如何帮助一年级学生搭建科学思维的“脚手架”

江苏省吴江实验小学教育集团爱德校区 朱 琛

一、儿童的科学思维

科学思维，也叫科学逻辑，即形成并运用于科学认识活动、对感性认识材料进行加工处理的方式与途径的理论体系，包括比较与分类、归纳和演绎、分析和综合、抽象和概括等。

小学低年级学生的思维虽然有了抽象的成分，但仍然是以具体形象思维为主。按照皮亚杰的理论，7～11 岁为一个年龄段，11 岁左右的儿童已经能够摆脱现实和表象的束缚，来思考可能的或假设的问题。很显然，此时的儿童已经具有科学思维能力，能进行假设、质疑、分析、演绎和抽象等复杂的思维活动。那么，科学课从低学级就开始引导学生用科学的思维方法参与活动，解决实际问题，将是促进学生科学思维发展、提升科学素养的良好途径。

二、培养科学思维的途径

在科学教学中，教师可以从以下几个方面入手培养学生的科学思维。

第一，读懂学生，关注已有的前概念，通过创设问题情境促使学生产生认知冲突，调动学生思维的积极性。如在观察鱼之前先安排“画”的活动，学生根据经验画常见的淡水鱼（鲫鱼）的外观结构，有的学生画的鱼没有鱼鳞，有的学生画的鱼没有背鳍，有的学生画的鱼没有腹鳍，即使画了背鳍、腹鳍，形状、数量也是有差异的。这些不完整的前概念让学生产生认知冲突，他们迫切想知道“鲫鱼到底长什么样”。这样，学生就能积极主动地参与活动，有效的活动能够促进思维的发展。

第二，在探究活动中为学生提供呈现证据并形成初步解释的机会。一年级的探究活动主要以观察比较为主，尽管比较简单，教师也要为学生准备恰当的材料，尽可能地启发学生运用已有的知识，对事物进行观察、比较、思考，寻找事物之间的相互联系，并对现象进行分析处理。这是一个长期的学习过程，在这个过程中可以不断促进学生科学思维的发展。

第三，帮助学生通过交流讨论，进行梳理和提炼，逐步形成新概念。一年级学生抽象概括能力和语言表达能力比较弱，还不能用准确的语言表述自己的发现或事物的特征。教师可以指导学生用简单的语言、符号、绘图进行描述和交流，重点在记录、语言表达的方式、语言词汇训练等方面进行指导，学生对事物的描述越精确，语言表达越流畅，思维才能越清晰地显现出来。

第四，帮助学生学以致用，拓展延伸。让学生带着问题走出科学课堂，运用所学的知识、方法解决拓展活动中的问题，开展小实验、小设计等创造性活动，能使学生的创新思维得到锻炼和发展。这项活动中、高年级的学生参与度会更高。

