小学高年段学生科学思维的培养

【摘要】本文以《斜面的作用》一课为例，从高年级学生的认知水平出发创设情境，设计有效的课堂问题，以小组形式开展“斜面有省力的作用”和“坡度越小越省力”两个探究活动，收集分析并处理实验数据，认识生活中的斜面，帮助学生构建起“斜面”的科学概念，发展其探究能力和实践能力，增强证据意识和表达意识的科学思维。

【关键词】高年段 表达意识 科学思维 《斜面的作用》

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）06A-0145-02

著名小学科学教育专家赫德认为，科学的最大特点是它的方法。而科学思维恰好是科学方法在人脑中的经典演绎过程。小学高年级学生具备了基本的科学知识、实验探究技能和一般工具的使用方法，对新事物保持好奇心、求知欲和创造力。但大部分学生对科学概念认识比较模糊，不能准确地、有目的地使用科学技术和方法去验证自己的预测（观点），依据数据说话的能力还需要进一步提高，实验设计的思路和评价也需要不断完善。《义务教育小学科学课程标准》指出，小学科学是一门实践性课程，教学目标中新增第四个科学领域——技术与工程领域，旨在组织学生亲历观察、设计、制作、实验、建模和推理来获取知识，发展学生的探究能力、实践能力、思维能力和应用科学知识解决生活问题的能力。科教版六年级上册《斜面的作用》给高年段学生提供“在做中学”的机会，充分体现STEM的教育理念，鼓励学生用创造性的思维正确看待问题，有利于激发他们感受科学、学科学、用科学的浓厚兴趣。现以科教版科学六年级上册《斜面的作用》一课教学为例，谈谈小学高年级学生科学思维的培养。

一、创设情境，引发有效思考

掌握科学知识是发展科学思维能力的基础。而思维能力发展的第一步就是认识事实，发现有趣的、有效的、探究性的问题。《斜面的作用》一课以问题导入，教师先出示图片（展示一堆油桶和一辆卡车），并提出问题“想一想，怎么把重物从地板放到卡车上”，以考查学生的前概念和元认知。对于高年级学生来说，他们在前几节课的学习中都认识了杠杆、轮轴、定滑轮和动滑轮、滑轮组等简单的机械，很容易联想到利用生活中的工具去提供服务和帮助，知道这些工具能够改变力的大小和物体运动的状态。从解决问题的角度出发，学生能够提出多种提升重物的办法，例如搬上去、抬上去、用绳子拉上去、用斜面推上去、用机器搬运等。对此，教师要及时把握学生的反馈信息，再“推一把力”，请学生说一说自己的理由，渗透证据意识，鼓励他们主动表达自己的观点，为接下来的实验设计奠定基础。

从使用人类劳动力直接提升和沿斜面提升重物的比较中，教师提出“斜面能省力吗”这一问题，出示斜面的科学概念和示意图，规范学生的科学用语。凭借生活经验，大部分学生能够感受到斜面比较省力，但是说不出依据，其他学生不能比较斜面是否省力，此时可以抓住学生的认知冲突，教师提出“怎么才能证明你的观点正确呢”，引导学生想到可以用实验的方法去证明。

二、巧用评价设计“解决”方案

教科版科学三年级教材给学生渗透建模的意识，其中包括运动的模型、蚕宝宝生长周期、地球的模样等，有助于学生认识和理解抽象事物，不受空间和时间的约束。本课教学中，同样是让学生学会使用器材搭建简单的斜面工具，尝试从测力计中获得数据去验证自己的猜想，感受力的变化。

探究一：斜面能省力

教师先提出问题“怎么设计实验去证明斜面省力呢”，再出示实验材料，小组讨论设计方案。在学生分享实验方案后，教师及时评价“你们认为他们小组说得对吗？你们同意吗？有不一样的方案吗？有什么补充”，引导学生有目的地分析他人的观点，从而改进和调整自己的方案，培养学生的批判性思维。六年级学生特别渴望教师像朋友一样与他们沟通、尊重他们的想法。学习不是一个人的事情，学生之间要构建学习共同体，教师多用一些鼓励的话语，使教学达到事半功倍的效果，如“老师认为你这个想法不错哦”“你的方法特别简便有效”“你的表达能力特别好，思路很清晰”“你们的逻辑性很强”等。

