聚焦思维：让科学探究往深处去

张牧文

[摘 要]科学思维是科学学科核心素养的重要组成部分，与问题解决的过程相联系。因此，小学科学课应当在探究活动中聚焦科学思维的培养，促进学生深度学习：一是情境创设聚焦认知冲突;二是问题设计聚焦挑战性任务;三是表达交流聚焦科学论证;四是低阶认知聚集思维跃迁。

[关键词]小学科学;科学探究;科学思维;深度学习

[中图分类号] G623.6[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068（2021）21-0055-02

二十一世纪，我国对人才培养提出了新的要求，明确强调学生应具备的核心素养。然而，培养学生的核心素养，最终要落实到培养学科核心素养上。同时，《小学科学课程标准》明确提出，科学思维是科学学科核心素养的重要组成部分。大量研究表明，儿童科学思维的显著提高发生在小学阶段及其前后。因此，小学科学课程应抓住这一关键期，从发展思维能力这一角度切入，重构科学教学，促进学生深度学习，提高教学质量。

一、情境创设聚焦认知冲突

学生在冲突与矛盾中发现问题，又在冲突与矛盾中解决问题。在科学课堂中，学生调整认知结构、解决冲突的过程，就是个体思维不断丰富和发展的过程。因此，在创设情境时，教师要聚焦对认知冲突的理解与构建，持续给学生“挖坑”，使学生在“掉坑-填坑-掉坑”的过程中大脑飞速运转，逐步领悟科学方法，习得科学知识，发展思维能力。

例如，教学苏教版小学科学五年级《探测暗盒里的秘密》时，教师出示两端各露出一截导线的盒子后问学生：“盒子里的导线是连接的，还是断开的？在不打开盒子的前提下，你如何判断？”学生根据已有知识，提出用检测器来检测。教师请学生演示，学生将检测器两端连接导线，观察到灯泡没亮，认为导线是断开的。教师趁机引导学生思考：“小灯泡没亮，一定能够说明导线是断开的吗？”有学生想到：“电池没电了！”“灯泡的钨丝坏了！”这时，教师再提问：“如何判断检测器本身有没有问题？”学生恍然大悟，自检检测器。事实上，教师课前将检测器中的小灯泡拧松了，就是为了检测学生有没有熟练掌握检测器的操作技能。学生潜意识认为灯泡的状态只能反映导线有没有连接，不能反映检测器本身有没有问题，自检结果说明是检测器出了问题。这种认知冲突，给学生留下了深刻的印象。随后，教师拧紧小灯泡，邀请学生再次检测暗盒。这次学生明确知道，使用检测器前必须自检。用检测器检测一次后，学生观察到灯泡亮了，确定导线是连接的。教师再提出问题引导学生思考：“只检测一次，结果准确吗？”学生想到应至少检测两次，于是再测一次。在这个过程中，教师还要确认学生有没有再次自检检测器。这里的情境创设，聚焦在“现象-猜测-结论”的冲突上，更加接近科学的本质，使学生真正理解所学知识。

二、问题设计聚焦挑战性任务

没有兴趣、没有动力、没有需求，学生是不会主动学习的。完成一项富有挑战性的任务，不仅具有非比寻常的吸引力，更是一种褒奖，也是学生进行下一阶段学习的动力。科学课堂中，教师可以通过富有挑战性的、有结构的提问，将学生的全部身心吸引到解决问题上，培养学生的思维能力。

例如，教学苏教版小学科学五年级《简单电路》时，教师设计了五个关键性问题。第一个问题：“哪种连接方法能让小灯泡亮起来？说一说你的理由。”这个问题提出后，学生没有关于电路的相关知识和连接电路的经验，全凭直觉或生活经验回答问题，但对如何让小灯泡亮起来抱有极大的兴趣。特别是教师要求学生说明理由时，学生不能胡乱猜测，必须认真观察小灯泡和电池。第二个问题：“对灯泡比较亮和不亮的连接方法，你有什么发现？”学生做完实验后，发现大家的猜测有的对，有的不对，猜对的学生很得意，猜错的学生不甘心，但都好奇其中的原理。教师此时发问，抓住了学生的好奇心，同时又对学生进行了比较的思维训练。第三个问题：“为什么这样连接，灯泡会亮？”学生又被问题难住了，因为他们不了解灯泡的内部结构。这时教师把灯泡打开，学生兴致勃勃地观察灯泡的内部结构，仔细探索灯泡亮起来的秘密。第四个问题：“你能解释为什么这些连接方法不能让灯泡亮起来吗？”学生习得“通路”的概念，对用新知识解释现象非常有动力，会立刻将注意力集中在错误的连接方法上。第五个问题：“你能用一根导线，让小灯泡亮起来吗？”学生回答第一个问题时仅凭直觉或经验，但现在是凭借自己通过探究获得的新知识解决问题，不会胡乱猜测，而是认真思考一根导线如何形成通路。这五个问题层层递进，调动了学生学习的主体性和积极性，并且教师有意识地渗透观察、比较、分类等思维方法，不断对学生发问“你知道吗？”“你能解决吗？”“你能解释吗”，有效发展了学生的思维能力。

