小学科学课堂中促进学生思维发展的四个关键因子

冯 毅

反思当下的科学课堂，学生思维的培养存在走过场、浅表化、水平低、视野窄等现象。毋庸置疑，思维是需要培养的，为此，我们需要思考用什么来培养思维、推动思维向何处发展及思维发展的结果是什么。以此为框架，笔者基于教学实践，总结出促进小学生思维发展的关键因子——挑战性情境、具身性活动、进阶性任务、增值性评价。

一、挑战性情境促进思维向实处去，解决问题

学生的科学探究是从蕴藏在情境中的问题开始的。看起来，科学课上并不缺少情境。课堂上，教师一般不会直接告诉学生所要教授的内容，而是会围绕所学知识设计一个情境，即情境导入。判断情境的好坏，不仅仅要看情境是否生动有趣，还要看情境中问题的性质。进一步说，情境中的问题应该是学生在身边遇到的真实的问题，而不仅仅是为了引出教学内容设置的悬念。

一个好的情境应该富有挑战性。所谓挑战，不是说教师为了挑战学生而“生造”情境，而是来自真实情境中的问题对学生造成了挑战，或撼动了学生的前概念，或让学生产生了新疑惑。身处迷思与混乱之中，学生生出想要解决问题、理顺情境的意愿，而这正是思维的用武之地。正如杜威所言：“反省思维的功能是把经验含糊的、可疑的、矛盾的、某种失调的情境转变为清楚的、有条理的、安定的以及和谐的情境。”

以苏教版《科学》四上“吃的学问”这一单元的教学为例，该单元包括《我们吃什么》《怎样搭配食物》《食物的消化》《我们的食物安全吗》四课。学生学习这一单元的意义不在于记住科学知识，而在于以学到的知识、科学的眼光来看待“吃”这件事，改变不好的饮食习惯，使日常饮食变得更科学、更健康。

教师从真实的生活情境出发，设计了一个整合性的挑战性情境：受学校食堂叔叔阿姨的委托，研究午餐食谱并提出合理化建议。这个情境中隐含的问题是学校的午餐食谱是否合理。要回答这个问题，必须以一系列科学知识作为基础，且要经历一系列复杂的思维活动，这对学生来说是个不小的挑战。

在学习活动中，学生通过学习，知道食物给人提供了哪些营养成分，理解人是怎样消化食物的，领会怎样的膳食结构才是合理的、什么样的食物是安全的等科学知识；然后运用这些知识，借助“食物金字塔”这一工具，分析学校的午餐食谱和自己日常饮食结构的优点和不合理之处；再将学到的知识、分析的结果加以综合，设计一份理想的学校午餐食谱；食谱形成后，还要运用大家共同形成的评判标准对其进行再评价、再优化。

食堂叔叔阿姨求助这一情境很自然地把学生“卷入”其中，这是一个真实且学生非常关心的问题，每一步探究都是朝着问题解决的方向逼近，学生的思维发展落到了实处。

这一案例表明，来自真实的生活情境（问题）的挑战是学生科学学习的动力。应对挑战的过程，就是习得知识与技能、练就科学眼光、发展科学素养的过程。充分发挥思维的作用，解决问题，理顺情境，学生的科学认知会因此而不断提升。

二、具身性活动促进思维向深处去，积累经验

课程专家拉尔夫·泰勒指出，学习是通过学生的主动行为发生的，学生的学习取决于他自己做了什么，而不是教师做了什么。小学科学课堂上不是没有活动，问题是有些活动的设计纯粹是为了得出结论，学生体验不充分、思考不深入。从科学概念发展的进程上看，小学阶段更重要的是让学生在经验的层面上积累思维的材料，筑牢通往概念的阶梯。这就必须增强活动的体验度和思维含量。

在这一问题上，具身认知理论能给我们带来启发。该理论强调身体在知识形成中的作用，离开了身体，就没有什么心智，认知和思维基于身体，源于身体，是一种身体体验。身体不仅是活动的手段，其本身就是感知、获取信息的重要入口和通道。多开展具身性活动，在思维的参与下，将各种感受加工提炼成积极的经验，并有效地积累下来，这或许才是小学生科学学习的有效方式。

强调具身性活动促进思维向深处去，不是要把活动搞得多复杂，或者把问题提得多难，而是促进学生深究某一种事物或某一个现象，获得充分的体验，在此基础上，调动思维对这些体验进行深度加工，经由分析与梳理，从中抽取出核心概念。

以新编苏教版《科学》二下《推和拉》一课的教学为例，该课是小学阶段学生建构“力”的概念的起始课。因为面向的是二年级的学生，所以不可能也不需要讲得过深，而应从产生力的两种最基本的方式入手，引导学生认识推力和拉力这两种最基本的力，进而让其了解力有大小和方向。

教学这样的内容，教师一定不能把推力和拉力的概念直接告诉学生，或让他们去背诵，而要设计成有效的活动。基于具身认知理论，有教师设计了一个推箱子的游戏。选用大号的硬塑料筐，大小正合适一个二年级学生坐在其中。将教室里的桌椅搬出，空出的场地，画1米宽4米长的跑道若干，两端分别贴上红色和绿色的胶带。游戏的玩法是，一个学生坐在塑料筐中，另一个学生移动塑料筐一去一回。去，从绿线出发移动箱子过红线；回，原路返回过绿线。需要强调的是，只能用推或拉的方法移动箱子，不能抬；在移动箱子的过程中，箱子不能掉头，学生的位置不能换过来；不能同时推和拉。教师呈现三个问题，让学生一边游戏一边思考：在推拉箱子的过程中，有什么感觉？箱子去、回，你是怎么做的？去的时候你是怎么用力的？回来的时候你又是怎么用力的？

