核心素养下小学科学思维能力培养策略分析

黄 燕

《义务教育科学课程标准》明确指出“科学教育是立德树人工作的重要组成部分”,小学阶段作为开展科学教育的基础阶段,要契合学生的身心发展特点,通过科学教师激发并保护学生的好奇心、求知欲,培养其科学精神、创新意识,引导其从科学的角度认识世界、在自己能力范围内尝试改造世界。核心素养不仅要求教师通过教学、引导,让学生掌握学科知识、学习能力,还要从意识层面、素养层面入手,使学生的个性得到解放和发展,培养其创新意识与创造能力。小学科学思维能力是学生通过科学学习获得并对其成长、人生发展具有重要意义的一项能力。持续加强思维训练,是教师培养学生科学思维能力的关键方法,从而为学生全面发展奠定基础。

一、 科学思维能力概述

科学思维即“科学逻辑”,思维的逻辑性是其基本特点。科学思维是人脑中形成的一种可运用科学知识认识活动、加工处理感性认识材料的理论体系。科学思维是人们在实践中形成的,是实践的产物。

人脑是思维的载体和器官,人通过感官认识世界、获取外界信息,并在脑海中对其进行加工,结合自己的人生经历,对信息进行个性化加工,从而形成思维。科学是实践的产物,具有辩证统一性、归纳演绎性,科学思维产生于真实的社会情境中,具有真实性、辩证性和统一性的特点。因此,科学思维的前提是人们掌握一定的科学知识,并从科学知识的角度看待万事万物,从而形成符合科学规律的思维。

二、 核心素养对小学科学教学提出的要求

“探究”是小学科学课程的基本理念,教师通过设置活动、鼓励和引导学生进行实践探究,能够有效培养学生的科学素养。科学素养是将核心素养培养要求落实到小学科学课程育人环节的关键点,即核心素养要求小学科学教师要以培养学生的科学素养为教学重要任务。核心素养要求小学科学教师采用适当的方法,根据学生的认知规律、身心发展、学习兴趣,给予其相应引导,促进学生积极探索,培养其实事求是、勇于探索的精神品质,将小学科学教育始终放在比较重要的地位。

一方面,培养学生的探究能力,是教师通过引导,强化学生对科学知识的学习、掌握度,为其科学思维形成与发展奠基的重要前提。因此,在核心素养的要求下,小学科学教师要在教材分析、学生分析和目标分析的基础上,选择契合学生兴趣点、满足其需求的最佳教学方法,以实践类活动,引导学生主动学习科学知识,巩固其学习成果。在培养学生探究能力的基本要求下,科学教师以学生好奇心为基础,增强学生对身边事的好奇心,从而激发学生的探索欲望。教师可设计组织实践类活动,以自由的空间和充满趣味性的活动,激励学生进行自主探索、合作探究。例如,在教科版小学二年级上册《土壤——动植物的乐园》课堂教学环节,教师可以将学生带出教室,走到校园的自然环境内,每个小组的学生自行选择一块土壤,观察并记录土壤中植物的种类和数量、土壤中的动物等。学生进入一个新的环境,对环境内的一切充满了兴趣,教师将科学实践活动与自然环境结合在一起,能有效引导学生从科学角度观察土壤,了解土壤与动植物之间的关系,培养并增强其探索兴趣和探究能力。

另一方面,学生科学素养的培育是核心素养对小学科学教师提出的根本要求。核心素养要求下学生应具备的科学素养为:崇尚真知、理性思维、勇于探究。因此,小学科学教师要以此为基本任务,将科学素养培育工作贯穿科学教学全程,通过优化教学方案、创新教学方法,充分利用课堂的每一分钟,通过知识的多样化输入、引导思考,激发并逐步强化学生的科学思维意识,促使学生灵活运用科学知识,解决生活、学习中遇到的问题。

三、 核心素养下小学科学思维能力培养的重要性

科学思维是人脑内形成的加工、处理事物的一套体系,在引导学生全面认识世界、科学分析并高效解决问题方面发挥着重要的作用。自“核心素养”这一概念被提出以来,对各学科教师均提出了相应的要求,教师要从传统的以知识教学为主的育人认知中摆脱出来,全面关注学生的知识学习、认知发展、学科能力与素养,高度关注学生学习与发展的全面性。核心素养指导下,小学科学课程教学模式与教学方法得以更新,师生身份发生转变。

