通過《空氣占據(jù)空間嗎》教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生思維能力

〔摘" "要〕" 如何在實(shí)踐探索中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，始終是當(dāng)前科學(xué)教育界持續(xù)研究的核心議題。教師可以采用如“聚焦核心問題”“巧妙地構(gòu)建問題場景”“利用學(xué)習(xí)框架”和“解決問題以拓展應(yīng)用”等多種策略，促進(jìn)學(xué)生思維邏輯的發(fā)展，激活其思維活力，并推動其思維的成長，最終使他們達(dá)到更高層次的思維水平。唯有如此，才能有效地促進(jìn)師生互動，激發(fā)課堂思維活力，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；思維能力；培養(yǎng)

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 07" " 067-069

課堂教學(xué)是由教師教與學(xué)生學(xué)共同構(gòu)成的整體，它是由教師有步驟、有目的地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，這一過程最核心的任務(wù)就是要促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。科學(xué)課堂上的“活動豐富，思維不足”已經(jīng)影響了學(xué)生思維的發(fā)展。

學(xué)生只有在學(xué)習(xí)與實(shí)踐中親身經(jīng)歷分析、決策、討論等思維過程，才能培養(yǎng)科學(xué)思維，提高科學(xué)思維素質(zhì)。所以，教師要注重核心問題的解決和邏輯思維的訓(xùn)練；在問題情境的引領(lǐng)下激發(fā)學(xué)生的思維活力；借助教育腳手架，推動學(xué)生思維能力成長；擴(kuò)大應(yīng)用，讓學(xué)生向更高階思維之路邁進(jìn)。唯有如此，學(xué)生的科學(xué)思維能力才會得到加強(qiáng)，研究型課程才會更具有合理性與有效性。

一、聚焦核心問題，發(fā)展學(xué)生思維能力

小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)是由一個接一個的研究活動組成的，而每個活動之間都由一條主線連接在一起，體現(xiàn)的是教材的編寫思路。教師在上課的過程中，就是要了解清楚每一個科學(xué)探究活動對于學(xué)生的思維發(fā)展起到哪些作用，以及其中的關(guān)系，從中梳理出整個邏輯關(guān)系和相應(yīng)的核心問題，從而更有效地開展各種活動。

核心問題是要引起學(xué)生對知識本質(zhì)的關(guān)注，并包括學(xué)習(xí)重點(diǎn)。這可以幫助學(xué)生清楚地找到主題，鼓勵他們獨(dú)立思考和探索。教科版三年級上冊《空氣占據(jù)空間嗎》這一課的核心問題是“空氣占據(jù)空間嗎”。教材通過“紙團(tuán)濕了嗎”“杯底打孔”“杯底打氣”以及“利用空氣將水從瓶中擠出來”四個活動，旨在引起學(xué)生思考：空氣占據(jù)空間嗎？水怎樣占據(jù)空間？空氣怎么占用水的空間？怎樣在空間里進(jìn)行水與氣的交換？通過這4種邏輯思維的學(xué)習(xí)活動，可以使學(xué)生在觀察現(xiàn)象、尋找事實(shí)的過程中找到邏輯關(guān)系，如圖1。

通過核心問題，教師可以揭示教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵和要點(diǎn)，學(xué)生可以交流知識的內(nèi)在聯(lián)系，了解知識的總體結(jié)構(gòu)。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，應(yīng)重視探究活動間的邏輯性，更好地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。

二、巧設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生思維活力

問題是貫穿一節(jié)課的“靈魂”，有著“啟思、增智”的作用。問題情境的創(chuàng)設(shè)在科學(xué)課堂上至關(guān)重要，基于問題的思維可以促使學(xué)生深入思考某一知識點(diǎn)，激活他們的大腦思維，鼓勵他們根據(jù)學(xué)習(xí)情況分析、評估和解決問題，從而幫助學(xué)生獲得更好的知識點(diǎn)。例如，在教學(xué)開始時，教師把底部有紙團(tuán)的杯子放入水中，直到杯子底部在水下，并提出“杯子里的紙團(tuán)濕了嗎？”讓學(xué)生思考和討論。大多數(shù)學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)歷認(rèn)為紙團(tuán)會濕，而少數(shù)學(xué)生認(rèn)為紙團(tuán)不會濕，并解釋了各自的理由。教師的提問，激發(fā)了學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)他們通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)自己的觀點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)杯子里有空氣，將水和紙團(tuán)分離，這樣紙團(tuán)就不會被浸濕，并初步感受到了“空氣占據(jù)空間”。

