構(gòu)建思維型課堂引導(dǎo)學(xué)生“解暗箱”

〔摘 要〕 近年來，小學(xué)科學(xué)課程不僅關(guān)注學(xué)生科學(xué)概念及科學(xué)知識的構(gòu)建、科學(xué)探究能力的訓(xùn)練，也越來越關(guān)注學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)和發(fā)展。“科學(xué)思維”在四大核心素養(yǎng)中起著統(tǒng)領(lǐng)貫穿的作用。良好的“理性精神”是學(xué)生終身受益的科學(xué)品質(zhì)，是學(xué)生終身發(fā)展和適應(yīng)社會發(fā)展的最基礎(chǔ)的素養(yǎng)之一。“解暗箱”課要引導(dǎo)學(xué)生實事求是，充分調(diào)動學(xué)生思維的主動性，對于培養(yǎng)學(xué)生的理性精神和科學(xué)思維具有極高價值。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；“解暗箱”；思維型課堂；構(gòu)建

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 23 016-018

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》堅持素養(yǎng)導(dǎo)向，將“科學(xué)思維”與“科學(xué)觀念”“探究實踐”“態(tài)度責(zé)任”并列為學(xué)生四大核心素養(yǎng)，而“科學(xué)思維”在四大核心素養(yǎng)中起著統(tǒng)領(lǐng)貫穿作用，是核心中的核心。“理性精神”是構(gòu)建思維型課堂重要的理論和支撐，良好的“理性精神”是學(xué)生終身受益的科學(xué)品質(zhì)，更是學(xué)生終身發(fā)展和適應(yīng)社會發(fā)展的最基礎(chǔ)的素養(yǎng)之一。“解暗箱”課是小學(xué)科學(xué)課中比較普遍的一種課型。小學(xué)科學(xué)教材中有些課文內(nèi)容是不能直接感知的，但根據(jù)外界表現(xiàn)出來的情況，可以間接推斷出來。這一類內(nèi)容在教材中常以“解暗箱”的形式出現(xiàn)，此類課型對培養(yǎng)學(xué)生的理性精神和科學(xué)思維具有很高價值。引導(dǎo)學(xué)生追求真理、實事求是，充分調(diào)動學(xué)生思維的主動性，是解開暗箱的鑰匙。其操作程序如下：引出暗箱—猜想開暗箱—糾正暗箱—升華暗箱。

一、聚焦問題，引出暗箱，激活學(xué)生科學(xué)思維

科學(xué)學(xué)習(xí)源于問題，沒有問題就不會引發(fā)學(xué)生的思考。提出問題對科研工作或科學(xué)探究來說意義重大。根據(jù)1～4年級學(xué)生的認(rèn)知特點，教師要為他們創(chuàng)設(shè)有趣的符合他們心理的教學(xué)情境，從核心概念出發(fā)，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膯栴}情境，激發(fā)他們的認(rèn)知沖突，調(diào)動他們的積極性，使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。

本節(jié)課教師請每位學(xué)生品嘗一塊餅干，通過細(xì)細(xì)咀嚼餅干，讓他們發(fā)現(xiàn)身體有什么感覺；把手放在脖子前方，又發(fā)現(xiàn)身體有什么感覺；最后發(fā)現(xiàn)餅干有什么變化，餅干可能經(jīng)過了身體的哪些器官……學(xué)生通過品嘗餅干，思考一系列問題，發(fā)現(xiàn)口腔里牙齒會咀嚼餅干，唾液會濕潤餅干，舌頭會攪拌餅干，餅干在口腔的作用下，變小變濕變軟，通過吞咽把餅干繼續(xù)向下推送，最終聚焦本課探究問題：食物在人體內(nèi)經(jīng)歷了怎樣的旅行？通過品嘗小餅干活動，人人參與，人人體驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活了學(xué)生的科學(xué)思維。