(一)摆脱认知限制,关注全面成长

核心素养培育任务对教师提出了新的要求,对于小学科学教师而言,要将培养学生的科学素养贯穿课程教学全程。教师以完成教学以及育人任务为目标,育人任务的更新促使教师及时改进教学计划、方案,以任务驱动其不断探究更为有效的教学方法。能力是核心素养的构成部分,学生通过科学学习所能获取的能力主要为探究能力。核心素养驱动教师以培养学生的探究能力为育人方向,摆脱育人的固有认知,启发学生科学思维、培养探究能力,关注学生知识、意识、思维、能力和素养的全面发展。结合社会对人才的需求变化分析可知,社会更加需要复合型人才,更加关注人才的全面性。科学教师从小学阶段入手,改变育人认知,通过素养培育,为学生全面发展、满足未来人才需求奠定基石。

(二)创新教学方法,组织实践活动

基于核心素养这一育人任务,小学科学教师需要对原有教学方法进行不断创新,选择最佳教学方法,构建现代教学课堂。小学科学涉及大量与自然、生活有关的知识,这些知识具有较强的可实践性、可探究性,且教师通过实践教学,往往能取得更好的育人效果。换言之,从教师方面来说,核心素养驱动其对原有的以知识为主的教学方法、教学模式进行调整,设计、组织多样化实践类科学活动,创新教学方法,以活动激发学生的参与兴趣、探究欲望,引导其在活动中通过思考、对脑海中的科学知识进行加工处理,启发科学思维,为其科学思维能力的发展做好充分的认知准备工作。

科学教师在核心素养育人任务的要求下,以立体化的形式呈现二维化的科学知识,实践活动、情境课堂等均能有效激发学生的学习兴趣,激发其学习主动性和能动性,往往能取得事半功倍的育人效果,并让学生获得快乐的探索学习体验,培养其对科学的兴趣。例如,在教科版四年级下册《植物的生长变化》教学环节,教师根据教材内容设计“凤仙花种植”的实践活动,以活动参与强化学生对“植物生长过程”的认知程度,让学生正确地认识自然界。首先,教师借助多媒体设备播放种子种植的基本流程。其次,教师将学生划分为几个种植小组,每个小组分发学生数量两倍的种子,教师带领学生在校园中选择一块闲置土壤,将种子种到土壤中,稳定供给其水分、肥料等,持续观察种子破土出芽、生长的过程。最后,教师组织学生分享自己的种植成果,以种子种植的实践活动强化学生对植物生长这一自然过程的认知程度。

四、 核心素养下小学科学思维能力培养策略

小学科学教师培养学生的科学思维能力,不仅是核心素养对其提出的育人要求,也是社会人才需求对学校育人的要求反馈。小学科学教师作为教育初级节点落实素质教育任务、科学教育的主体,在小学科学课程教学环节,应重点关注学生的科学学科素养、科学核心素养,即科学意识、科学思维以及能力,以培养学生的科学思维能力为方向,通过与学生进行有效沟通,了解学生对科学知识的获取需求,教授给其科学思维训练发展的方法;创设立体化教学情境,激发学生科学学习、活动参与兴趣;挖掘身边的科学素材,将其用于课堂教学环节,构建课上+课下的协同育人模式。

(一)进行良好沟通,有效教授科学思维方法

语言与思维之间具有密切的关系,在语言交流的过程中,教师能够透过分析学生的语言逻辑程度,了解其思维水平,并直接了解学生对科学知识的学习兴趣、需求。教师依据学生的兴趣、需求设计教学方案、开展教学工作,能够高效地获得良好的教学效果。因此,教师要加强与学生之间的语言沟通,建立良好的沟通关系,并逐渐从语言沟通过渡到思维交流层面。

首先,教师要认识到自己与学生身份的平等性,与学生进行友好、平等的交流,了解学生需求,引导学生加工已经学到的科学知识,形成自己独到的认知和见解,在科学探索中,表达和验证自己的见解。以《植物的生长变化》为例,教师在带领学生认识种子的基础上,提出问题:“你能根据自己在生活中的观察,讲述种子生长成一株植物的过程吗?”学生可根据在生活中观察到的家长种花的过程或相关视频,回忆讲解植物生长的过程。在这一过程中,教师要给予学生正向鼓励,营造积极活跃、平等对话的课堂氛围。其次,由于自身认知的限制,学生科学思维的发展较为缓慢。教师要在了解学生认知规律和特点的基础上,直接教授给学生科学思维的方法,并指导其学会运用科学训练方法,让学生在教师的专业指导下,获得并逐步强化科学思维的能力。分析与综合、比较与分类、抽象与具体是小学科学思维的三大主要方法。教师可结合教材科学知识,引导学生从生活的具体事物中寻找该知识点,分析科学知识的具体运用,总结科学知识,在具体现象中分析科学知识。最后,教师将科学思维方法融入教学课堂,指导学生灵活运用的几种方法,使其科学思维与能力得到有效训练。以《种子的传播》为例,教师在白板上展示几种植物的种子,如莲藕、苍耳、桃核、蒲公英、凤仙花,提出问题:“根据几种种子的外形,尝试分析其种子传播的方法。”学生观察种子图片,总结植物的传播方式,并将同一传播方式的植物归为一类,对应分析种子的特点及其传播方式,系统了解植物种子传播的几种方式。