除此之外，教師也可以利用過渡性問題，結(jié)合學(xué)習(xí)過程前后的活動，激發(fā)學(xué)生的思維活力。過渡性問題是教師結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用教學(xué)技巧銜接課堂每個環(huán)節(jié)所提出的問題，以此激活學(xué)生的科學(xué)思維，從而實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)目的。例如，在“杯子里的紙團(tuán)濕了嗎”和“杯子底部打洞”的過渡性問題中，兩名教師展示了各自不同的過渡用語如下表。

兩位教師展現(xiàn)的都是過渡性問題，可是不同的問題，指向的目標(biāo)不同，學(xué)生思考的方向不同，教學(xué)的意義也就不同。教師2提出的問題更為深入，其思考方式更具有引導(dǎo)性，這有助于更有效地激發(fā)學(xué)生思考，并推動科學(xué)觀點(diǎn)的形成。通過解決過渡問題，學(xué)生不僅找到了一種在杯底打洞的技巧，還發(fā)現(xiàn)杯底氣泡上升和杯內(nèi)水位上升實(shí)際上是一種空間轉(zhuǎn)移，這進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了占用空間的重要性。這一過渡性的問題也能激發(fā)學(xué)生思考如何將杯子內(nèi)的水排出，如何將空氣引入杯子里（也就是將空氣泵入杯子中），以及如何將水排出，從而揭示了水與空氣之間空間交換的基本原理。因此，學(xué)生加強(qiáng)了對“空氣占據(jù)空間”這一概念的理解，并且他們的科學(xué)思維也得到了進(jìn)一步拓展。

三、借助學(xué)習(xí)支架，提高學(xué)生思維能力

支架式學(xué)習(xí)建立在學(xué)生現(xiàn)有發(fā)展水平與學(xué)生最近發(fā)展區(qū)之上，有計劃、有秩序地進(jìn)行。這是一種可以采用多種手段指導(dǎo)學(xué)生積極主動地建構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，由此提升知識技能，向著更高層次發(fā)展的學(xué)習(xí)方式。

（一）使用材料支架，增強(qiáng)研究效果

在教授《空氣占據(jù)空間嗎》這一課時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)很難看到空氣，因?yàn)榭諝馐菬o色、無味、透明的，是看不見且摸不著的。他們只能通過推理來理解空氣占據(jù)了空間，這就意味著水無法進(jìn)入這個空間。然而，這種邏輯推理對于三年級的學(xué)生而言，確實(shí)是一種挑戰(zhàn)。如果教師能夠適時地提供必要的教學(xué)材料，那么，學(xué)生就能更準(zhǔn)確地觀察到空氣是如何占據(jù)空間的。盡管教學(xué)用書建議為了讓學(xué)生更容易觀察，可以在水面上撒一些漂浮物，但在整個觀察過程中，學(xué)生還需要注意水位的變化，以及氣泡的生成、紙團(tuán)的濕潤等現(xiàn)象。這些浮動的微小物體實(shí)際上可能會干擾學(xué)生，使他們無法集中注意力于實(shí)驗(yàn)中的各種現(xiàn)象，從而對最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。而在將紙團(tuán)塞入杯底的過程中，學(xué)生如果在放下去時操作不當(dāng)，杯子傾斜了，或者用濕手接觸這張紙，都有可能影響到最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

于是，教師將材料加以改變，在一截普通的塑料吸管中間塞入泡沫代替紙團(tuán)材料，用半截礦泉水瓶代替透明杯子，簡化實(shí)驗(yàn)材料（見圖2）。

在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以從水槽的側(cè)面進(jìn)行觀察，觀察到塑料吸管的位置即水面的位置，并且，每個學(xué)生都進(jìn)行嘗試。對礦泉水瓶，學(xué)生都有生活經(jīng)驗(yàn)，擰開瓶蓋就可以放氣，也就不需再進(jìn)行打洞處理，只需注意水面不要高于瓶蓋，以免進(jìn)行第二個實(shí)驗(yàn)時水從上面灌入。在整個實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以清晰地看到塑料吸管一開始在最下面，水只能進(jìn)入一小部分；之后擰開瓶蓋，水于是慢慢地進(jìn)入瓶子，吸管慢慢地上升到瓶口，瓶口有氣泡產(chǎn)生的現(xiàn)象。因此，我們可以得出這樣的結(jié)論：“當(dāng)空氣在杯子內(nèi)時，水是無法進(jìn)入的；當(dāng)空氣離開杯子時，水才會進(jìn)入。”這進(jìn)一步加深了學(xué)生對“空氣占據(jù)空間”這一現(xiàn)象的認(rèn)識。