游戏开始，学生开心地玩起来，欢笑声不断。推和拉这两个动作学生并不陌生，但是对二年级的学生来说，推拉这么重的物体还是没有过的。在多次推拉之后，他们已经气喘吁吁。这时候，教师把学生聚拢起来讨论此前提出的问题。很多学生还喘着粗气，捏着酸胀的肌肉，巴不得休息一会儿，可脑子里的想法却被身体的体验激活，源源不断地涌出来：物体越重需要的力就越大，用很大的力推轻的物体速度更快，要改变箱子运动的方向就要改变用力的方向，用力的方向和箱子运动的方向是一致的……有的学生为了把想法表达得更清楚，还在黑板上画了力的示意图。

该活动为什么能取得很好的效果？因为它直接着眼于学生的身体，调动了学生身体的感受，而这样一种强烈的感受也极大地刺激了学生的思维。学生一边做一边思考，经验得到了有效积累。可以预见，这些鲜活的经验必将像能量一样积蓄在学生的身体之中，为力的概念的建构贡献力量。

三、进阶性任务促进思维向高处去，建构概念

小学科学教学强调学生对学习的任务和目标有清晰的认识。然而现实问题是，任务没有和目标挂钩，或者说教师知道布置学生做的任务最终指向什么教学目标，但学生却不清楚为什么要这么做。看起来学生是完成了一个又一个任务，但任务之间是割裂的。

因此，教师不仅要设计学生力所能及的任务，明确任务目标，还要在任务之间形成紧密的进阶关系，并且让学生领会这种关联，让连续性的任务串来驱动连续性的探究和思考。在完成任务的过程中，学生的思维拾级而上，逐步掌握概念。

以探究活动“风车转动的秘密”教学为例，教师将这一活动设计成三个进阶性的小任务。

任务一：学生操作带凹槽、逆时针转动的纸风车，思考这个风车为什么会转动。学生在操作体验的基础上，借助流动的空气形成风这一科学知识形成解释，即“风进入凹槽推动扇叶，风车逆时针转动”。因为风车是逆时针转动的，所以到目前为止这个结论可以解释风车转动的原因。

任务二：出现带凹槽、顺时针转动的纸风车。由于这个风车是顺时针转动的，刚才形成的结论显然不能解释这种风车转动的原因，需要进一步研究。学生经过操作，比较两种风车的转动，发现风吹进凹槽，凹槽的方向决定了风车转动的方向。于是，结论被修改为“凹槽朝向哪个方向，风车就会向相反的方向转动”。

任务三：操作没有凹槽，扇叶扭曲的风车。由于这种风车没有明显的凹槽，此前的结论就不能用来解释其转动的原因，新的研究再次展开。学生操作后很快发现，这种风车虽然没有凹槽，但其实道理是一样的，因为扇页有一定的扭曲度，对风有阻挡作用。风吹上去，推动扇叶转动。于是，结论又一次被修改成“扇叶的形状决定了风车转动的方向”。显然，这个结论更具有解释力。

从这个例子可以看出，进阶性任务推动着探究，每一个结论的形成都是思维的成果。在整个任务推进的过程中，学生的思维一直都没有停止，而是不断向高处走，最后形成了一个具有大概念意义的结论，而这个结论，可以应用在所有的风车上。

四、增值性评价促进思维向广处去，强化运用

评价是每节课不可缺少的环节。对于教师来说，不仅要借助评价知道学生到底学会了什么知识，能不能复述教师所讲授的知识点，还要评价学生会不会运用所学知识，解决问题。

所谓增值性评价，就是将学生学到的科学知识“放回”到产生它们的情境中，引导学生“返回”初始的问题情境，经历科学知识产生的过程，看学生是否能运用这些知识来解决问题。这样的评价，对于学生来说，可从教师的反馈中获知我学会的知识可以做什么，我做得怎么样。学以致用的本领是否增强是评判学生学得好不好的一个重要标准。

以新编苏教版《科学》三下《云量与雨量》一课的教学为例。在这一课中，学生要运用自制的雨量器来测量雨量。这一做法和气象专家测量雨量的原理相同，只是测量的时长不同。为了便于预报降雨，人们对24小时降水的强度进行了界定，如：24小时降雨量小于10毫米叫小雨，在10毫米到24.9毫米之间的叫中雨，25毫米到49.9毫米之间的叫大雨，如此约定直到暴雨、大暴雨和特大暴雨。那么，这些数据应该怎样引导学生学习呢？又怎样评价学习的效果呢？如果靠记背的方式学，再测试学生是否记住了，意义不大，如果没有应用场景，这些知识学生很快就会忘记。

这时不妨换一种思路，回到该知识产生的过程，即雨量鉴定标准为什么会产生。这是因为，若要对降雨趋势做进一步预报，就必须界定雨量的等级；当雨量超过一定等级时，就预示着有一些新的天气现象产生或是灾害性天气的到来，因此，这个知识自产生之初起就是指向运用的。从这一点出发，教师设计了一个应用场景，教师出示所在城市一个月中降水量的条形统计图，然后让学生数一数这一个月中小雨、中雨和大雨各有几天。要完成这个任务，学生就必须用到界定降水等级的数据表，先判断，再累加，然后得到每种雨量的天数。教师对统计结果进行评价，既考查学生的知识掌握情况，又考查他们用知识解决问题的水平。

从这个例子可以看出，增值性评价强调设计知识、技能的应用场景，引导学生联系生活，将所学运用到真实的生活中去，解决在真实生活中遇到的问题，通过提高应用能力实现评价功能的增值。