如何在科學課中培養學生的科學思維能力

任麗娜

摘? ?要：科學課堂的總目標旨在培養學生的核心素養，為學生的終身發展奠定基礎。教師不僅要重視學生形成初步的科學觀念，樹立基本的科學態度，還要重視學生探究實踐能力和科學思維能力的培養。通過分析教材，挖掘科學教材中的思維要素，開展探究活動，在探究環節中提高學生的科學思維能力等等，是一個長期的過程，需要教師在課堂上帶著“發展學生科學思維”的理念指導學生開展科學活動，為學生的終身發展奠定基礎。

關鍵詞：小學科學；科學思維；思維能力

中圖分類號：G623.6? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1009-010X（2023）34-0045-05

2022年版《義務教育科學課程標準》在很多方面有了很大變化和突破，凝練了核心素養，調整了課程結構，優化了課程內容，加強了學段銜接，突出了育人導向、研制了學業質量標準，增強了實施指導等?？茖W課程的總目標是旨在培養學生的核心素養，為學生的終身發展奠定基礎。要求學生掌握基本的科學知識，形成初步的科學觀念；掌握基本的思維方法，具有初步的科學思維能力；掌握基本的科學方法，具有初步的探究實踐能力；樹立基本的科學態度，具有正確的價值觀和社會責任感。我們科學教師不僅重視學生形成初步的科學觀念，樹立基本的科學態度、還要重視學生探究實踐能力和科學思維能力的培養。如何在科學課上培養學生的科學思維能力是我們要一直探索的問題。

一、理解思維

《詞源》中說“思維”就是思索、思考的意思。邏輯學告訴我們，思維就是運用概念進行判斷推理的過程。比如：《鳥類動物的共同特征》一課我們講到：鳥有羽毛?？兹甘区B，孔雀也就有羽毛。鳥靠喙取食。黃鸝是鳥，黃鸝也靠喙取食。鳥靠產卵繁殖后代，鴕鳥是鳥，也靠產卵繁殖后代……

教育學告訴我們，思維是指人在發現問題、解決問題過程中的智力活動，接近我們通常所謂的“思考”“想”“動腦筋”，是人的大腦對客觀事物的認識過程。心理學告訴我們，思維是指人腦對客觀事物的一種間接的和概括的反映，是對客觀事物的本質和規律的反映。概括性和超越性是思維的重要特性。按照信息論的觀點來看，思維是對新輸入信息與腦內儲存知識經驗進行一系列復雜的心智操作過程。

綜上可以看出，我們通常所說的思維應該是具有意識的人腦對客觀事物間接的、概括的和能動的反映。它是以感知為基礎的一種更高級的認識過程，是認識過程的高級階段，它運用分析和綜合、抽象和概括等智力操作對感覺信息進行加工，以存儲于記憶中的知識為媒介，反映事物的本質和內部聯系。這種反映以概念、判斷和推理的形式進行，帶有間接和概括的特性。

于是筆者思考：在科學課堂上我們所說的思維應該是一種用科學的方法進行的思維，它是科學方法在個體思維過程中的具體表現。比如，科學問題的提出、科學數據的測量（或調查）、科學現象的觀察、實驗模型的設計、科學概念（或結論）的形成、科學問題的解決等都離不開思維，這就是科學思維。簡單地說，科學思維就是一種實證的思維方式，一種建立在事實和邏輯基礎上的理性思考。

二、理解思維能力

古希臘的哲學家赫拉克利特曾經打過這樣一個比方：智慧好比人體吸收的營養，而知識是人體攝取的食物，思維能力是人體消化的功能。人體能吸收多少營養，不僅在于食物品質的好壞，也在于消化功能的優劣。如果一味地貪求知識的增加，而運用知識的思維能力一直在原地踏步，那么他掌握的知識就會在他的頭腦當中處于僵化狀態，反而會對他實踐能力的發揮形成束縛和障礙。這就像消化不良的人吃了過多的食物，多余的營養無法吸收，反倒對身體有害?？梢?，思維能力對我們每一個人來說是多么重要，它不僅是智力活動的核心，也是智力結構的核心。

三、培養科學思維能力

在科學課堂上學生的科學思維能力的培養不容忽視。教師可以采用不同的方法培養學生的科學思維能力。

（一）充分挖掘科學教材中的思維要素開展探究活動

要挖掘教材中的思維要素確實不易，需要教師熟悉教材內容并能整體把握教材內容，做到深入鉆研教材，理解教材。通過分析、理解某一課教材，教師首先找出這一課核心的科學知識，然后分析該科學知識屬于什么類型，接下來從思維表中找出建構的該科學知識的思維要素有哪些。最后還要看教材內容是否與思維要素一致，如果缺內容就需要教師對教材進行合理的補充，把缺少的或隱性的內容找出來。

