。

生：西瓜是長(zhǎng)在藤上的，綠色的。

師：長(zhǎng)在藤上，綠色的，確定嗎？你怎么發(fā)現(xiàn)的？

生：親眼看到的。

師：是的，眼睛可以幫助我們觀察，是我們身體重要的觀察器官。剛才這個(gè)同學(xué)用眼睛觀察到西瓜的顏色和形狀……

我們發(fā)現(xiàn)第二位教師在聚焦環(huán)節(jié)中這個(gè)問(wèn)題的指向是喚醒學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，并且在這個(gè)基礎(chǔ)上自然地進(jìn)行了觀察方式和觀察內(nèi)容的指導(dǎo)，如用看的方法，可以觀察到植物的顏色和形狀。一年級(jí)學(xué)生在菜場(chǎng)、公園、旅游區(qū)、花卉市場(chǎng)等場(chǎng)所都通過(guò)一些生活經(jīng)歷獲得了淺顯的有關(guān)植物的科學(xué)小知識(shí)。這些學(xué)生頭腦里正確或不完全正確的，甚至是錯(cuò)誤的信息可以稱(chēng)為前概念。換言之，一年級(jí)的學(xué)生進(jìn)入科學(xué)課堂，是帶著六七年的生活經(jīng)歷的，由于學(xué)生們的經(jīng)歷不同，對(duì)同一個(gè)問(wèn)題的理解也是不同的，這些經(jīng)驗(yàn)和差異也是寶貴的學(xué)習(xí)資源。因此，教師要關(guān)注聚焦環(huán)節(jié)，通過(guò)聚焦問(wèn)題、鏈接前概念，讓學(xué)生基于經(jīng)驗(yàn)參與新的活動(dòng)，并能在持續(xù)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中不斷修正錯(cuò)誤的認(rèn)知，強(qiáng)化正確的認(rèn)知，并學(xué)習(xí)新的技能。

（二）探索環(huán)節(jié)需要技術(shù)指導(dǎo)

科學(xué)新課標(biāo)對(duì)1～2年級(jí)科學(xué)探究目標(biāo)做了如下要求：在教師指導(dǎo)下，能利用多種感官，運(yùn)用觀察、比較等方式探究植物外部形態(tài)與生命特征。在教師的指導(dǎo)下，能用語(yǔ)言、圖示等方法初步描述觀察發(fā)現(xiàn)的有關(guān)植物的信息。這個(gè)階段要通過(guò)培養(yǎng)觀察和記錄技能發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。在這兩項(xiàng)重要探究技能中經(jīng)常需要這樣的“糾錯(cuò)反正”。

1.觀察的指導(dǎo)

觀察是發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)、解決問(wèn)題的基本手段，能夠?qū)⑹挛锉姸嗟膶傩灾斜举|(zhì)的東西找出來(lái)。那么，對(duì)于“觀察”有什么技術(shù)指導(dǎo)呢？大部分一年級(jí)的學(xué)生認(rèn)為，“觀察”就是“看”，其實(shí)“看”只是“觀察”的一種方法，我們還可以運(yùn)用其他感覺(jué)器官，如手摸、鼻子聞等，或者使用工具，如放大鏡、尺等來(lái)發(fā)現(xiàn)事物的特點(diǎn)。筆者在聽(tīng)課的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)授課教師在黑板上貼出了眼睛、小手、鼻子、嘴巴等感覺(jué)器官的圖片來(lái)引導(dǎo)學(xué)生多角度觀察，但是活動(dòng)結(jié)束后，學(xué)生的匯報(bào)形式還是比較單一。例如，當(dāng)學(xué)生面對(duì)一盆植物時(shí)，學(xué)生的習(xí)慣首先是用眼睛觀察，觀察到的內(nèi)容往往只是停留在“植物有莖，有葉”或“植物是綠色的”等非常淺表的層面，較少注意到更細(xì)小的特點(diǎn)，如莖葉的數(shù)量、葉的大小差異等。因此，指導(dǎo)學(xué)生會(huì)觀察，幫助訓(xùn)練學(xué)生的觀察力，可以發(fā)展學(xué)生分析比較等科學(xué)思維。下面筆者以植物單元的一個(gè)教學(xué)片段來(lái)說(shuō)明：

