在《比較相同距離內運動的快慢》課堂嘗試思維型教學

◇張海泉 朱敏芳（湖南：長沙市望城區新世博寄宿制小學）

一、理論背景

2022 年頒布的《義務教育科學課程標準》對科學課程中的學生核心素養提出了新的要求，其中就包含了科學思維。在總目標中，要求學生掌握基本的科學知識，形成初步的科學思維能力。3～4 年級科學思維目標為：1.要求學生能在教師引導下，觀察并描述具體事物的構成要素，分析并表達要素之間的關系，找到它們之間重要的、共同的特征；利用模型解釋簡單的科學現象。2.要求學生能在教師引導下，用二維方式表達三維空間的物體；比較事物的某些本質特征，根據不同的目的進行分類，基于事物之間的功能相似性進行類比；分析事物的特征及結構，建立事實與觀點之間的聯系；根據問題提出假設，能提供支撐性的證據；可以利用控制變量的方法設計簡單的實驗。3.要求學生初步掌握重組思維、發散思維、突破定勢等創造性思維的基本方法，能基于具體事物外在特征展開想象，突破生活中常見問題的思維定式，提出有一定新穎性和合理性的觀點，針對事物的外在特征進行設計，并對方案進行初步的科學分析。我國關于科學思維的研究起步較晚，進入21 世紀后才進入快速發展時期，科學作為一門綜合課程具有更大的研究價值和研究潛力。三年級小學生的思維正處于由形象思維向抽象思維過渡的時期，能進行一定的抽象思維，但仍以形象思維為主。綜上所述，三年級作為思維的過渡期，對學生科學思維的培養是重中之重。

二、概念界定

思維是認識過程的高級階段，是人類的高級認識活動，思維的過程包括很多環節，如分析、綜合、比較、分類等。科學思維的定義為：在解決實際問題或對客觀世界的聯系和關系進行解釋的過程中，人腦中所進行的包括歸納、推理、概括、分析等具有主觀能動的思考。新課標指出，科學思維是從科學的視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，主要包括模型建構、推理論證、創新思維等。胡衛平提出，思維型課堂教學應體現出動機激發、認知沖突、自主建構、自我監控、應用遷移五個原理。本文將以上述理論基礎為指導，將理論與實踐相結合，提出實質性的建議。

三、教學實踐

本課為教科版三年級下學期“物體的運動”單元第5 課時。在整個教科版小學科學教材中，關于物體運動中“速度”的概念學習，本單元是第一次而且是唯一一次。但從整體的大單元角度審視，本單元是圍繞“運動是物體的基本特征”這個核心概念編排的。所以不是要引導學生去深挖，反而要把握好“初步經歷”的度。應以學生的生活經驗為基礎，在經歷和體驗中進行推理論證和模型建構，從而提升學生科學素養。

三年級學生仍舊是以形象思維為主，對于快慢的體驗具體到生活經驗，如：看到路上一輛車超過另外一輛車，就知道誰快誰慢；看到同時起步的同學奔跑，誰先到終點，就判定誰快。學生的認知反映的是客觀實際，少了對問題的進一步思考和探究，如影響物體快慢的因素是哪些？這就需要我們從生活實際出發，引入數據作為實證，引導學生像科學家一樣思考。課堂的關鍵點不在于“深挖”，而在于厘清學生思維的邏輯，強調經歷和體驗。所以，需要借助學生的生活經驗，讓其充分地經歷和體驗，以層層遞進和螺旋上升的方式讓學生明白距離與時間的關系。在本課中，可以從以下幾個角度提升學生的科學思維，打造思維型課堂。

（一）基于生活，建構模型

建構模型的思維方式，有利于學生在不改變原有思維結構的基礎上形成新的認知結構。三年級學生在學習這一課時，對于時間、距離等名詞還很陌生，可以運動會等日常生活經驗為基礎建構時間與距離之間的模型。讓學生將抽象概念與熟悉的場景相結合，通過模型搭建的方式，架起思維的橋梁，符合學生思維的特點，可使學生思維更順暢。如附表中圖1 所示，在導入環節可以直接出示學生百米賽跑的圖片，先讓學生建構起運動會的模型，判斷名次，詢問學生的判斷依據。這樣單刀直入的談話方式不僅可以精準定位問題，還避免了導入拖沓，同時也能喚醒學生的生活經驗，激發其學習興趣及動機，并且初步感受以事實為依據表達觀點。