三、培养科学思维的具体指导方法

在一年级科学实际教学中如何培养学生的科学思维？教师可以依托新教材四大板块的呈现方式，围绕聚焦、探索、研讨环节展开说明，帮助学生搭建思维的“脚手架”。

（一）聚焦环节链接前概念

聚焦环节往往可以用一个问题导出话题，如教学“观察一棵植物”时，教师可以聚焦问题：“我们来观察一棵植物，怎样观察？”笔者下面将展示两位教师对问题的处理方式：

师1：我们来观察一棵植物，怎么观察？我们身上有很多感觉器官可以帮助我们观察。请同学们来说一说。（学生汇报感觉器官有眼、手、鼻子、嘴巴、耳朵）

师：对，我们就用这些感觉器官来观察一棵植物……

师2：我们来观察一棵植物，同学们以前肯定观察过，能不能给大家介绍你印象最深刻的植物？

生：西瓜。

师：为什么选西瓜？

生：因为我最近去过瓜田。

师：你能不能具体描述一下，很多同学都没去过呢。

生：西瓜是长在藤上的，绿色的。

师：长在藤上，绿色的，确定吗？你怎么发现的？

生：亲眼看到的。

师：是的，眼睛可以帮助我们观察，是我们身体重要的观察器官。刚才这个同学用眼睛观察到西瓜的颜色和形状……

我们发现第二位教师在聚焦环节中这个问题的指向是唤醒学生已有的经验，并且在这个基础上自然地进行了观察方式和观察内容的指导，如用看的方法，可以观察到植物的颜色和形状。一年级学生在菜场、公园、旅游区、花卉市场等场所都通过一些生活经历获得了浅显的有关植物的科学小知识。这些学生头脑里正确或不完全正确的，甚至是错误的信息可以称为前概念。换言之，一年级的学生进入科学课堂，是带着六七年的生活经历的，由于学生们的经历不同，对同一个问题的理解也是不同的，这些经验和差异也是宝贵的学习资源。因此，教师要关注聚焦环节，通过聚焦问题、链接前概念，让学生基于经验参与新的活动，并能在持续的学习活动中不断修正错误的认知，强化正确的认知，并学习新的技能。

（二）探索环节需要技术指导

科学新课标对1～2年级科学探究目标做了如下要求：在教师指导下，能利用多种感官，运用观察、比较等方式探究植物外部形态与生命特征。在教师的指导下，能用语言、图示等方法初步描述观察发现的有关植物的信息。这个阶段要通过培养观察和记录技能发展学生的科学思维。在这两项重要探究技能中经常需要这样的“纠错反正”。

1.观察的指导

观察是发现事物本质、解决问题的基本手段，能够将事物众多的属性中本质的东西找出来。那么，对于“观察”有什么技术指导呢？大部分一年级的学生认为，“观察”就是“看”，其实“看”只是“观察”的一种方法，我们还可以运用其他感觉器官，如手摸、鼻子闻等，或者使用工具，如放大镜、尺等来发现事物的特点。笔者在听课的时候，发现授课教师在黑板上贴出了眼睛、小手、鼻子、嘴巴等感觉器官的图片来引导学生多角度观察，但是活动结束后，学生的汇报形式还是比较单一。例如，当学生面对一盆植物时，学生的习惯首先是用眼睛观察，观察到的内容往往只是停留在“植物有茎，有叶”或“植物是绿色的”等非常浅表的层面，较少注意到更细小的特点，如茎叶的数量、叶的大小差异等。因此，指导学生会观察，帮助训练学生的观察力，可以发展学生分析比较等科学思维。下面笔者以植物单元的一个教学片段来说明：

师：同学们，观察这棵植物的茎和叶，你们认为可以怎么观察？

生1：可以用看一看的方法。

师：可以，“看”是一种观察方法，那看什么呢？

生2：可以看茎的颜色。

生3：可以看叶子的颜色，还有叶子有多少。

生4：可以看茎有多长。

师：如果想知道茎有多长，老师这里有工具。

（师展示尺）

师：还能通过看了解到什么？

生5：可以量量叶子的长，可以看看叶子上的花纹。

师：观察可不只是用“看”的方法，我们还可以借助其他的方法吗？

生6：还可以用手摸，用鼻子闻。

……

根据上述师生的交流，我们不难猜测学生在教师的指导下的观察活动更有效，他们的描述应该是具体的、整体的，如果教师只抛出一个“看”的方法不做具体引导，那么学生就很难建构一个相对完整而具体的植物概念。