二、尋找證據(jù)，猜想暗箱，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維

猜想與假設(shè)是科學(xué)思維的一種形式，是根據(jù)已知事實對所研究的問題做出的一種猜測性陳述，是對問題做出的假定性解釋。猜想不是瞎想，面對未知現(xiàn)象，教師要引導(dǎo)學(xué)生主動調(diào)動已有的知識和經(jīng)驗進(jìn)行分析推理，把已知的某些現(xiàn)象和觀點與未知現(xiàn)象聯(lián)系起來，有理有據(jù)，有邏輯地說明問題。筆者嘗試讓學(xué)生尋找證據(jù)，推測暗箱中的結(jié)構(gòu)及順序，在分析、比較的基礎(chǔ)上，初步形成食VnElEZWaXWcP1e77mpaGtA==物旅行圖。

（一）結(jié)合生活經(jīng)驗，觀察尋找外部現(xiàn)象，推測消化系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

教師出示各種生活中的現(xiàn)象：細(xì)細(xì)咀嚼米飯，你能嘗到甜味；邊吃東西邊說笑容易嗆著；雜技運動員倒立也能吃東西；不吃早飯上學(xué)肚子餓得咕咕叫。引導(dǎo)學(xué)生觀察尋找消化系統(tǒng)外部現(xiàn)象，盡可能多地發(fā)現(xiàn)不同的現(xiàn)象。學(xué)生可能會說：吃太多會打嗝，會肚子脹；天冷吃冰的東西會肚子疼；生病有時會上吐下瀉；嘔吐物是帶著難聞氣味的食糜狀物體；食物中的營養(yǎng)會被吸收，讓我們個子長高；營養(yǎng)美味的食物最后都會變成臭臭的糞便；不吃蔬菜可能會便秘；等。他們通過這些現(xiàn)象推測人體內(nèi)部與消化有關(guān)的器官及順序。

科學(xué)來源于生活，科學(xué)概念的形成要經(jīng)過感知活動、思維加工、理解運用、形成結(jié)構(gòu)四個階段。科學(xué)概念的形成過程是以感覺、知覺、表象為基礎(chǔ)，生活經(jīng)驗是獲得感性認(rèn)知的主要途徑之一，學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前，頭腦中已經(jīng)存在一些來自生活經(jīng)驗的前概念。有些前概念是正確的，有些前概念卻是錯誤的，科學(xué)教學(xué)就是要將學(xué)生的前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。教師先給出幾個生活中有關(guān)食物消化的現(xiàn)象做范例，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，開動腦筋，盡可能多地尋找生活中與食物消化有關(guān)的證據(jù)。這些現(xiàn)象就發(fā)生在我們的身體里，學(xué)生非常熟悉，但平時很少會去思考，通過教師啟發(fā)，讓學(xué)生尊重事實，尋找外部現(xiàn)象，充分發(fā)掘?qū)W生的前概念，從而猜測消化系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

（二）根據(jù)尋找的證據(jù)，在人體輪廓圖上畫出食物在人體內(nèi)的“旅行線路圖”

教師提問：我們吃的食物到哪兒去了？你能根據(jù)你所找的證據(jù)，畫出食物旅行圖嗎？學(xué)生在人體輪廓圖上，畫出食物在人體內(nèi)的“旅行線路圖”。繪畫要求：畫出器官大致的形狀；注意器官的順序與連接；標(biāo)明器官名稱。