下面筆者以《鳥類動物的共同特征》為例進行說明。比如，通過閱讀分析理解這一課教材，不難分析出對于鳥類動物的共同特征這一部分屬于概念性知識，該知識建構的思維要素有“分析、比較、歸納”。對于判斷生活中一些動物哪些屬于鳥類，哪些不屬于鳥類。這一部分是運用所學知識解決實際問題，是演繹的思維方式。教材中的游戲活動——鳥喙取食，該活動滲透著“分析、比較、推理”等思維要素。通過對本節課思維要素的分析，筆者確定本課可以按照“分析——歸納——演繹”的思維過程來設計教學主線安排教材內容。下面采用簡圖解釋整個教學過程。

教師對科學教材的每一課都要按照這樣的方法去分析挖掘教材的思維要素、設計教學過程，在教學中學生的科學思維能力潛移默化的得到提高。

第一部分建構鳥的概念。這一部分是按照這樣的探究活動進行的：提出問題、獲取信息（觀察和閱讀）、分析信息（初步的抽象概括概念）、匯報交流、分析歸納總結概念（進一步科學地歸納概念）的順序進行探究。

在這里學生的活動：觀察、討論、交流。所體現出來的思維活動：分析、比較、抽象、歸納、概括。學生分析比較的能力、抽象概括和歸納的能力等科學思維能力都得以發展和提高。

在這一部分教學時教師引導學生觀察三種鳥的標本，從整體上認識了什么是鳥。解決了本課的教學重點：鳥類動物的共同特征，有身體有羽毛、靠喙取食、靠產卵繁殖后代。

第二部分：游戲——鳥喙取食，具有不同鳥喙的鳥生活的環境是不同的。這一部分是在深入研究鳥類動物其中的一個特征，那就是鳥喙取食。這一活動也是一個科學探究的活動。這一部分的教學思路是按照提出問題、實驗操作（提供實驗方法）、記錄實驗數據、匯報結果、分析歸納實驗結論的順序進行的。

在這里學生的活動：實驗操作、表達交流。學生所體現出來的思維活動：分析、比較、推理。在這里學生分析問題、解決問題的能力也都得以發展和提高。

在模擬鳥喙取食這一實驗環節，通過對教材的分析，我們不難發現思維的類型是動作思維和邏輯思維，思維的方法就是分析與推理。因此，為了在課堂上解決本課的難點，教師采取了游戲的方式，學生在游戲中觀察、記錄、分析數據，最后推理出具有不同鳥喙的鳥生活環境是不同的。在課堂上用簡圖進行總結體現本環節學生的思維過程。

最后一個部分：實踐運用。在這個環節中學生的活動有判斷、解釋、設計三種類型。一是判斷：判斷下列動物哪些是鳥類？為什么？二是解釋：雞和鴨是一對好朋友，有一天它們迎著朝霞高高興興地走出了家門，在田野中、在森林里、在山坡上、在池塘邊，它們玩耍、嬉戲。小雞找到蟲子喂小鴨子吃，小鴨子捉到小魚、小蝦喂小雞吃，它們吃飽了玩夠了，太陽就要落山了，它們高高興興地回家了?？吹剿鼈冞@么高興我不知不覺產生了一個疑問，如果要是把雞和鴨分別放到同一種環境中，你認為誰能更好地生存下來？為什么？三是設計：深入研究某一種鳥的喙，想一想你能根據這種鳥喙制作什么工具？

這三道題也是暗含三個層次，由低到高，一方面展示了對學生學習的評價過程，另一方面強調了對學生思維的訓練，在這一環節中學生分析問題、解決問題的能力、創造性思維能力等都得以提高。特別是學生設計的開瓶工具給我們留下了深刻的印象。

（二）在探究環節中發展學生科學思維的能力

科學探究活動的類型多種多樣，但是科學探究活動的基本過程都是一致的：一般要經過“提出問題——猜想與假設——制定計劃——搜集整理信息——思考與結論——表達與交流”幾個基本的探究環節，但對于不同類型的活動，具體的探究環節也有所不同。充分利用好每一個環節發展學生的科學思維。

1.創設問題情境發展學生科學思維能力。孔子曾說：“疑是思之始，學之端。”提出疑問，是思維的起點，也是學習的開端?！皩W起于思，思源于疑”，任何思維都是從疑開始的，疑問是獲得知識的前提條件，有了疑問，才有進一步深入學習的需要，才可能獲得新知。所以為學生創設問題情境是行之有效的發展學生思維的做法之一。

例如，“探索宇宙”一課筆者播放了一段喜慶熱鬧的燃放煙花爆竹的視頻場面，逢年過節學生經常能夠看到，通過觀察鞭炮點燃后的現象提出了想要探究的問題：為什么有的鞭炮點燃后向一個方面轉動起來，有的鞭炮卻飛向了空中呢？這是一種什么力量呢？這個問題一下子激活了學生的科學思維，整節課他們都沉浸在科學探究中，學習效果非常好。這一問題情境是利用了常見的現象創設的。蘇霍姆林斯基曾經說過：源于生活的教育是最無痕的教育。實踐證明：問題情境越貼近學生的生活，能見度越高，問題激活思維的程度就越好，學生主動探究的熱情就越高。

