小学生科学思维能力的培养

张京通

小学科学课是义务教育小学阶段的基础课程之一，承担着启蒙和培养学生逻辑思维能力以及科学素养的重要任务。在与很多一线科学教师的交流中总是不乏“学生思考问题的方法不对”“實验设计方法不合理”“实验结论有漏洞”等声音，而这些声音其实都说明了一个严峻的问题：科学课堂中学生科学思维培养不足。科学思维，是形成并运用于科学认识活动、对感性认识材料进行加工处理的方式与途径的理论体系。科学思维有严密的逻辑性，经过辩证和综合的思维，最终达到历史实践与理论的统一。小学生科学思维尚处启蒙和发展的阶段，需要循序渐进地培养。以下结合笔者的教学实践，阐述对小学生“科学思维培养”的认识。

一、寻找认知冲突，提出问题，是科学思维的开端

小学生受限于年龄段的认知特点，逻辑思维并不成熟，小学科学课在对学生的科学思维的培养上，提出问题是一个贯穿始终的重要环节。提出问题，看似是以观察为主，实则是学生对现象和自身经验的对比后最终形成的认知冲突，是归纳与演绎思维方法运用的开端。在小学科学教材青岛版五四制五年级上册《运动和静止》一课中，让学生观察了坐车时马路和绿化树木快速后移的图片，而在学生的生活经验里马路和树木应该都是静止的，学生通过分析现象和已有经验的矛盾，很容易得出“为什么马路和树木会动”。老师备课要做的就是根据学生的认知水平，给学生提供认知冲突的情境，培养学生发现矛盾，提出问题的科学思维能力。

二、解决问题是培养科学思维的核心

学生能否合理地解决问题，是一节科学课是否成功的关键。在小学科学课中常用的解决问题的策略有两种：一是对比分析的策略。在小学科学教材青岛版五四制五年级下册《摆的秘密》一课中，学生根据自身经验能够分析出的影响摆动快慢的因素可能有摆幅、摆长和摆重，多因素影响的探究实验设计就须要注意控制变量，每一步实验设计单一变量，对结果进行对比分析，得出最终结论。以下是该课实验记录单步骤的设计。

控制变量法是小学科学课中常用的一种方法，应用于多因素影响结论的实验设计中，能够促进学生辩证和综合思维能力的提升，促进学生科学思维的形成。

第二种常用的解决问题的策略是类比分析。类比分析多用于一些学生无法进行直接实验的对象，多用在工程和地理类目的相关内容中，如仿生学、天文学中。在小学科学教材青岛版五四制四年级下册《白天和黑夜》一课中为了学生更形象的认识地球上白天黑夜的形成 和交替现象，需要建立日地模型来类比，借助模型来分析昼夜以及昼夜交替现象的成因。在实际教学中以蜡烛 模拟太阳，以穿铁丝的乒乓球模拟地球，能帮助学生更好地解决原本十分抽象的问题。在小学科学教材青岛版五四制四年级下册《生物的启示》一课中，为了更准确地探究筒形结构和平面结构的抗压性能差异，运用了学生能经常见到的A4纸作为实验对象分别制作平面、筒形和其他形状的结构，通过模型性能的分析，类比得出筒形具有较强的承压能力。类比的方法不但锻炼学生的归纳、演绎、分析、综合能力，还锻炼了学生的抽象思维与概括能力，促进小学生科学思维能力的发展。

三、学会反思是培养科学思维的重要一环

在科学课上，学生在实验设计和实验操作的过程中往往有很多“差异”和“失败”的案例，这些“差异”和“失败”的案例往往是一节课中最能锻炼学生的“种子”，对失误和失败的反思，是培养学生科学思维的绝佳时机。《摆的秘密》一课中，在验证摆锤重对摆动快慢的影响实验时，有一个组做出了摆锤的重量也是影响摆动快慢的因素的结论，老师建议这个组的同学观看了其他小组的实验，之后他们总结了两点失败的原因：1、自己组做实验时用的摆线比其他组明显要短。2、自己组再挂钩码时采用了竖着挂的方式变相增加了摆长。该组学生根据自己的分析加长了摆线，钩码变成了并排挂，改进实验后就得出了正确的结论。当学生分析自己实验失败的原因并据此不断地改进实验设计的时候，他们的分析解决问题乃至整个科学思维能力都得到了进一步提高。

相较于“失败”，数据误差和数据差异等在涉及数据测量的实验中会更加普遍。《斜面》一课中老师让学生自己试一试斜面是否能省力，学生在斜面上匀速拉动小车测出的拉力都小于竖直提起小车所用的力，但是数据五花八门。产生不同数据的原因是什么？这是“误差”吗？学生积极回忆实验细节思考猜想的同时，对比教师拍的各小组斜面坡度照片，能够推测出坡度是影响斜面省力程度的重要因素，进而自然过渡到后面“坡度越小越省力”的验证实验。在不断对数据误差分析的过程中学生通过不断地自我修正提高了动手能力和尊重事实、尊重数据的科学态度，也通过不断对比、思考锻炼和提升了学生的科学思维能力。

小学科学课的最终目标是在启蒙和培养学生的科学素养，科学思维是科学素养形成的关键要素，是学生认识世界的逻辑和方法，也是学生好奇心和求知欲的来源。科学思维的培养看似漫无边际、无从下手，却真实存在于每节科学课的细微之处，老师上课时要做一面“放大镜”，抓住每一个能培养学生科学思维的小细节，让学生在思维的学科学、爱科学、受益于科学。

【作者单位：淄博市淄川区罗村中心小学 山东】