這種材料支架為確立科學(xué)的觀點(diǎn)提供了堅實(shí)的事實(shí)支撐，并有助于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的持續(xù)發(fā)展。

（二）巧設(shè)學(xué)習(xí)單，思維可視化

學(xué)習(xí)單是學(xué)生參與研究過程的思維體現(xiàn)，是將不可見的思維進(jìn)行可視化。例如，在開展實(shí)驗(yàn)前，可先讓學(xué)生預(yù)測一下塑料吸管可能會在哪兒，暴露學(xué)生的前概念，了解學(xué)生在這之前對這個概念的理解程度。再讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄下來，并讓學(xué)生在交流匯報的過程中，看著自己的記錄單，說一說自己的發(fā)現(xiàn)。

學(xué)習(xí)單是對科學(xué)概念的陳述，是發(fā)展科學(xué)思維的重要途徑。學(xué)習(xí)單的設(shè)計也在一定程度上間接反映了教師的教學(xué)思想和教學(xué)理念。設(shè)計合理、有效的學(xué)習(xí)單不僅可以幫助學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)科知識和思維的同步發(fā)展，它為學(xué)生的探究活動提供了關(guān)鍵的支架結(jié)構(gòu)。

（三）利用視頻支架，簡化論證過程

雖然收集事實(shí)證據(jù)是實(shí)踐探索的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象往往是短暫的。此外，三年級學(xué)生相對缺乏觀察、思考和表達(dá)能力，難以清晰表達(dá)自己的想法。因此，教師可以通過智能技術(shù)，將剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過大屏幕再次展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生邊演示邊述說自己觀察到的情況，而教師和其他學(xué)生則可以邊看視頻邊注意聽他說的部分。同時，傾聽者可對該學(xué)生沒注意到的部分進(jìn)行補(bǔ)充，從而降低論證難度，提升課堂效率。

四、加強(qiáng)拓展應(yīng)用，走向高階思維

交流和討論是科學(xué)課程的重要組成部分，也是學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐和研究中與同齡人分享經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)的過程。在這個集體交流的過程中，學(xué)生通過思考處理自己的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)新的知識，并用自己的語言表達(dá)出來。在討論之后，他們能夠不斷地加深和改變自己的理解和構(gòu)建概念，這是“創(chuàng)造性思維”的體現(xiàn)。

當(dāng)學(xué)生初步掌握了科學(xué)概念之后，教師可設(shè)計一系列拓展應(yīng)用活動，以使學(xué)生強(qiáng)化這些概念并深化理解。當(dāng)“空氣占據(jù)空間嗎”這節(jié)課到了尾聲時，教師策劃了一項擴(kuò)展活動（如圖4）。學(xué)生運(yùn)用他們所掌握的知識，在不傾倒瓶子的情況下，讓水從吸管中流出。教師向?qū)W生提出此問題后，鼓勵大家討論、分析，并根據(jù)自己的思考結(jié)果給出答案。這代表了對高級思維的一次考驗(yàn)，它揭示了學(xué)生在特定知識層面上的廣泛運(yùn)用。學(xué)生對這個瓶子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，他們通過分享所學(xué)知識來表達(dá)自己的觀點(diǎn)，并通過提供實(shí)際的證據(jù)增強(qiáng)自己的思考能力。教師鼓勵學(xué)生運(yùn)用已有知識進(jìn)行討論，提出自己獨(dú)特的見解或建議。通過擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使研究和實(shí)踐的層次得到了深化，同時也增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、問題解決和創(chuàng)新思維能力。

總而言之，在科學(xué)課堂上，要讓學(xué)生體驗(yàn)到有意義的、有結(jié)構(gòu)的科學(xué)實(shí)踐活動，在現(xiàn)有的認(rèn)識與科學(xué)現(xiàn)象的沖突中，建立起科學(xué)的概念，促使他們的科學(xué)思維朝著邏輯的、深刻的方向發(fā)展。

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