再比如，在教學“鳥類動物的共同特征”一課時，筆者根據學生的年齡特點創設了一個圖文結合的故事情境——“鳥類動物運動會”伴隨著入場式音樂，很多動物都來到了會場，忽然一陣爭吵聲吸引了大家的目光，只聽到：“你們不是鳥類，不能參加鳥類運動會。”“那它們為什么可以？”“因為它們是鳥類??！”這時候學生頭腦中就會產生一個疑問：那什么樣的動物屬于鳥類？鳥類動物有哪些共同特征？這一科學問題的提出，為幫助學生形成概念、確定判斷、進行推理，起到發展學生思維能力的作用。

2.利用猜想與假設發展學生科學思維能力。牛頓曾經說過：沒有大膽的猜測就沒有偉大的發現。在科學課教學中重視學生的猜想與假設是非常重要的，可以激發學生學習興趣，發展學生科學思維。不過需要注意的是大膽猜想，不是瞎猜亂想，而是運用已有的經驗和知識對問題中的事實尋求可能解釋的思路。

比如，“鳥類動物的共同特征”在教學鳥喙取食這一部分內容時，筆者提出問題引導學生猜測：鳥喙與鳥食有什么關系？學生結合自己已有知識對鳥喙的形狀進行分析，能夠猜測出鳥喙與鳥食有很大關系。接著引導學生思考什么樣的鳥喙可能吃到什么樣的食物？學生進一步猜測不同形狀的鳥喙可能能吃到不同環境中的食物，在學生猜想的基礎上進行實驗，最后通過分析數據，得出結論。鳥的生存環境與鳥喙有著密不可分的關系。在這一結論得出的過程中滲透了分析、比較、推理等科學思維能力。

再比如，探究“影響蒸發快慢的因素有哪些”這一問題時，筆者引導學生想一想平時在晾曬衣服時的做法，學生根據自己的生活經驗，提出蒸發的快慢可能與液體的表面積大小、空氣流動的快慢以及溫度高低等有關的猜想和假設，表面積越大、空氣流動越快、溫度越高蒸發的速度可能越快。

教師在這一環節教學中，充分發揮了學生的主體性，發展了學生的科學思維，充分體現了猜想需要依據已有的經驗和科學事實這兩個方面。

3.表達與交流展示學生的思維。語言是思維的外殼，語言與思維密不可分。思維是隱性的，語言是顯性的。思維需通過語言表達出來。

在科學探究活動中，學生之間的交流貫穿始終，是一種多向信息交流活動。特別是在討論交流時，既包括聽又包括說。聽，就是要認真傾聽其他組同學的研究成果，比如設計實驗的方案、設計實驗模型的思路、研究計劃和報告等。說，就是能夠運用科學準確的語言把自己在科學課上的發現或小組的研究成果表達出來。充分的表達、認真地傾聽等交流討論活動會引領學生的思維走向深處。

在教學“生活中的真菌”一課時，學生結合自己的生活經驗對于霉菌生存的條件進行了假設，針對學生假設的這些條件“溫度高、溫度低、潮濕、干燥”，引導學生獨立思考利用這些條件可以組合多少種實驗模型，課堂上學生很快總結出了四種實驗環境?；诹昙墝W生對于所要研究的問題有了一定的獨立思考的能力，他們在解決問題時，能夠利用自己掌握一些抽象概念，進行思考、判斷、推理，表現出了一定的抽象思維。

接下來引導學生分析這四種實驗環境的異同點，之后讓學生進一步去思考討論：設計什么樣的對比實驗來驗證我們的假設？當學生有了一定的思路后寫出實驗案，再進行表達交流。當某一位學生表達他們組設計的實驗方案時，其他學生則要在認真傾聽后對有異議或不明白的地方提出自己的見解。這樣發言的同學就會更清楚地去表達，從而充分展示自己的思維過程。如，假設對比實驗選擇的是高溫環境，那參與實驗的這個食物只有一個方面不同，那就是一個需要有水分，另一個必須是干燥的，其他的方面都相同，還要思考高溫環境選擇的是哪？食物選擇的是什么？怎樣保證食物中有或者無水分等。通過這樣的互動交流，學生不僅能發現其他組的想法有哪些值得自己組學習的地方，也能發現他們組還存在哪些問題并能提出合理化建議，同時也能反思本組的方案還有哪些不足需要改進。這個時候，學生的思維是空前活躍的。在傾聽與表達中，同學之間思維進行了碰撞，產生新的思維的火花，讓自己的思維上了一個更高的層次。久而久之學生們的語言表達能力、傾聽能力、分析綜合能力、推理能力等科學思維能力都能得以展示和發展，而且還會幫助學生養成良好的科學學習的好習慣。

總之，教師要認真分析教材、設計教學過程，在教學過程中，提出科學問題、表達交流離不開思維，設計實驗方案、建構實驗模型離不開思維，分析實驗現象、比較實驗數據等離不開思維，科學概念的形成、科學規律的建立、實驗結論的總結等也都是通過比較、分析、概括、分類、推理等多種思維的基礎上完成的。教師充分利用好科學課可以更好的培養學生的科學思維，然而“冰凍三尺，非一日之寒”，提高學生的科學思維能力，是一個長期的過程。需要教師在課堂上帶著“發展學生科學思維”的理念指導學生開展科學活動，相信我們的科學課會為學生的終身發展奠定基礎。