三、表达交流聚焦科学论证

对学习影响最大的因素，是学习者关于自己将要涉及的知识领域的先有认知。学生很难改变自己的观点，特别是低年段儿童。因此，教师需要为学生提供一个将新信息和先有概念进行对比的平台，形成新的意义。科学论证以证据为基础，说明自己的观点优于其他观点，这是培养学生实证意识、发展批判性思维的有效途径之一。

例如，教学苏教版小学科学三年级《观察》时，教师出示一个不能打开的盒子，请学生判断盒子里有什么。学生晃一晃盒子，根据听到的声音，认为里面是石头，于是教师引导学生说出依据。一个学生说：“因为晃盒子的时候听到‘咚咚的声音，说明盒子里的东西很重。”其他学生马上反驳：“重的东西很多，不一定是石头。”一场辩论就开始了。

又如，教学苏教版小学科学五年级《研究磁铁》时，教师问：“关于条形磁铁，你有哪些了解？”有学生说：“磁铁可以吸铁。”教师追问：“你这样说的依据是什么？”学生说是听别人说的。教师继续追问：“别人说的信息可靠吗？如何获得更可靠的依据？”学生想到找块铁来试一试。

再如，教学苏教版小学科学五年级《探测暗盒里的电路》时，教师准备了两种不一样的暗盒，学生汇报的时候发现结论不一样。教师提问：“怎么证明自己的结论是正确的？”学生想到应将暗盒拿过来，测一遍给对方看，用实际的数据作为证据说服对方。在学生表达交流时，教师需引导学生说出自己為什么这么想，并且观点要基于证据，实事求是。

四、低阶认知聚集思维跃迁

低阶认知不成结构，不可变通，学生的思维停留在这一阶段，很难形成完整的知识体系。课堂教学中，教师帮助学生建立概念，是为了围绕概念，使学生进一步形成认知结构，以便在不同的情境中，找到解决问题的方法。

例如，教学苏教版小学科学五年级《探测暗盒里的秘密》时，暗盒就是一个非常重要的概念，学生不能仅认为暗盒就是这节课使用过的盒子。生活中很多像这样打不开的盒子，都是暗盒。教师紧接着解释暗盒：“当我们碰到这样的盒子，我们有时无须打开它，只要借助外显的一些现象就可以做出合理的解释。”暗盒的概念建立起来以后，学生在生活中碰到类似的情况时，就可以进行解暗盒思想的迁移，尝试自己解决问题。

又如，教学苏教版小学科学六年级《火山和地震》时，需要使用铁架台、土豆泥、番茄酱做成“火山”，利用酒精灯模拟火山喷发。同单元的《地球的内部》一课，使用橡皮泥模拟地球的结构;同单元的《地球的表面》一课，使用沙、石或橡皮泥制作地貌模型。

再如，教学苏教版小学科学四年级《肌肉》时，需用硬纸板、铆钉、绳子制作手臂活动模型。这都涉及模型的概念，学生能不能理解？为什么要建模？因为教师没有办法带领学生观察真正的火山喷发，或者地球内部结构，所以用建立模型的方法来形成抽象的认识。学生在制作模型时动手动脑，将观察到的现象与收集到的资料进行对比，对自己的模型进行改进。模型不能完全模拟真实情况，只能通过技术手段，尽可能地接近事实。这样，学生在生活中碰到需要建模解决的问题时，就能自行使用这一方法。

迈克尔·杨认为：“新世纪的教育不是教学而是学习。”学生高阶思维的发展，影响解决问题能力的提高。小学科学课程应当适应未来社会的发展要求，教师在课堂教学中寻找促进学生思维发展的契机，教会学生学习和思考。这在国际教育教学改革的大背景下，必将成为改变学生未来人生的力量。

（特约编辑 木 清）