寻觅思维型探究教学路径

2022-11-01浙江舟山市普陀区沈家门第一小学

小学科学 2022年14期

◇林浩（浙江：舟山市普陀区沈家门第一小学）

一、思维型探究教学存在的问题

（一）对科学思维认识不足

小学科学课堂重视探究式教学，教师试图让学生在丰富的探究实践中获得概念认知与重新建构，而概念的建构离不开思维。很多教师对科学思维缺乏清晰的认知。2017 年版和2022 年版科学课程标准有了许多变化，其中2022 年版课标首次提出了“核心素养”导向，并将科学学科核心素养分为四方面：科学观念、科学思维、探究实践、态度责任。新增了“科学思维”，其余三个概念也进行了更新。课标制定组组长胡卫平教授也在解读新课标中多次提到：要认清探究式教学发展至今，表面上提的是探究，实际上关注的是思维。

（二）对学生思维水平关注不够

1～2 年级的学生以具体形象思维为主，而5～6 年级学生则处于具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡阶段。小学生的思维特点决定了其在观察和认识事物过程中，习惯以知觉主导思考，缺乏运用比较、分析、推理、联想等思维方法进行科学学习的习惯。而教师在教学备课中往往会忽视这方面的准备，对于学生所处的思维水平认识是比较模糊的。

（三）对发展思维教学认识模糊

由于很多科学教师本身对科学思维的形式和方法并不熟悉，导致在很多科学课堂教学中，动手实践活动丰富，却忽视了活动背后思维层面的设计，以至于学生的科学探究流于表面，缺少了思维的发展。

二、寻觅思维型探究教学路径

（一）利用板书帮助学生运用思维模型

板书作为课堂教学设计中的重要组成部分，具有提纲挈领的作用。一方面板书突出了教学的重难点，使整节课的科学概念框架一目了然；另一方面板书还可以作为提炼思维模型的支架工具，通过层次性、结构性地呈现板书内容，帮助学生在梳理过程中掌握和运用一些基本的思维模型。

1.有序呈现板书，让学生学会分析

教师在设计板书时，除了要设计整个板书的内容、结构外，也要设计板书内容的呈现次序及其在教学中的呈现时间。通过板书呈现的先后顺序，带领学生经历观察现象—分析现象—解释现象的过程，逐步培养学生学会运用分析的思维开展科学活动。如在二年级下《测试反应快慢》一课中，教师可以借助几个主要活动有序呈现板书，以“翻拍手游戏”聚焦感官运用，引出关键在于反应能力；以“抓住尺子次数”指导反应能力的测试，并认识到反应有快慢；以“统计测试分数”进一步测试反应快慢，并使学生意识到训练可以提升反应能力；最后以“大脑功能”解释反应功能的原理，提升学生对人体器官协调发展的认知。以几项主要活动为主线，使学生不仅学会观察器官和运用器官，更能通过教师板书的提示，运用思维分析器官和解释器官。

二年级学生的思维仍处于具体形象思维阶段，所以教师在设计本课时，要着重关注主要活动的设计，使学生有充分的活动体验。板书的价值在于帮助学生理解每一个活动背后的意义，并且可以通过这样的形式强化学生在今后活动中建立运用分析思维解释活动现象的科学习惯。

2.结构排布板书，让学生掌握正反思维

传统的线性板书格式呆板，内容上也是侧重知识点的记录，缺乏科学思维的浸润与梳理。通过有结构地排布板书，不仅可以呈现概念之间的联系，更重要的是传达一些科学思维方法的运用。

如五下《温度与水的变化》一课，学生在主要活动中要经历加热和撤去加热两个阶段，观察水温变化和沸腾情况。这个过程其实就是在通过搜集数据来佐证热量变化（有无火加热）直接影响水的温度变化这一观点，而这两个阶段其实是运用正向和反向的思维方法来达到论证目的。在本课的板书中，教师主要设置两条线：一条是水的形态之间的转变；另一条是热量、温度和物体形态变化之间的关系。学习过程试图以第一条线为活动载体，通过不断观察和分析来收集证据，并判断和解释主要概念：热量变化导致了物体温度变化，而物态变化取决于温度。教师在主要活动中通过提炼正向和反向的思维方法，并借助板书呈现，帮助学生理解和掌握活动中的思维方法。

（二）利用记录引领学生思维历程

考虑到小学生的思维特点和科学课探究实践的性质，学生探究活动中的记录显得尤为重要。记录的形式和内容都需要基于学生现有的思维水平和课程的教学目标，精心设计。好的活动记录设计，既可引领学生更好地完成实践活动，也可在对接核心概念的同时，聚焦思维历程。