（二）提出問題，聚焦矛盾

提高學生科學思維的目的在于讓學生能解決真實的科學問題，而提出有效的科學問題是關鍵的一步，如果能讓學生自己產生認知沖突、聚焦矛盾，比在教師的引導下進入情境更好。因此可以思考如何讓學生有“第一人稱視角”，可以以學生為主體，通過制作短視頻的方式，讓學生評判不同類型的球在不同起點、不同軌道誰先到達終點，以及能否根據誰先到達終點來判斷名次的先后，在這個過程中，會讓學生基于自己觀察和思維能力的局限性這一基礎“選邊站隊”。通過學生“站隊”，實景的錄制和播放，將學生帶入情境中，讓學生自發地產生認知沖突。在這一環節，學生會主動思考比賽的公平與否，進行主觀能動的分析思考，提高思維含量。

（三）親身經歷，理解概念

思維過程包括抽象與概括，如何讓學生理解抽象的概念是教學的難點。方法的獲得最好是基于學生的親身經歷，可以通過游戲的角色體驗，讓抽象轉化為形象，讓學生在具體的情境中感受公平，而且獲得實驗操作的方法，為后面的活動和下一節課做好鋪墊。如附表中圖2 所示，可以設置發令員、起點監督員、終點裁判、操作員各2 人，給學生戴上頭罩，學生化身賽場的“工作人員”，既能在游戲中引發學生的學習興趣，同時親身經歷能增強學生的體驗感及責任感。最主要的是能將抽象枯燥的規則概念具體化，起點監督員和終點裁判的設置可以將相同距離這個概念具體化，讓學生切身體會到相同距離和同時出發的意義。

（四）處理數據，推理論證

數據處理環節是本課的難點，首先可能會出現由于學生配合不當，或者操作中出現問題導致數據偏差較大，這個問題需在第一輪數據分析時就進行處理。其次是學生的儲備不同，所以取值思路差異大，求和、出現次數最多、最小值、最大值、取中間數、平均數都出現過，后面經過總結發現，只要保證公平，每一種取值都有其特殊的應用“地點”，所以教師的目標應該是：只要是邏輯合理，且尊重客觀事實，即予以認可，不要求標準答案，不限制學生思維。學生有了選擇數值的權利反而會慎重選擇，在這個過程中反而能增強自我監控能力。而且，要通過不同組的取值思路共享，讓所有學生開闊取值思路。在學生獲取到合理的數據后，就需引導學生基于獲得的方法和數據，運用比較與分類、歸納與演繹等思維方式，建立數據與解釋之間的關系并推理論證得出相關結論。例如，在經過實驗得出數據后學生會推理發現，塑料球所用時間短。但是，這個結論并不嚴謹，教師需引導學生思考塑料球的時間短和乒乓球的時間長是在哪里測出來的？兩個球同用一條軌道代表著什么？在分析了這兩個問題之后發現需要距離相同，之后學生會運用比較與分類等思維方法得出結論：比較相同距離內運動的快慢，用時短的，運動快；用時長的，運動慢，最終論證自己的猜想。

（五）教學檢測，思維可視

如下表所示，質量測評的設計能很好地反映出學習完本課后學生的思維情況，考查學生能否進行知識的遷移應用，可從學科核心素養維度進行設計。主要從科學興趣、科學方法、科學知識、科學精神、敢于質疑、動手動腦、合作交流、觀察記錄、務實求真、反復試驗、突破創新等角度進行設計。根據學生的情況設置1～2 題，考查學生的思維情況以及能否解決生活中的真實問題。在教學環節之后，通過檢測發現，學生掌握了一定的科學方法，能快速寫出影響比賽公平性的因素。其對于工具的使用也是印象深刻，能體會到工具對科學研究帶來的幫助和重要性。更能將所學知識與生活實際相聯系，體會科學來源于生活并能更好地運用于生活。

《比較相同距離內運動的快慢》質量測評

四、反思與總結

對于小學中年級階段的科學教學而言，要想培養學生的科學思維，打造思維型課堂，應注重學生已有的生活經驗，激發學生的學習動機，通過建立模型的方式搭建起思維的橋梁，便于學生基于模型進行思維的調整。可通過以學生親身經歷的方式聚焦問題，引發認知沖突。對于小學中年級學生難以理解的概念，可通過將抽象的概念具體化以增強學生的理解。對于有數據處理的課堂，要重視嚴謹的推理論證，學生在通過數據反推結論的過程中思維含量就提升了。重視學生思維含量提升的最終目的在于能讓學生解決真實的生活問題，所以要重視學生的應用遷移。

本文通過《比較相同距離內運動的快慢》一課，研究了如何提升小學中年級思維型科學教學的科學思維含量。但思維的培養是需要長期進行的，在創新思維培養方面仍亟待提升。