科學(xué)抽象思維是科學(xué)思維的一種重要形式。科學(xué)抽象思維的過程，可以歸納為感性的思維—思維的具象。由感性具體向思維抽象轉(zhuǎn)變，是第一階段的科學(xué)抽象思維。思維從豐富的感性認(rèn)識中抽象出一般規(guī)律，運用分析法、對比法、抽象法、概括法和綜合法，形成對科學(xué)事物的普遍的、系統(tǒng)的認(rèn)識。如果沒有科學(xué)思維參與，感性認(rèn)識幾乎是無法形成的，通過感性認(rèn)識，對科學(xué)事物和有關(guān)資料、數(shù)據(jù)的外部特征形成總體表象，即感性具體。從感性具體到思維抽象的邏輯進(jìn)程就是從感性上升到理性的抽象過程，是形成科學(xué)概念、建立科學(xué)規(guī)律、形成科學(xué)理論的過程。通過尋找到的外部證據(jù)，推測食物旅行的內(nèi)部路線，并畫出來，即由感性向理性的螺旋式上升過程。也就是思維抽象的第一階段——從感性具體到思維抽象的過程。

三、尊重事實，糾正暗箱，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

科學(xué)思維沒有固定的模式，但要遵循提出問題、搜尋事實、捕獲信息、立論解釋的程序。對某一科學(xué)問題，在積累了豐富的思維材料之后，要做理性分析，并獲取信息，誘發(fā)靈感。這需要扎實的基礎(chǔ)知識、一定的實踐經(jīng)驗、敏銳的判斷力、深刻的洞察力、豐富的想象力等。除此之外，還需要各種各樣的啟示，如大自然的啟示、科學(xué)家的啟示、其他學(xué)科的啟示等。

本節(jié)課中尋找方法驗證誰的“旅行線路圖”正確，就是獲取信息的過程。教師提問：如何判斷誰畫的“旅行線路圖”正確？師生共同探討方法：可以從外部現(xiàn)象推斷；可以上網(wǎng)查資料；可以解剖；可以照X光片；還可以……教師出示人體消化系統(tǒng)圖，學(xué)生每人一份學(xué)習(xí)資料，對照各個消化器官圖讓學(xué)生介紹。基于科學(xué)家研究的事實證據(jù)，修改食物旅行圖，小組討論嘗試說出各個消化器官的作用，并說出依據(jù)。此時，教師補(bǔ)充，消化系統(tǒng)不僅有消化道幫助消化，還有消化腺分泌消化液幫助消化，如肝臟可以分泌膽汁，膽囊可以儲存膽汁，膽汁會進(jìn)入小腸幫助消化，師生共同總結(jié)消化器官的作用。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，要有尊重事實、講求證據(jù)的實證意識，才能培養(yǎng)學(xué)生的理性精神。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，提倡尊重證據(jù)，以科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度來培養(yǎng)學(xué)生；運用理性思維來展開觀察、比較、分析、綜合，促使學(xué)生深刻理解科學(xué)概念。

四、建立模型，升華暗箱，深化學(xué)生科學(xué)思維

建立模型是我們用來解釋自己的思想和發(fā)現(xiàn)的方法。模型方便我們解釋那些難以直接觀察到的事物、事物的變化以及事物間的聯(lián)系。

本課在學(xué)生已學(xué)會消化系統(tǒng)的組成及消化器官的作用的基礎(chǔ)上繼續(xù)深化教學(xué)，借助模型讓學(xué)生更進(jìn)一步理解消化系統(tǒng)。一方面，通過建立模型讓學(xué)生更深入體會模型對認(rèn)識消化系統(tǒng)的重要性；另一方面，通過尋找生活中的常見材料模擬消化器官，切實掌握模型的制作方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散性思維能力，領(lǐng)悟模型中表達(dá)的科學(xué)道理，并通過動手制作模型感受將繁雜內(nèi)涵精簡為淺顯外相時的成就與快樂。

模型建構(gòu)并不是簡單的動手制作，而是一種重要的科學(xué)方法，也是科學(xué)思維的典型表現(xiàn)之一。科學(xué)模型的建立過程是一個抽象思維和形象思維結(jié)合的過程，而建立科學(xué)模型的本身又是抽象性和形象性的統(tǒng)一體。經(jīng)過比較、分析、綜合、抽象、概括、推理等一系列嚴(yán)格的邏輯論證，我們從而建立起相應(yīng)的科學(xué)模型，具有科學(xué)性，體現(xiàn)了指向理性精神的思維型課堂。