2.科学绘图的指导

即使学生对植物的观察经过了教师的技术指导，有了相对整体的认知，但是要能正确地反映出来还是有一定难度的。一年级学生的识字量不大，也可以用绘图来记录。绘画是记录的一种方法，记录观察事物的细小特征，需要正确、真实、严谨的反映。一年级学生认知和表达不容易匹配，学生观察后记录的往往是想象中的植物，他们会根据想象给植物涂上鲜艳的色彩，如本来是细的绿色的茎，他们可能会画出大树般的粗壮的树干并涂上棕色；原本是锯齿状的叶子，他们会画成自己喜欢的圆圆的叶片。如此，再美观的画图也不是科学记录。有的教师觉得一年级的学生画不出什么，要降低要求。的确，低年级的学生，思维层次还比较低，教师的要求可以简单一点，但是科学记录要抓住事物特征，并正确如实地反映事物特征的这个要求是要坚持的，这也是训练学生把观察到的植物的特征通过思维转化再现的一个过程。当然，只强调要求，对一年级学生而言并没有多大帮助，模仿和引导是一种重要的学习方法和行为支持。教师可以展示植物学家或者动物学家的绘图笔记，和学生的卡通图做比较，让学生理解科学记录绘图作为研究记录的一种方式，要求真实、准确，并且可以图文结合，进行更清晰的描述。在实际指导时，教师要引导学生抓住事物特征，并在黑板上一步步演示如何把特征用线条表现出来。以“观察叶”为例，在“画一片叶”的活动中，教师把课前收集的树叶进行分类，选出特点明显的展示在实物投影仪下，通过“猜叶子”的活动吸引学生关注并参与探究，教师通过引导逐步地展示叶子特征：它是绿色的……它是椭圆形的……它的边缘像锯子一样……随着特征越来越具体，学生寻找的范围就越来越小，越来越准确，在接下来绘图时学生就更容易抓住事物的特点了。教师在黑板上画叶片，鼓励学生同时在纸上画，师生们一边讨论一边画。通过指导绘图，学生能获得绘图体验，并且意识到准确地画出物体需要仔细观察。

（三）研讨环节引导表达交流

科学新课标对1～2年级学生提出要求：在教师的指导下，能简要讲述探究过程和结论，并与同学讨论、交流。学生对事物的描述越精确，语言表达越流畅，思维才能越清晰地显现出来。低年级学生有一定的表达能力，但是受思维能力和词汇量的限制，描述时缺少顺序，不能清晰、完整地表达自己的观点。教师在课堂训练时要注意提问问题不能太宽泛，提问要简洁明了、指向性强。如“观察比较”中对4 个恐龙模型的比较，A 教师提问：“这4 个恐龙模型有什么不同？”B 教师提问：“这4 个恐龙模型，你能看出它们的大小、长短、高低不同吗？”B 教师的问题一目了然，能更好地帮助学生建立自己的语言系统。此外，教师可以根据问题帮助学生建立简单的语言模块，利用一些固定的句式，帮助学生建立从现象得到结论的科学思维。如“植物是活的吗？”研讨环节的问题：“哪些方面可以说明植物也是活的，塑料花是活的吗？”教师引导学生用“因为……所以……”“我观察到……所以……”这样的句式来交流。“在观察中比较”的研讨问题：“我们是怎样比较的？比较的结果是什么？”引导学生（比较恐龙模型）用“我们是这样比的……从高到矮是这样的……从长到短是这样的……”这些句式。此外，还可以用“我同意……因为……，我不同意……因为……”句式。遇到表述不清楚的学生，教师也要提供帮助，如“你是不是想表达这个意思”，然后让他自己再学着说一遍。无论是情感支持还是方法支持，都要有意识地训练学生用清晰的思维、科学的语言来表达观点。

表达是单向的，交流是信息互换的过程，尽管一年级学生不能很好地参与同伴交流，但是教师要时时提醒他们注意倾听。在倾听与表达中，只有学生之间的思维产生了碰撞，才能迸发出新的思维的火花。

学生早期的思维习惯影响着今后的科学学习，未来科技教育更注重实践应用、系统设计和创新，不仅要像“小科学家”一样探究，还要像“小工程师”一样解决实际问题。这就要求教师注重对学生思维能力的潜移默化的系统培养，发展他们的技能，提升他们的科学素养。