指向理性精神的思維型課堂實施路徑

科學思維是科學課程中四大核心素養一個重要內容，是學生核心素養的關鍵要素。科學課堂作為科學教育的主陣地，應關注學生的思維歷程，強化思維方法訓練，培養學生求是精神、批判精神、探索精神、思辨精神，進而促進他們科學理性精神的形成，[1]助力思維型課堂的高質量開展。

實踐中，我們構建了指向理性精神的思維型課堂的實施路徑（如圖1）。從圖中可以看出：科學思維是落實課程目標的關鍵能力，教師應結合教學內容強化科學思維基本方法的訓練，包括分析與綜合、比較與分類、抽象與概括、科學推理，[2]幫助學生形成客觀認識事物、學會求同存異、突破思維定式、注重實證等理性思考的習慣或品質；探究實踐是落實課程目標的主要路徑，學生在科學探究與工程實踐中，運用科學方法，體驗并強化理性精神。

一、在分析與綜合中客觀認識事物

全面認識事物需要以事物的整體與局部的關系為客觀基礎。任何事物（包括對象、現象和過程）均是由各個部分或要素組成的，各部分或要素之間存在一定的相互關系及作用。這就要求學生應注重分析事物的各個部分或要素，綜合各個部分或要素的性質、特點等，從整體上認識事物的本質屬性和發展規律。

五年級《火山和地震》教學片段

師：大自然就像一位神奇的魔術師，在地球上創造了許多令人震撼的自然現象，（出示火山正在噴發、火山噴發后、火山噴發前的圖片）請同學們觀察并思考圖片中出現了什么自然現象？

生：火山噴發。

師：三張圖片都呈現的是火山正在噴發的情景嗎？有沒有不同的意見？讓我們通過視頻一探究竟（播放視頻）。

生：第一張圖是火山正在噴發的場景；第二張圖是火山噴發后，巖漿溢出并逐漸冷卻的場景；第三張圖是火山噴發前火山灰污染空氣的場景。

師：根據剛才的學習和同學們的已有認識，相信大家對火山都有了一定的了解，下面請各小組按時間順序列舉火山噴發的現象，根據現象討論火山的內部結構，并完成其內部結構圖。

生：火山噴發前會有火山灰冒出來，火山彈噴射出來，所以火山口處應該有火山灰和火山彈。

生：火山噴發時有巖漿噴發出來，所以在火山內部應該儲存著大量的巖漿。

生：因為巖漿是噴發出來的，很有力量，所以從巖漿到火山口之間應該有一段狹窄的通道，就是火山通道。

生：根據火山噴發的時間順序以及噴發的物質，我們推測：火山內部有火山口、火山通道，火山口有火山灰，火山通道底部有大量的巖漿。

（學生嘗試完成火山的內部結構圖。接著，教師結合學生的匯報出示完整的結構圖。）

由于火山相當于一個暗箱，學生無法直接觀察到其內部結構，因此，教師通過引導他們分析火山噴發不同時段的不同現象來推測其結構。分析與綜合是科學思維的基本方法之一，教師在教學過程中要善于運用此方法，培養學生客觀認識事物的理性精神。

二、在比較與分類中學會求同存異

想要確定事物之間的差異點和共同點，就需要用到比較與分類的方法，這樣能幫助學生理性地看待事物的異同，找出事物之間存在的聯系，從而深刻地認識事物的本質及規律。

四年級《點亮小燈泡》教學片段

師：（出示實驗材料：電池、導線、小燈泡）剛剛我們一起認識了小燈泡的結構：外部是玻璃泡，內部是連接點、金屬架、燈絲，還有一部分我們看不見，老師把它拆開給大家看。

生：小燈泡的連接點連著金屬架，金屬架還連著燈絲。

生：小燈泡有兩個連接點，一個在燈泡的底部，一個在燈泡金屬外殼的側面。

師：同學們觀察很仔細，你們能讓小燈泡亮起來嗎？可以先預測一下使小燈泡亮起來的方法，把它畫在學習單上，再通過實驗檢驗你們的方法是否可行，連接時要注意將金屬的部分連接好。

（學生實驗操作，教師將其中三名學生繪制的電路連接圖貼在黑板上，如圖2。）

師：為什么a和b的接法可以使燈泡亮起來，而c的接法不可以？

生：a和b是連通的，而c不是。

師：請同學們再觀察比較，凡是點亮小燈泡的連接方法都有什么相同之處？

生：凡是點亮小燈泡的連接電路，導線都連接了電池的正負極和小燈泡的兩個連接點。

師：誰能說說，這樣的電路中電流可能是怎樣流動的？

生：電流從電池的正極出發，沿著導線經過小燈泡，再通過導線回到電池的負極。

師：我們再來看一段小動畫，看看電流是不是這樣流動的。

（學生觀看閉合電路的動畫。）

師：看來電流“走”的路是一條回路，從電池正極出發，通過導線穿過小燈泡的燈絲，回到電池負極。能使小燈泡亮起來的電路是一個閉合電路，圖2-c不是閉合電路所以不亮。你有辦法改進嗎？

本節課中，學生通過實驗找出點亮小燈泡的方法，把這些方法先進行比較與分類，找出小燈泡點亮時的共同點，再進行歸納總結，最后得出閉合電路的概念。通過實驗，學生可以找到點亮小燈泡的多種不同的方法，如果不對各種實驗方法進行比較與分類，就很難發現閉合電路的規律。比較與分類是科學思維的基本方法之一，教師在教學中運用此方法能促進學生理性認識自然規律。