学生总结植物种子的传播方式,不仅能了解几种植物的播种方式,还能从科学的角度感知自然界的神奇之处。如樱桃、桃子等植物的种子由甜美、可口的果实包裹,吸引动物食用,动物则成为种子的携带者;苍耳的种子上布满倒刺,动物经过其身体上会沾满苍耳,苍耳则借着动物的移动,传播到各处,在各处播种;蒲公英的种子轻,像一把小伞一样,待到种子成熟,自然界的风会让它的种子向四处传播……在人为传播之前,自然界早已形成了植物种子传播的一套体系。学生从科学的视角看待自然界植物、动物的各种行为,在感慨自然界伟大与神奇的同时,还能逐步养成从科学视角看待万事万物的良好习惯,掌握科学思维方法,从而全面地了解真实的自然界以及人类社会。

(二)创设教学情境,思维训练贯穿课堂全程

学生学习知识、养成习惯,需要一定的兴趣参与和情感参与。因此,小学科学教师要有效培养学生的科学思维能力,就不能忽视学生情感的调动与融入,即教师可通过激发学生兴趣、增强学生的情感体验,拉近学生与科学知识之间的关系,将学生对知识的好奇心无限放大,引导学生自主探索科学知识、了解事物的基本原理。教师可在教学课堂渗透真实事例,并以此为核心,创设立体化教学情境,以情境激发兴趣,并将思维训练贯穿科学课堂教学全过程。

以教科版五年级上册《地震的成因及作用》教学为例,学生经过前两个章节的学习,已经基本了解地球的内部结构和表面地形地貌等地理知识,但是学生要了解地震的成因以及相关知识,仍旧面临较大的难度。鉴于此,教师可从情感载入的角度入手,以情感连接的建立,让学生在真实事件中,认识地震的危害,从而主动探索地震的成因。首先,教师提出问题:“同学们,你们经历过地震吗?你了解地震吗?”初步了解班级学生对地震的了解程度,从生活实际的角度来说,部分学生对地震已经具备了一定的认识,并不是一无所知,但是不能系统地表述地震的成因。其次,教师选择历年来地震危害较大的地区,如玉树、唐山、汶川,借助多媒体教具,播放当地的自然美景,让学生感受当地自然环境之美的基础上,播放大地震后,当地断壁残垣的现场图以及伤亡数据,让学生形成心理与情感上的共鸣、同理心,增强学生的情感体验。在情感的引导下,学生能够全身心投入知识学习,了解地震成因。最后,教师可通过提出适当的问题,引导学生思考并训练其科学思维能力。

(三)挖掘生活素材,拓宽思维能力培养范围

科学思维能力的培养并不是一蹴而就的,往往需要师生投入大量的时间。因此,教师不仅要关注课堂教学环节学生思维能力的训练,还要重点培养学生学以致用的能力,引导学生自觉在生活中运用科学知识解决问题,将思维训练与能力培养延伸至日常生活中。在延伸教育过程中,教师要充分利用课堂时间,结合生活中的实际案例讲解科学知识,以潜在的形式强化学生科学生活化意识,培养其以科学知识解决生活问题的习惯。

例如,在教科版四年级上册《运动与力》单元教学环节,教师就“让处于静止状态的物体运动下来,需要给它施加一个力”这一理论,带领学生回忆足球运动中,让足球动起来的必要工作,即一名运动员踢足球,给其一个力,让原本处于静止状态的足球运动起来。教师提出问题“若不给予足球一个力,那么足球处于什么状态?”在实例的举证下,学生对生活的关注度增强。此外,教师还可为学生提供更多科普类书籍,拓宽学生的科学视野。

五、 结论

在核心素养背景下,小学科学教师要将科学素养培育要求贯穿科学教学始终,系统培养学生对科学的探索欲望、学习兴趣,促进其科学思维启蒙、训练与发展,为培养学生的科学素养奠定基石。小学科学教师要全面认识核心素养对其提出的育人要求、对培养小学生科学思维能力的重要性,从友好沟通、思维方法传授、情境创设、生活素材运用等方面入手,引导学生树立科学意识,启蒙、培养并逐步强化其科学思维能力,引导学生从科学的视角观察、认识世界,以科学知识指导其正确认识并参与社会生活,提高其思维能力、生活能力和问题分析能力。