1.在记录单中体现信息价值

记录单是科学实验中常用的记录工具，教师会根据对不同年级学生的学情分析来设计记录单的记录形式和记录要求。比如1～2 年级的实验记录单，常常以画一画和勾一勾的形式进行观察和选择的记录，3 年级以后则慢慢以数据、文字和图画等多种形式记录观察对象或现象，并要求在分析的基础上进行归纳与总结。但很显然，记录单的功能不仅限于此，它在某种程度上也可以说是学生的思维在活动过程中的外显。那么逆向思考，是否可以通过记录单的设计引领学生思维的历程呢？

在《温度与水的变化》一课的教学中，教师首先引导学生关注火（热量）与水形态变化的关系，并基于此设计相关的验证实验进行佐证。此时，教师可以将学生需要观察和记录的加热中的现象用“信息收集”与“观点佐证”的形式加以呈现，要求学生在实验观察中尽可能地收集关键信息，并有意识地分析这些信息，判断哪些信息与自己的假设（观点）相关联。

同样的设计思路也可以运用到其他记录单的设计上。如教学《声音是怎样产生的》一课时，学生对于尺子和皮筋的振动有了感官上的认知，而这种体验实际上是为收集“声音是由物体振动产生的”这一观点的证据而进行的，所以教师可以在设计记录单时，就强调观点假设与证据收集，要求学生关注收集证据，并借助画出几种物体的振动现象和比较几种物体的振动共性进行汇报论述。

2.借趋势图进行推理分析

记录单本身就是学生活动的一种思维痕迹，学生根据记录单汇报的过程就是运用思维进行整理分析的过程。怎样让分析的过程更清晰，并且有助于学生据此进行横向比较或纵向发展推理？目前已有很多思维可视化设计的相关研究，比如观察图、概念图、思维导图等的设计与运用策略，都是为了更好地帮助学生梳理概念的产生或联系，从而实现思维的发展。

在五下“温度与水的变化”和二下“测试反应快慢”的探究活动中，学生都需要记录一串连续的数据，而数据的分析直接关系到学生对本课核心概念的理解程度。如在“水温变化折线图”中，烧杯里的水经历了加热与停止加热，水温的变化趋势可以非常清晰地呈现出热量与温度之间的关系。学生可以很好地理解两者的联系，并学习如何推断接下来水温的变化。教师可以提问引导学生：如果把烧杯放进冰块里，水的温度会如何变化？此时学生就可以根据已经掌握的概念进一步推理分析。同理，在“测试反应快慢”实验中，以两人一组进行反应快慢的测试，利用类似折线图的点状记录方式，既能反映出两人反应水平的高低，又反映了个体在训练后反应水平得到提升的趋势。

（三）利用对话培养学生思维品质

胡卫平教授在《科学思维培育学》一书中提出：科学思维的品质是在学习研究的过程中逐渐形成和发展的，其主要包括思维的深刻性、灵活性、批判性、敏捷性和独创性五个方面。在小学科学的课堂教学中，板书、记录单、实验材料等均可以作为学习支架，辅助学生在探究活动中实现思维品质的提升。但值得注意的是，师生、生生之间的对话，相比于这一类学习支架来说，显得更为灵活机动。从表现形式上看，对话更像是思维发展的动态呈现。

1.问题对话：建立概念通道，培养思维深刻性

教师的问题链作为课堂对话的常用教学策略，常常可以引导学生从局部走向整体，加强主要概念之间的联系，实现思维品质的提升。如《温度与水的变化》一课，主要概念包括：“热量变化导致了物体温度变化”和“物态变化取决于温度”。对于学生而言，容易观察到的是水温的变化和水升温过程中的现象，而如何建立起形态变化、温度变化、热量变化几个概念之间的联系，就需要借助教师有层次、有指向的问题链加以引导。比如，教师可以设计这样几个问题来递进概念关系：水在什么时候变成水蒸气？是什么让水持续升温直至沸腾？这种能力是什么？从哪里来？

尽管问题链都是多个问题的组合，但教师心里要明确这一组问题都是指向同一个核心概念的，本质上是要解决一个大问题。只不过教师要基于学生原有的概念认知水平和理性思维水平进行问题的分解，通过问题链的形式放慢脚步，用有逻辑的思维提问帮助学生走向最佳发展区。

2.情境对话：激活概念迁移，培养思维灵活性

从思维品质的灵活性方面来看，它要求学生能从不同方面、不同角度思考问题，并善于将所学概念进行有效的正迁移，即思维迁移能力。课堂教学时间有限，教师在组织学生完成实践和研讨后，往往以拓展问题的形式留给学生思考。这虽然能在一定程度上延续学生的探究兴趣，但也容易流于形式，造成走过场的局面。

在《温度与水的变化》一课结尾，教师可以在梳理总结的基础上进一步联系生活中的热学现象，在与全班学生简单有效的对话中继续思考，既是从整体上与能量大概念的对接，也可以让学生在情境中迁移所学，进一步掌握热学现象中的基本规律。