師：同學(xué)們，觀察這棵植物的莖和葉，你們認(rèn)為可以怎么觀察？

生1：可以用看一看的方法。

師：可以，“看”是一種觀察方法，那看什么呢？

生2：可以看莖的顏色。

生3：可以看葉子的顏色，還有葉子有多少。

生4：可以看莖有多長(zhǎng)。

師：如果想知道莖有多長(zhǎng)，老師這里有工具。

（師展示尺）

師：還能通過(guò)看了解到什么？

生5：可以量量葉子的長(zhǎng)，可以看看葉子上的花紋。

師：觀察可不只是用“看”的方法，我們還可以借助其他的方法嗎？

生6：還可以用手摸，用鼻子聞。

……

根據(jù)上述師生的交流，我們不難猜測(cè)學(xué)生在教師的指導(dǎo)下的觀察活動(dòng)更有效，他們的描述應(yīng)該是具體的、整體的，如果教師只拋出一個(gè)“看”的方法不做具體引導(dǎo)，那么學(xué)生就很難建構(gòu)一個(gè)相對(duì)完整而具體的植物概念。

2.科學(xué)繪圖的指導(dǎo)

即使學(xué)生對(duì)植物的觀察經(jīng)過(guò)了教師的技術(shù)指導(dǎo)，有了相對(duì)整體的認(rèn)知，但是要能正確地反映出來(lái)還是有一定難度的。一年級(jí)學(xué)生的識(shí)字量不大，也可以用繪圖來(lái)記錄。繪畫(huà)是記錄的一種方法，記錄觀察事物的細(xì)小特征，需要正確、真實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆从?。一年?jí)學(xué)生認(rèn)知和表達(dá)不容易匹配，學(xué)生觀察后記錄的往往是想象中的植物，他們會(huì)根據(jù)想象給植物涂上鮮艷的色彩，如本來(lái)是細(xì)的綠色的莖，他們可能會(huì)畫(huà)出大樹(shù)般的粗壯的樹(shù)干并涂上棕色；原本是鋸齒狀的葉子，他們會(huì)畫(huà)成自己喜歡的圓圓的葉片。如此，再美觀的畫(huà)圖也不是科學(xué)記錄。有的教師覺(jué)得一年級(jí)的學(xué)生畫(huà)不出什么，要降低要求。的確，低年級(jí)的學(xué)生，思維層次還比較低，教師的要求可以簡(jiǎn)單一點(diǎn)，但是科學(xué)記錄要抓住事物特征，并正確如實(shí)地反映事物特征的這個(gè)要求是要堅(jiān)持的，這也是訓(xùn)練學(xué)生把觀察到的植物的特征通過(guò)思維轉(zhuǎn)化再現(xiàn)的一個(gè)過(guò)程。當(dāng)然，只強(qiáng)調(diào)要求，對(duì)一年級(jí)學(xué)生而言并沒(méi)有多大幫助，模仿和引導(dǎo)是一種重要的學(xué)習(xí)方法和行為支持。教師可以展示植物學(xué)家或者動(dòng)物學(xué)家的繪圖筆記，和學(xué)生的卡通圖做比較，讓學(xué)生理解科學(xué)記錄繪圖作為研究記錄的一種方式，要求真實(shí)、準(zhǔn)確，并且可以圖文結(jié)合，進(jìn)行更清晰的描述。在實(shí)際指導(dǎo)時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生抓住事物特征，并在黑板上一步步演示如何把特征用線條表現(xiàn)出來(lái)。以“觀察葉”為例，在“畫(huà)一片葉”的活動(dòng)中，教師把課前收集的樹(shù)葉進(jìn)行分類(lèi)，選出特點(diǎn)明顯的展示在實(shí)物投影儀下，通過(guò)“猜葉子”的活動(dòng)吸引學(xué)生關(guān)注并參與探究，教師通過(guò)引導(dǎo)逐步地展示葉子特征：它是綠色的……它是橢圓形的……它的邊緣像鋸子一樣……隨著特征越來(lái)越具體，學(xué)生尋找的范圍就越來(lái)越小，越來(lái)越準(zhǔn)確，在接下來(lái)繪圖時(shí)學(xué)生就更容易抓住事物的特點(diǎn)了。教師在黑板上畫(huà)葉片，鼓勵(lì)學(xué)生同時(shí)在紙上畫(huà)，師生們一邊討論一邊畫(huà)。通過(guò)指導(dǎo)繪圖，學(xué)生能獲得繪圖體驗(yàn)，并且意識(shí)到準(zhǔn)確地畫(huà)出物體需要仔細(xì)觀察。

