例谈发展学生科学思维的教学策略

姚文勇

摘要在引导学生开展科学探究活动的过程中，我们应采用各种有效的方法，帮助他们形成尊重事实、实事求是的科学态度，树立证据意识，基于证据进行逻辑推理，能够从不同角度思考，系统地看待事物，培养学生的批判性思维和创造性思维能力。发展学生的科学思维是一个长期的、潜移默化的过程，有效的教学策略是助推器。只有不断坚持，勇于探索，才能全面发展学生的科学思维，促进他们科学素养的提升。基于以上认识，我们教研团队在课堂实践中积极探索发展学生科学思维能力的教学策略。

关键词 科学思维 科学探究 引导策略

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.019

On the Teaching Strategies of Developing Students’ Scientific Thinking with Examples

YAO Wenyong

（Teaching and Research Office of Dongxihu District Bureau of Education， Wuhan， Hubei 430040）

Abstract： In the process of guiding students to carry out scientific inquiry activities， we should adopt vari？ ous effective methods to help them form a scientific attitude of respecting facts and seeking truth from facts， es？ tablish evidence awareness， conduct logical reasoning based on evidence， think from different angles， view things systematically， and cultivate students’ critical thinking and creative thinking ability. The development of stu？ dents’ scientific thinking is a long-term and subtle process， and the effective teaching strategy is the booster. Only by persisting and exploring， can we develop students’ scientific thinking in an all-round way and promote their scientific literacy. Based on the above understanding， our teaching and research team actively explores teaching strategies to develop students’ scientific thinking ability in classroom practice.

Keywords： scientific thinking； scientific inquiry； guiding strategy

在引導学生开展科学探究活动的过程中，我们应采用各种有效的方法，帮助他们形成尊重事实、实事求是的科学态度，树立证据意识，基于证据进行逻辑推理，能够从不同角度思考，系统地看待事物，培养学生的批判性思维和创造性思维能力。基于以上认识，我们教研团队在课堂实践中积极探索发展学生科学思维能力的教学策略。

创设意义情境

科学学习要让学生获得意义感。这里的意义感是指科学探究活动顺应了学生的好奇心和求知欲，学生觉得探究活动有趣，有主动参与的意愿，能获得探究的体验，有课后还想去琢磨的欲望。创设意义情境能够让学生获得意义感，是发展他们科学思维的前提和基础。

例如，《神奇的纸》一课中“按一按”教学环节指向的是普通纸和瓦楞纸的弹性对比，如何让学生获得意义感呢？教学中，一位教师分三步实施：

首先，每个学生都“按一按”，根据手心的感觉，比较、交流普通纸和瓦楞纸的不同，教师紧扣涉及弹性的描述引导学生分析。

其次，学生参与直播演示实验“落下的鸡蛋会破吗”，注意力迅速被吸引。教师抓住时机，引导他们有理有据地猜测，指导他们注重细节观察。

最后，出示课前制作的鸡蛋下落在两种纸上的延迟视频，让学生依据现象表述和分析。

这个教学过程创设了一个意义情境，让事实说话，对比效果明显，使学生对瓦楞纸“能弹回”这一特性印象深刻。课后很多学生都说回家还要和父母一起做一做这个神奇的实验。

增强挑战性

符合学生认知能力的活动和实验，往往能激发他们的兴趣，调动他们的潜能。设置挑战性活动，应当基于学生的最近发展区，让他们“跳一跳才能摘到桃子”，这是激活学生科学思维的有效方式。

例如，《设计制作小车（一）》一课中，一位教师将教材原有活动“请利用生活中的材料设计制作一辆具有动力的小车，使它能在5秒内把两块橡皮运输1米远”改为“请利用生活中的材料设计制作一辆具有动力的小车，使它能在5秒内把两块橡皮刚好运输1米远”。仅两个字的改动，却体现了难度上的差别。要想实现“刚好”1米，既需要学生充分估计可能影响的因素，又要反复测试。在实际教学中，学生面对升级版任务跃跃欲试，不服输的竞争气氛更加浓厚。各小组各显其能，从不同角度思考，基于数据改进分析，力求全面严谨。这样教学，开启了学生科学思维的大门。

让实验现象可视化

依靠证据来解释现象和解决问题是科学思维的重要方法，但有些时候，学生的探究活动或因为比较抽象，或因为难以观察，或因为学生的年龄较小难以理解等，使他们搜集证据出现困难。因此，教师要通过一定的转化，使证据直观可视化，以促进学生科学思维的发展。