三、在抽象與概括中突破思維定式

自然界的物質種類繁多，形態、結構與性質多種多樣，運動規律復雜，相互作用各具特征，實際事物可能具有多方面特性。為了揭示復雜事物的本質和規律，學生要撇開個別、非本質的特點，抽取主要的、本質的因素進行研究，并把一類事物共同的、本質的屬性聯合起來，從而建構新概念。

五年級《擰螺絲的學問》教學片段

師：老師帶來了三個物品（出示螺絲刀、水閥和門把手的實物），大家會用嗎？先找一名同學上臺來試試。

（學生上臺演示操作。）

師：其他同學想試試嗎？請注意老師的要求。

（出示分組活動要求：分別擰動三個物品，觀察它們哪些部位在轉動并用簡圖畫下來，用紅色箭頭表示每個部分的轉動方向，嘗試用一幅圖來表示它們轉動時的共同之處。之后，學生分組活動，并分析交流自己的理解，最后把討論結果畫在小組學習單上。）

師：哪個小組先來說說你們這樣表示的理由？

生：轉動螺絲刀的橡膠把手時，下面金屬起子跟著轉動；轉動水閥的上端把手時，下端的金屬也跟著轉動；轉動門把手時，下面也跟著轉。

生：這三個物品都有幾個不同的結構，擰動上面的部分，下面的結構跟著轉動。

生：它們轉動的方向都是相同的。

師：螺絲刀、水閥、門把手這樣的物品，都有類似于大圓的一端，我們把它叫輪；也都有類似于小圓的一端，我們把它叫軸，我們把輪轉動時軸也跟著轉的裝置叫作輪軸。

（之后，教師出示更多變形的輪軸，學生認為這些物品并不是輪軸。教師告訴學生這些物品的使用方法，引導他們認識到可以根據物品運動的軌跡將其轉動的部位看作是輪，被輪帶動著同時轉動的部位是軸，幫助他們突破思維定式。）

本節課中，教師先讓學生操作體驗三種常見輪軸的使用，感受各種輪軸類工具的特點，通過繪圖的方式，促使學生初步思考與表達；再通過組內交流碰撞，確定更加合理、直觀的表達方式；最后通過全班分享、評價達成共識，抽象出輪軸模型。這樣一系列的體驗與分析活動設計，逐步幫助學生概括輪軸的結構特點，從而得出輪軸的概念。拓展環節中，教師出示變形的輪軸，幫助學生突破思維定式，對輪軸特點達到更全面和深入的認識。

四、在科學推理中注重實證

推理都是以科學的理論分析作為指導，對某類事物的部分對象與某種屬性之間的內在聯系進行分析，探索出事物與屬性之間必然的因果關系，從而概括出關于該類對象的一般性結論。通過科學推理，可以訓練學生注重實證。

四年級《熱脹冷縮》教學片段

師：同學們在家都燒過開水嗎？我們來看一段視頻（播放燒開水的視頻）。你們看到什么現象？

生：水漫出來了。

師：為什么出現這樣的現象？

生：水燒開了就會沸騰，產生大量的氣泡，水就漫出來。

師：可是剛剛水并沒有沸騰，因為視頻中老師的手指還伸進水里，說明水溫不高，為什么水也漫出來了？

生：水有熱脹冷縮的特點，所以水漫出來了。

師：什么是熱脹冷縮？是體積變大？還是質量變大？

生：應該是體積變大。

師：怎么設計實驗來證明你們的猜想呢？

（學生討論、設計實驗，證明水有熱脹冷縮的特點。）

師：通過實驗我們已經知道，水受熱體積會增大，遇冷體積會縮小，那么其他液體也有這樣的性質嗎？如何證明你們的觀點？

生：我們可以再找一些液體做實驗來驗證，如可樂、牛奶、油、醋等。

師：液體的種類很多，我們不可能把所有的液體都搬到實驗室一一實驗驗證，老師準備了食用油、煤油和酒精來驗證，實驗怎么做？

（學生討論、設計實驗，開展分組實驗。）

師：通過實驗你們又有什么新發現？

生：把這三種液體放入熱水中的共同現象是“體積變大”，放入冷水中的共同現象是“體積變小”。

生：看來這些液體都有熱脹冷縮的特點。

師：水有熱脹冷縮的特點，但我們不能確定液體都有熱脹冷縮的性質。水、食用油、煤油、酒精等多種液體都有這樣的特點，我們才可以初步判斷有些液體有熱脹冷縮的性質，但仍然不能說所有的液體都具有這樣的性質。科學需要證據，科學結論必須嚴謹。

本節課中，教師通過科學推理，引導學生探究更多液體的熱脹冷縮性質。教師指導學生運用不完全歸納法進行概括提煉，幫助他們建構“液體一般都具有熱脹冷縮的性質”的科學概念。在此過程中學生體驗推理的過程，認識到只有一種液體熱脹冷縮并不能說明液體都具有熱脹冷縮的性質，多種液體都有這樣的性質才能初步得出此結論，以此幫助他們理解實證的重要性。

[課題：江蘇省教育科學“十四五”規劃2022年度重點課題“指向理性精神的小學科學思維型課堂構建的實踐研究”，編號：B/2022/03/30]

（作者單位：江蘇省南京市江寧科學園小學）

參考文獻

[1]黃海瀅.理性精神培養：審辯式學習的行動與省思[J].小學教學參考，2023（14）.

[2]胡衛平.科學思維的理論與培養[M].石家莊：河北人民出版社，2023.