培养小学生的科学思维方法的教学案例

张永 方晓磊

小学科学课程要按照立德树人的要求培养小学生的科学素养。学生的科学素养不仅指了解必要的科学技术知识，还要知道基本的科学方法，认识科学本质，树立科学思想。探究式学习是学生学习科学的重要方式。

科学探究的主要特点是以证据为基础，运用各种信息分析和逻辑推理得出结论，公开研究结果，接受质疑，不断更新深入。信息分析和逻辑推理需要运用分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法。那么在小学科学课堂教学中怎么引导学生运用科学思维方法呢？

一、类比通过相似的事物之间具有类似的性质，类比另外事物具有相同的性质

在《空气能占据空间吗》教学案例中，学生之前已经学习过固体和液体具有热胀冷缩的性质，因为学生很直观地观察到固体和液体受热后体积膨胀，受冷体积缩小，学生很容易认识到固体和液体具有热胀冷缩的性质。那么空气具有热胀冷缩的性质吗？

首先让学生认识液体占据一定的空间时，当液体受热后，体积就会膨胀;液体受冷后，体积就会缩小。然后引导学生利用类比的科学思维方法。空气可以类比液体的热胀冷缩的性质，假如空气具有热胀冷缩的性质，那么对一定空间的空气进行加热后，空气的体积就会膨胀;一定空间的空气受冷后，空气的体积就会缩小。

那么怎么才能显示空气热胀冷缩的现象呢？空气可以类比液体的研究方法。液体的研究方法是利用气球皮的鼓起或者瘪下去来判断，那么空气也可以利用气球的膨胀或者收缩来研究。这样的话，学生不仅理解了空气热胀冷缩的性质，而且理解了研究空气热胀冷缩性质的思路。

二、比较就是把相同性质的物体进行对比，这些事物具有的共同特征可能就是它们的本质属性。事物的不同特征就是具体事物的个别属性

在《空气有重量吗》教学案例中，首先让学生对固体、液体和气体的性质有所了解。比较是认识事物特殊性质的方法，引导学生通过对形状、占据空间、体积、流动性、重量这几方面的比较，学生比较清晰地认识到气体与液体、固体不同的性质（如下表）

空气与其他物体一样占据空间，也具有一定的重量，但是也具有没有固定的形状，容易被压缩，能流动的特点。

三、分析和综合是把研究对象分解成各个组成部分。分别加以研究的一种方法。然后把各种部分再重新综合的思维方法

在《摆的研究》教学案例中，学生测量摆的摆动次数的时候已经发现，摆钟的摆与自制的摆在10秒内摆动的次数可能不一样。有的摆摆得快，而有些摆则摆得慢。学生的头脑中已经形成了一个问题：在相同时间内怎么不同的摆摆动的次数不一样呢？

这样的问题是开放性的，学生无法进行探究。引导学生思考：影响摆摆动快慢有哪些因素？之前学生已经学习到摆包括摆重，摆长和摆幅，这样学生就很容易分析得出影响摆摆动快慢的因素可能是摆锤、摆长、摆幅。这样学生就可以利用控制变量的方法对影响摆的摆动快慢进行探究，比如当研究摆长是否影响摆摆动快慢的因素时，控制摆重、摆幅不变。

当学生完成对摆重、摆幅和摆长的研究后，再重新综合影响摆的快慢因素。这样学生逐渐认识到影响摆的快慢因素与摆长有关，与摆重和摆幅无关，其中摆长指的是从固定点到摆的重心的距离。

四、分类就是根据事物的某个属性或者表现的特征进行分类。然后针对某个特征的事物进行分析。归纳出这类事物的本质属性或者特征。构建学生的科学概念

《点亮小灯泡》电在电路中的流动是看不见的，但是我们可以通过一些现象，当小灯泡的亮与不亮来判断电路中是否有电流通过。电流动的路径叫做电路。学生利用教师提供的材料进行各种尝试，并且把电路连接的情况用简单的符号画电路图的方法。然后组织学生把全班的电路连接情况分类，一类是小灯泡发亮，电路是连接相通的，一类是小灯泡不亮，电路是断开的或者短路的。

引导学生分析连接相通的电路特点，电必须从电池的一端经过用电器流向另一端才能建成一个完整的电路。

五、推理就是根据事物的本质或者发展变化规律。对一定的现象进行解释说明的思维方法

在《热空气和冷空气》教学案例中，学生观察到将去底的塑料瓶罩在点燃的蜡烛上，瓶底的一侧用垫片垫起，观察到火焰继续燃烧;抽去垫片，观察火焰熄灭。那么为什么蜡烛的火焰不一样呢？

引导学生运用推理对这些现象进行分析。蜡烛的火焰继续燃烧是因为有氧气;蜡烛的火焰熄灭是因为缺少氧气。只有空气是循环的，才会有新的氧气补充过来。当瓶子的一侧用垫片垫起的时候，受热的空气向上升，冷的空气从下面进入，这样就形成了一个循环（如下图）。

科学思维是科学探究的核心。在科学探究中，科学思维方法不仅可以引导学生收集证据说明科学问题，而且还可以引导学生分析证据解释科学问题。学生掌握了一定的科学思维方法，把自己的科學概念迁移到新的情境，就可以解决新的问题。

编辑：谢尾合