在探究实验中培养学生的思维能力

史振华

摘要《義务教育小学科学课程标准》提倡：学生是主动的学习者，在主动学习的过程中，逐渐学会调节自身的学习，并意识到自身的思维过程和学习策略与方法。这里的主动学习就是引领学生以自己的需求和设计进行科学探究，在自我提问、自我设计实验的过程中解决问题。因此，探究过程不是程序化的操作过程，而是学生心智发展、亲身经历、产生感悟的过程。本文结合自己的教学实践，谈谈在探究实验中培养学生的思维能力的几点做法。

关键词 主动学习 科学探究 思维能力

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.011

Cultivating Students’ Thinking Ability in Inquiry Experiment

SHI Zhenhua

（Liyang Teacher Development Center， Liyang， Jiangsu 213300）

Abstract： "The primary school science curriculum standard for compulsory education" advocates that stu？ dents are active learners. In the process of active learning， they gradually learn to adjust their own learning， and are aware of their own thinking process and learning strategies and methods. Active learning here is to lead students to conduct scientific inquiry based on their own needs and design， and solve problems in the pro？ cess of self questioning and self-designed experiments. Therefore， the inquiry process is not a procedural opera？ tion process， but a process of students’ mental development， personal experience and perception. Combined with my own teaching practice， this paper discusses some ways to cultivate students’ thinking ability in inquiry exper？ iment.

Keywords： active learning； scientific inquiry； thinking ability

《义务教育小学科学课程标准》提倡：学生是主动的学习者，在主动学习的过程中，逐渐学会调节自身的学习，并意识到自身的思维过程和学习策略与方法。这里的主动学习就是引领学生以自己的需求和设计进行科学探究，在自我提问、自我设计实验的过程中解决问题。因此，探究过程不是程序化的操作过程，而是学生心智发展、亲身经历、产生感悟的过程。本文结合自己的教学实践，谈谈在探究实验中培养学生的思维能力的几点做法。

合理猜想，发散思维

在科学探究中，猜想是“提出问题——解决问题”中的桥梁，它对学生直觉思维和发散性思维的培养大有裨益。学生要想进行合理猜想，就要调动以往的学习经验和生活经验；而教师要给予学生充分猜想的空间，促进新旧知识的有效链接。如执教“电磁铁磁力大小因素”时，根据不同小组电磁铁吸引铁钉的情况进行头脑风暴式的猜想，教师不能一听到学生提出与本课有关的猜想“导线匝数、铁钉粗细、电池电量”时就见好就收，而应该启发学生从多方面进行猜想，只要猜想有根据，就是可行的。接下来，学生从导线粗细和匝数、铁钉粗细和长短、铁钉质量、电池的电量等多种因素作出猜想，这些猜想背后就是一个个探究活动，教师课后就可以引导学生围绕自己的多种猜想进行深入探究，以点到面，从多方面认识电磁铁磁力大小与什么因素有关。其实，这才是真实的科学研究，往往从一种现象就得出结论，这不符合概括事物本质属性的过程，更不能体现科学本真的过程。

利用图示，激活思维

实验设计是科学探究的一个重要组成部分，是集知识、能力和创新思维于一体的综合实践活动。开动脑筋设计实验，讨论实验方案往往比动手实验更能启迪学生的思维。探究前学生弄清如何选择变量、如何控制条件、如何正确操作、应当注意什么问题等，最终形成一个严密、科学、可行、安全的实验方案。而方案的制定需要经过认真思考和反复讨论才能逐步完善。为此，教师要根据各年级学生思维发展的特点，提供合适的支架，引导学生逐步完成实验设计方案，促进其科学思维能力的发展。

1.以图促思，呈现思维过程

真实的探究过程包含了学生思维的参与，明白要探究什么、应该怎样探究、探究的结果怎样记录。过去一般都是教师设计好实验表格，引导学生填写，这样就扼制了学生思维的发展。用图示辅助进行实验设计，能直接体现学生的思维过程。如有的学生设计“探究摩擦力大小与什么因素有关”这个实验时，就利用图示展示了他们的探究过程（如图1）。

这样的对比实验就充分体现了学生的思维过程，要研究摩擦力大小因素就要考虑相同条件和不同条件，通过图示的形式反映，既形象，又利于探究，展现自己的思想，提高了对比实验设计的有效性，可谓一举两得。

2.以图质疑，激活思维

进行科学探究活动时，即使学生获得了丰富的数据或实验现象，教师也不能停留在满足实验结果上，而要根据学生的实验设计图引导他们质疑和批判，形成新的问题，使新知处于不断建构当中，激活思维，真正体现科学问题解决的过程。如学生设计了“会爬的水”实验图（如图2）后，教师可以利用水沿着各种物体上升的现象，引导学生观察图表进行再次质疑，形成新的认知。

通过这张图示，教师可以引导学生至少发现两个值得探究的问题，一是为什么棉布能吸水，而塑料纸不能吸水？二是为什么棉布没有餐巾纸的吸水快？通过这样的质疑，再次引导学生通过观察材料上的小孔、探究材料孔的大小对水“爬升”的影响，引导学生深入探究，这样既符合学生的需求，教师也就真正成为一个支架。课堂教学中学生再也不是满堂做实验的机器，而是发现问题、解决问题的主体。

3.以图小结，形成整体思维

任何一次探究活动教师都要尊重学生的劳动成果，要组织学生交流探討，对探究活动进行小结。在实际课堂教学中，有时教师会忽略此环节，使得学生对科学概念的建构不系统、不完善。学生对所学科学概念思维分为前概念思维和科学概念思维，他们的知识网络就像一张地图。教师要提供一个合适的“脚手架”引导学生逐步认识所学知识的整体联系，形成整体思维。图示就可以帮助学生从整体上认识概念与概念之间的关系，促进知识的再创造，最终学会运用、学会思考、学会创造。

如探究有关水的特点后，学生在总结时对概念的理解模糊不清，可以利用图示（如图3）帮助他们形成整体思维，促进创新精神和实践能力的培养。探究完水的特征后，教师还可以和学生一起回忆水的探究过程和特点。

通过用这样的图示进行小结，实际上就是整理学生的思维，为前概念和科学概念的链接和整理搭上一座“桥梁”。学生还可以将水的其他特点补充在图上，起到巩固复习和深入探究的作用。

鼓励创新，拓宽思维

探究方法的创新，能较好地培养学生的发散思维。当学生进行探究实验时教师要布置具有挑战性的任务，鼓励学生利用已有探究经验进行多种方案的设计。如学生研究岩石的硬度时不一定局限于书本上提示的“用小刀刻、用钥匙刮”等方法，可以让学生充分讨论研究岩石的硬度的其他方法。如有的学生把两块岩石放在一起摩擦，用比较的方法认识常见岩石的硬度。再如连接电路时，当学生连接成功后，教师不要见好就收，而要启发学生思考还有什么连接方法能使小灯泡亮起来。当学生找到其他方法后，教师引导他们思考电路中的电流是怎样流动的。通过几种方法的比较，形成完整电路的概念，以此培养学生的创新能力。

总之，在科学教学中培养思维能力的方法很多，教师要搭建一个合理的支架，利用支架帮助学生分析、思考和探究，引领学生深入探究，让他们学会思考、学会学习、学会生活，真正实现主动探究、有效探究。