教师还要注意阅读课本、活用教材。科学课重视培养学生的综合能力，包括动手能力、探究能力、表达能力、观察能力和收集信息的能力。要完善实验方案，有目的地引导学生阅读教材，提出“课本给了我们什么启示”“在实验过程中，我们还有哪些需要注意的地方”，及时肯定他们的发现：“你很细心”“你抓住了实验的关键”“你的观察能力很强”“老师发现，你们设计实验的能力比刚才进步了很多”。最后，学生在一步步“补充”中，共同完成第一个实验设计，明确实验的性质是对比实验，用大板书的形式出示：实验目的、不改变的条件、相同的条件（渗透控制变量法）、实验步骤和注意事项，强调收集数据、整理数据、用好数据。

教师需要注意的是，在实验课前要多次尝试，对教具多次检查：弹簧拉力计的弹性（是否有生锈或者坏的）;用钩码代替原教材的多种物体，方便、简单，物体的重量增加效果很明显（可以排除木板摩擦力的影响）;用带勾圈的小车装载钩码，形象地模拟物体在斜面的运动，让学生产生身临其境的感受。

探究二：坡度越小越省力

在第一个实验设计的基础上，学生很快掌握第二个实验设计流程。针对“为什么用斜面提升同一个物体测量到的力不一样呢”，笔者结合实验数据引导学生分析思考数据不一樣的原因，出示实验材料——红盒子，观察该盒子有3个不同的长度，让学生学会表达“3个不同的长度导致斜面的   不一样”。从3个不同长度的边，使学生认识到斜面的高度不一样，从而说出斜面的坡度不一样。由学生提出预测——沿斜面提升的力与坡度的大小有关，再次用实验的方法主动证明自己的观点。（如图1所示）教师通过“放手”让学生设计实验，动手制作斜面模型，体验斜面的作用，并用数据证明猜想的手段，促进学生科学思维的递进式发展，有效突出本节课的教学重点。

三、在做中学，发挥合作作用

小组合作是科学课堂最常见的学习方式，也是提高学生探究式学习能力的手段。本课以4人小组的形式开展活动，通过相互讨论设计方案、制作斜面、进行实验操作、讨论和分析实验结果，培养学生的观察能力、合作能力、与人沟通的能力，有利于学生“四心”品质的形成，即耐心、细心、爱心和关心。同时，在实验过程中实时直播学生的情况，一方面起到督促作用，镜头会直播到电脑屏幕，专心的孩子起到带头作用，不专心的孩子受到感染也会积极主动做实验;另一方面，信息技术的使用新颖独特，加深实验印象，可以把其他小组的实验过程记录下来，有的孩子会注意到其他小组的做法，他们的操作是否规范，以便结合自己的教学实验及时进行反思。（如图2所示）

四、收集证据，学会“说服”他人

科学家伽利略说过，一切推理都必须从观察与实验中得来。如果说实验设计和模型制作是科学思维进步的体现，那么，我们对数据的观察和分析，就可以看到科学思维的潜力空间。本课采用大板书的方式展示班级的汇总数据（大数据），内容清晰明了、对比明显，给学生表达观点提供有力的依据。教师通过提问“对比其他组的数据，你们发现了什么？从数据的比较中你们有什么发现？以上的哪一组数据可以说明呢？说说你的理由及依据”，引导学生关注数字，充分体现数学在科学课的灵活应用，渗透科学的求证精神。

最后，学生运用本节课学到的知识和技能尝试解释“S”形盘山公路的设计意图，以及立交桥中引桥和钉子的设计目的，说出生活中常见的斜面类型，从而认识到人类设计和发明的工具，是为了更好地服务我们的生活和各种各样的活动，鼓励学生用创新的思维看待世界。

著名教育学家蘇霍姆林斯基说：在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者，而在儿童的精神世界中，这种需要则特别强烈。在实际教学过程中，教师直接出示探究目标、实验步骤和方法，直接论述斜面的两大特点，以互动式的教学模式更能调动学生的学习兴趣，保持学习的热情。教师要注意引导学生敢于创新和设计，积极动手实践，学会分析数据，乐于分享自己的观点，帮助他们发展自己独特的、准确的、严谨的科学思维。

【参考文献】

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[3]聂晶，肖奕博.新课标·新挑战：新小学科学课程的重构与落实[J].中小学管理，2017（9）

[4]杨颖.STEM项目教学策略在小学高年段科学课中的应用研究[D].南京：南京师范大学，2017

[5]郑晓莹，卢巍.小学科学课堂教学中优质提问的特征分析——以《斜面》一节教学为例[J].当代教育科学，2015（4）

作者简介：曾娜霞（1992— ），女，广西贵港人，硕士研究生学历，研究方向为科学教育。

（责编 杨 春）