科学学习中学生的认知发展

沈婉

“知己知彼，百战不殆”的军事格言同样适用于教学。教师只有对自己的教学对象有深刻透彻的了解，才能够做到有的放矢。讲解、练习、质疑、肯定、巩固、提高……所有的教学与学习活动最终都是为了改变学生的认知并通过学生的认知发挥作用，因此，学生的认知发展是非常值得研究的。

一、认知发展理论概述

认知发展理论的提出者是著名发展心理学家让·皮亚杰。他认为个体从出生后其思维方式和认识解决问题的能力随年龄增长而改变。根据认知结构的差异，认知发展共经历感知运动（2岁之前），前运算（2至7岁），具体运算（7至12岁），形式运算（12岁后）四个阶段。

小学高年级的授课对象基本是12至14岁的学生，按认知发展理论他们正处在从具体运算阶段到形式运算阶段的过渡期。在科学教学中关注各阶段学生的思维特点，能够使学生更快接受更容易理解所学知识，并使思维力得到锻炼。尤其是引导学生实现从具体运算到形式运算的跨越，是打破学生思维瓶颈，从根本上提升学生创新能力的良策。

二、认知发展理论在小学科学教学中的应用

1.在教学中遵循学生认知发展的阶段特征

在具体运算阶段内，孩子的认知以运算图式呈现，其思维具有守恒性、自我中心性和可逆性的特征。比如，三年级的学生能够理解等号的传递性，他们在回答问题时更容易受到“不同声音”的干扰，他们知道水可以由方至圆再由圆回方。

从三年级开始学生的认知大多步入形式运算阶段，在五六年级，形式运算思维得到巩固与强化。在形式运算阶段，孩子具备了抽象逻辑思维能力，其认知特点如下：

一是思维形式与思维内容的分离。这一阶段的孩子能够摆脱现实的影响，对假言命题做出富有逻辑性与创造性的反映。例如，在四年级下册“怎么搭配食物”一节中，我让学生假定自己是厨师，让他们尽情描述出自己能想到的各式各样的菜肴，无论这些菜肴是多么的稀奇古怪都不嗤之以鼻，因为学生可以在这种天马行空的想象中迸发创新的能量。然后再对所有菜肴构思进行综合评价，引导学生从制作成本、制作难度、营养、口味、外观、创新性等诸多角度评价菜肴，锻炼学生的理性思考能力。

二是进行假设——演绎推理。首先提出假设，然后进行演绎，找出答案。例如，在五年级上册中有“解释和建立模型”一章，建模的步骤是“做出假设——建立模型——验证并得出结论”这一过程是对假设——演绎推理的生动体现。因此，我将建模的方法贯穿于整个五年级科学的教学中。例如，在研究昼夜交替问题时，我们用人造光源和地球仪模拟地球在太阳系的位置与状态，从而让学生认识到地球自转产生了昼夜交替。再比如，在学习声音的传播时，我先引导学生根据生活经验做出“声音随着距离的增大而减小”的假设，然后建立模型探究声音传播与距离远近的关系，从而让学生发现声音的扩散规律。我们还根据隔音玻璃的启示做出“介质影响声音传播”的假设，建立模型并得出“声音通过介质传播”的结论并做出“在真空听不到声音”的推论。

2.在教学中引导学生实现认知发展阶段的跨越

与具体运算思维相比，形式运算的本质特征是逻辑性与想象力。因此，要引导学生实现从具体运算到形式运算的跨越，首先要让科学课本身具有逻辑性与想象力。我在授课时，力求每堂课的内容有逻辑性，体现循序渐进。还十分注意因材施教，照顾不同层次学生差异，不搞“满堂灌”“一刀切”。此外，我经常引导学生做知识的比较与联想。每学期的内容也要做到逻辑上的完整严密，注意知识的前后联系，注意整体与部分的关系。此外，我努力在教学语言与课堂形式进行创新，比如，更多地采用实验、游戏的方式传授知识，要将科学知识穿插在生活热点甚至是网络热词中讲解。比如，在研究“国旗是怎样升上去的”时，联系了去年的大阅兵，让学生观看升国旗的实况加深理解与记忆。

另一方面是让学生具有逻辑性与想象力。逻辑性的前提是熟练思考，想象力的前提是自由发散。为此，一定要引导学生多思考，在教学中要多提问，善提问，改变启发——总结式教学，让学生自己自主探究。我在教学中常倾听学生的见解，使学生乐于思考。我还让学生通过写科学周记来培养思考力。学生在写周记时观察周围的世界，发现并记录科学问题，进而解释科学现象或是提出问题解决方案。与口头表达相比，文字表达能让思考者保持心灵的宁静，从而更有助于思路的深化与拓展。

三、结语

小学科学是一门旨在培养学生科学素养的启蒙课。学习科学课的目的不仅是让学生获得周围生活中的科学知识，更是要培养他们对科学的兴趣与创造力、求知欲，引导他们掌握理性思维的方法。科学学习中学生的认知发展让我们看到了社会科学与自然科学的碰撞与交融，见证了理论与实践的观照与互促。我们期待着将更多的科学理论应用到更广泛的教学等社会实践中，让科学之花遍地开放。

【作者单位：常州市实验小学教育集团平冈校区 江苏】