五、有效監(jiān)控，反思評價，量化科學(xué)思維

在科學(xué)課堂教學(xué)中，科學(xué)思維的參與是思維發(fā)展的關(guān)鍵。教師應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和思維發(fā)展特點，根據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)中不同任務(wù)，采取一系列方法和策略使學(xué)生思維真正參與。以《食物的旅行》一課為例，筆者從教、學(xué)、評三方面設(shè)計了科學(xué)思維培養(yǎng)的有效監(jiān)控方案。

【環(huán)節(jié)一】聚焦問題，引出暗箱

教師行為：請學(xué)生品嘗餅干，思考餅干可能經(jīng)過了身體的哪些器官？

教學(xué)方法：情境教學(xué)，問題啟發(fā)，任務(wù)驅(qū)動。

學(xué)生行為：通過咀嚼餅干，思考并發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象。

思維方法：分析。

評價行為：聚焦食物在人體內(nèi)經(jīng)歷了怎樣的旅行。

評價方法：引導(dǎo)，激疑。

【環(huán)節(jié)二】尋找證據(jù)，猜想暗箱

教師行為：出示生活中相關(guān)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生說出更多類似現(xiàn)象。

提問：我們吃的食物到哪兒去了？你能畫出食物旅行圖嗎？

教學(xué)方法：任務(wù)驅(qū)動，問題啟發(fā)，引導(dǎo)合作學(xué)習(xí)。

學(xué)生行為：盡可能多地尋找生活中與食物消化有關(guān)的證據(jù)。根據(jù)尋找的證據(jù)，在人體輪廓圖上畫出食物的旅行線路圖。

思維方法：分析，綜合，聯(lián)想，抽象，推理，發(fā)散思維。

評價行為：展示各小組的食物旅行線路圖，派代表說明為什么這樣畫。

評價方法：引導(dǎo)，梳理。

【環(huán)節(jié)三】尊重事實，糾正暗箱。

教師行為：提問如何判斷食物旅行圖是否準(zhǔn)確？

教學(xué)方法：問題啟發(fā)，任務(wù)驅(qū)動。

學(xué)生行為：尋找各種方法判斷，閱讀資料，糾正并完善食物旅行圖。

思維方法：分析，綜合，比較，重組思維。

評價行為：學(xué)生上臺拼制消化系統(tǒng)圖，并標(biāo)注各個器官名稱。

評價方法：引導(dǎo)，梳理，總結(jié)。

環(huán)節(jié)四：升華暗箱，建立模型。

教師行為：提問學(xué)生能用常見的材料建構(gòu)一個消化系統(tǒng)的模型嗎？

教學(xué)方法：問題啟發(fā)，任務(wù)驅(qū)動，創(chuàng)造性實踐。

學(xué)生行為：思考如何建構(gòu)消化系統(tǒng)模型。

思維方法：比較，分析，綜合，抽象，概括，推理/發(fā)散思維。

評價行為：師生共同完成消化系統(tǒng)模型。

評價方法：激勵，總結(jié)。

六、結(jié)語

小學(xué)科學(xué)“解暗箱”課要求教師在準(zhǔn)確把握學(xué)情和教學(xué)內(nèi)容的前提下，一切從實際出發(fā)，從外部表征到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從感性的認(rèn)知到理性的抽象，每一個環(huán)節(jié)都力求培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，逐步形成螺旋式上升的科學(xué)思維結(jié)構(gòu)，為培育學(xué)生的理性精神奠定基礎(chǔ)。

【本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度重點課題“指向理性精神的小學(xué)科學(xué)思維型課堂構(gòu)建的實踐研究”階段性研究成果，課題編號：B/2022/03/30】

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]胡衛(wèi)平.科學(xué)思維的理論與培養(yǎng)[M].石家莊：河北人民出版社，2023.