（三）研討環(huán)節(jié)引導(dǎo)表達(dá)交流

科學(xué)新課標(biāo)對(duì)1～2年級(jí)學(xué)生提出要求：在教師的指導(dǎo)下，能簡(jiǎn)要講述探究過(guò)程和結(jié)論，并與同學(xué)討論、交流。學(xué)生對(duì)事物的描述越精確，語(yǔ)言表達(dá)越流暢，思維才能越清晰地顯現(xiàn)出來(lái)。低年級(jí)學(xué)生有一定的表達(dá)能力，但是受思維能力和詞匯量的限制，描述時(shí)缺少順序，不能清晰、完整地表達(dá)自己的觀點(diǎn)。教師在課堂訓(xùn)練時(shí)要注意提問(wèn)問(wèn)題不能太寬泛，提問(wèn)要簡(jiǎn)潔明了、指向性強(qiáng)。如“觀察比較”中對(duì)4 個(gè)恐龍模型的比較，A 教師提問(wèn)：“這4 個(gè)恐龍模型有什么不同？”B 教師提問(wèn)：“這4 個(gè)恐龍模型，你能看出它們的大小、長(zhǎng)短、高低不同嗎？”B 教師的問(wèn)題一目了然，能更好地幫助學(xué)生建立自己的語(yǔ)言系統(tǒng)。此外，教師可以根據(jù)問(wèn)題幫助學(xué)生建立簡(jiǎn)單的語(yǔ)言模塊，利用一些固定的句式，幫助學(xué)生建立從現(xiàn)象得到結(jié)論的科學(xué)思維。如“植物是活的嗎？”研討環(huán)節(jié)的問(wèn)題：“哪些方面可以說(shuō)明植物也是活的，塑料花是活的嗎？”教師引導(dǎo)學(xué)生用“因?yàn)椤浴薄拔矣^察到……所以……”這樣的句式來(lái)交流?！霸谟^察中比較”的研討問(wèn)題：“我們是怎樣比較的？比較的結(jié)果是什么？”引導(dǎo)學(xué)生（比較恐龍模型）用“我們是這樣比的……從高到矮是這樣的……從長(zhǎng)到短是這樣的……”這些句式。此外，還可以用“我同意……因?yàn)椤?，我不同意……因?yàn)椤本涫?。遇到表述不清楚的學(xué)生，教師也要提供幫助，如“你是不是想表達(dá)這個(gè)意思”，然后讓他自己再學(xué)著說(shuō)一遍。無(wú)論是情感支持還是方法支持，都要有意識(shí)地訓(xùn)練學(xué)生用清晰的思維、科學(xué)的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)觀點(diǎn)。

表達(dá)是單向的，交流是信息互換的過(guò)程，盡管一年級(jí)學(xué)生不能很好地參與同伴交流，但是教師要時(shí)時(shí)提醒他們注意傾聽(tīng)。在傾聽(tīng)與表達(dá)中，只有學(xué)生之間的思維產(chǎn)生了碰撞，才能迸發(fā)出新的思維的火花。

學(xué)生早期的思維習(xí)慣影響著今后的科學(xué)學(xué)習(xí)，未來(lái)科技教育更注重實(shí)踐應(yīng)用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，不僅要像“小科學(xué)家”一樣探究，還要像“小工程師”一樣解決實(shí)際問(wèn)題。這就要求教師注重對(duì)學(xué)生思維能力的潛移默化的系統(tǒng)培養(yǎng)，發(fā)展他們的技能，提升他們的科學(xué)素養(yǎng)。