例如，《光的反射》一课中，学生对“反射光线随着入射光线的变化而变化”这一性质，经过多次体验，已有感知，他们意识到入射光线与镜面的夹角等于反射光线与镜面的夹角，但由于不容易观察到实际现象，很难找到直接证据，因此难以画出光的反射线路图。一位教师在执教该课时，用网购激光笔贴着深色纸照射，让反射光在纸上看得见，引导学生将画光的线路图与活动记录有效融合，清晰可见的光线变化成为师生交流的有力证据。学生在“击中目标”的活动中，用直尺沿着光线描画即可，效果非常好。这样教学，既回避了入射角和反射角等过于专业的知识，又便于学生观察、分析和理解交流，帮助他们直观、深刻地认识光的反射现象。

再如，一位教师执教《空气占据空间》一课时，采用贴图的方法，用放大的模具图代表注射器，涂色的圆形代表空气微粒，直观形象，可操作性强。学生借助实物操作，从空气微粒在注射器中的数量、排列方式和间距等信息直观地分析、解释空气占据空间时的现象，并基于证据的交流达成共识。为了让学生获得更深刻的认识，教师还用视频展示了有色气体占据空间的过程中，注射器内颜色深浅的变化，促进了低年级学生从形象思维向抽象思维过渡。

开展头脑风暴

面对同样的问题，不同的学生会有不同的思考，由于个人经验和思维定式等原因，也会呈现不同的思维方式。采用头脑风暴的方式，可以将学生不同的想法暴露出来，进行思维碰撞，有助于他们寻求更优化的思考方式和解决问题的途径，对于发展他们的科学思维起到很好的促进作用。

例如，一位教师执教《昼夜交替现象》一课时，首先引导学生认识什么是昼夜交替，接着让他们把自己认为符合昼夜交替的现象都画下来。这就是一个头脑风暴活动，它的意义不仅是引导学生猜测，更是促进他们进行思维建模。在头脑风暴中，全班汇集了7种猜测，各组学生用教师提供的模型材料操作演示，证明其观点的正确性。之后，各组接受全班同學的质疑，保留符合条件的猜测，寻找共同规律，形成对昼夜交替的进一步认识。在这个过程中，学生思维建模的结果成为有效的课堂资源。以模型操作演示的结果作为评判的证据，能够促使学生持续地思考、申辩、修正，在碰撞、质疑的交流中达成共识。这样，学生收获的不仅是知识，他们的表达交流能力、批判性思维能力也得到提升。

用“问题串”引导

在教学中，用具有逻辑关系的、有梯度的“问题串”进行引导，能够有效地培养学生的逻辑推理能力。

例如，一位教师执教《让小车运动起来》一课时，设计了两个“问题串”：

出示小车之后，提出一串问题：怎样做能够让这个小车运动起来？用这个斜坡，怎样让这个小车动起来？为什么小车放在斜坡上它就自然地滑下来了？

在研讨环节，提出一串问题：怎样让静止的小车运动起来？你能说说你的证据是什么吗？怎样让运动的小车静止呢？小车运动的快慢和拉力大小有什么关系？

第一个“问题串”从开放到聚焦，不断递进，直指概念的核心要素。第二个“问题串”由正及反到归纳，问题指向明确，层次清晰，逻辑性强，给学生指明了思维的方向。这些“问题串”能够引领学生沿着设定的逻辑去思考，提高了他们的逻辑推理能力。

倡导角色模仿

技术和工程领域是课程标准新增的内容，旨在培养学生解决实际问题的能力和创新能力。我们在教学中可以通过角色理解和模仿等活动，引导学生“像科学家一样思考”“像工程师一样实践”，发展他们的科学思维。

例如，一位教师执教《小小潜水艇》一课时，在“制作一个浮沉子”活动中，引导学生像工程师那样，了解工程流程，制订评价标准，讨论限制条件，计算材料成本，讨论影响浮沉子沉浮的因素（空间、重量、材料大小、形状及组合等），以及如何开展小组合作、评估调整等。在这个过程中，学生认识到做一项工程并不简单，需要从整体出发，由整体到局部进行思考。

发展学生的科学思维是一个长期的、潜移默化的过程，有效的教学策略是助推器。只有不断坚持，勇于探索，才能全面发展学生的科学思维，促进他们科学素养的提升。

（本文系武汉儿童科学教育研究中心2020年重点课题《小学科学课中提升学生科学思维与创新能力的教学策略研究——以教科版科学教材教学为例》的阶段性研究成果，课题批准号2020whcsA02。）