基于科学思维的小学科学教学探析

摘 要：为解决小学科学教育中缺乏对科学思维培养的问题，文章首先探讨了基于科学思维的教学设计对小学科学教育的重要性，其次，分析了传统教学方法在科学思维培养方面的不足之处，并提出了一系列具体措施。通过引入实验探究、激发好奇心、强调实践应用、培养批判性思维等教学策略，实现了对学生科学思维能力的有效培养。文章结果可为相关教育从业者提供实践参考，以促进小学科学教学質量的提升。

关键词：科学思维；小学科学；教学设计

中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2023）46-0019-04

一、 引言

小学科学教育在培养学生的科学思维能力和科学素养方面起着重要作用。然而，传统的教学方法往往注重知识的灌输，缺乏对科学思维的培养。因此，越来越多的教育者开始关注如何在小学科学教学中引入基于科学思维的教学设计。基于科学思维的教学设计强调培养学生探究、观察、推理和解决问题的能力，使他们成为主动学习者。这种教学设计侧重于发展学生的科学思维过程，如提出问题、构建假设、设计实验、收集数据和得出结论等。通过实践和实验，学生能够深入了解科学原理，培养批判性思维和创造性解决问题的能力。

二、 基于科学思维的教学设计对小学科学教育的重要性

基于科学思维的教学设计对小学科学教育具有重要性，它不仅能够培养学生的科学素养和科学思维能力，还能激发他们的兴趣并提高他们的学习成效。下文将详细说明基于科学思维的教学设计在小学科学教育中的重要性，并阐述其对学生的影响和益处。

首先，基于科学思维的教学设计可以帮助学生掌握科学知识。传统的教学方法往往侧重于对知识的灌输，学生只需被动接受。然而，这种被动接受的学习方式并不能真正加深对科学原理的理解和记忆。相比之下，基于科学思维的教学设计鼓励学生主动参与学习过程，通过实践、观察、实验和推理等活动，帮助他们深入理解科学知识。例如，学生可以通过设计实验来验证某个科学原理，通过亲身实践获得更深刻的理解。

其次，基于科学思维的教学设计能够培养学生的探究精神和问题解决能力。科学思维注重提出问题、构建假设、设计实验并得出结论的过程。通过引导学生进行探究性学习，能够培养他们的批判性思维、逻辑推理和解决问题的能力。这种培养方式使学生不仅能够应对科学领域的挑战，还能在其他学科和现实生活中运用这些技能。例如，在小学科学课堂上，教师可以提供一个实际问题，让学生基于科学思维进行调查和解决，从而培养他们的解决问题能力和创新思维。

再次，基于科学思维的教学设计可以激发学生对科学的兴趣和热情。传统的教学方法往往将科学知识呈现为枯燥的事实和公式，缺乏吸引力和趣味性。相反，基于科学思维的教学设计通过实践和实验活动，让学生亲身体验科学探究的魅力和趣味。学生能够通过自己的观察和实验结果，发现科学的奥秘和规律，进而产生对科学的浓厚兴趣。这种积极的学习体验不仅能够提高学生的参与度和积极性，还有助于培养他们终身学习的意识。

此外，基于科学思维的教学设计对学生的综合发展具有积极影响。科学思维强调逻辑推理、数据分析和问题解决等能力的培养，这些能力不仅在科学领域中有用，也在其他学科和现实生活中具有广泛的应用。通过培养学生的科学思维能力，他们可以更好地应对复杂问题，培养批判性思维和创造性解决问题的能力。这将为他们未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。

最后，基于科学思维的教学设计在小学科学教育中具有重要性。它不仅能够帮助学生掌握科学知识，培养探究精神和问题解决能力，激发学生的兴趣，还能促进学生的综合发展。因此，在小学科学教学实践中，教育者应该充分重视科学思维的培养，积极引入基于科学思维的教学设计，为学生提供更丰富、有趣和有效的学习体验。

三、 传统教学方法在科学思维培养方面的不足之处

（一）被动学习

一是缺乏自主学习：传统教学方法往往促使学生扮演被动的接受者角色，他们只需要接受教师所提供的信息，并记忆和重复。这种模式限制了学生的自主学习能力的培养，他们无法根据自己的需求和兴趣主动获取和探索新知识。

二是限制创造力和批判性思维：被动学习使学生缺乏对科学问题的深入思考和质疑的机会。他们习惯于接受教师给出的答案，缺乏提出自己的观点和解决方案的能力。这样就限制了学生的创造力和批判性思维的发展，他们难以独立思考和解决实际问题。

三是忽视实践和应用：被动学习强调的是理论知识的传授，而忽视了实践和应用的重要性。学生只是被告知科学原理和概念，而很少有机会亲自进行实验和观察，或将所学的知识应用于解决实际问题。这种情况下，学生难以真正理解和运用所学的科学知识。

（二）缺乏实践应用

一是知识理解欠缺：仅仅通过听讲和记忆科学知识，学生很难深入理解和掌握。缺乏实践应用意味着学生无法将所学的知识与实际情境结合，无法亲身体验和观察现象，从而难以真正理解科学原理的实际运作方式。

二是缺乏问题解决能力：科学思维要求学生能够运用所学的知识和方法解决实际问题。然而，传统教学方法往往将科学知识呈现为已知答案和事实，而忽视了让学生尝试解决问题的机会。这样会限制学生的问题解决能力和创新思维的培养。

三是缺乏探究精神：科学思维强调提出问题、构建假设和进行实验验证的能力。然而，在传统教学中，学生很少有机会自主提出问题、设计实验和进行探究。缺乏实践应用使得学生无法培养探究精神和主动学习的态度。

（三）缺乏批判性思维培养

一是缺乏质疑意识：传统教学往往强调教师的权威性和正确答案，学生被鼓励接受教师所传授的知识，而较少被鼓励提出疑问。这种模式抑制了学生发展批判性思维和质疑现有观点的能力。

二是依赖记忆与重复：传统教学往往要求学生背诵和记忆大量的知识点，而较少鼓励他们理解和掌握概念的本质。这种模式限制了学生批判性思维的发展，他们往往只关注于遵循预定的答案和程序。

三是缺乏证据分析：传统教学往往没有提供足够的机会让学生分析和评估不同观点之间的证据。学生缺乏对科学现象进行观察、实验和数据分析的经验，无法培养批判性思维和判断能力。

传统教学方法在科学思维培养方面的不足之处是忽视了学生主动思考、质疑和评估的能力，限制了他们批判性思维的发展。

四、 基于科学思维的小学科学教学设计的有效路径

（一）引入實验探究

在基于科学思维的小学科学教学设计中，引入实验探究是培养学生科学思维的重要路径之一。以教科版科学教材五年级上册中第一单元《光》中第2节《光是怎样传播的》为例，可以通过以下步骤和活动来引入实验探究：

教师可以提出一个问题，例如：“我们平时看到的光是如何传播的呢？”这个问题可以激发学生的好奇心，启发他们思考和探索。教师可以展示一些与光传播相关的现象或图像，让学生观察并描述他们所看到的现象。学生可以通过观察和讨论，形成初步的理解和猜想。教师可以引导学生提出关于光传播的假设，例如：“光是沿直线传播的”“光可以穿透透明的物体”等。学生可以根据自己的观察和经验，提出不同的假设。

同时，教师与学生一起讨论如何设计实验来验证各种假设。例如，学生可以使用简单的实验器材（如手电筒、半透明材料等）来观察光的传播，然后思考如何准确测量和记录实验结果，并按照设计好的实验步骤进行实验。他们可以观察光线在不同材料中的传播情况，记录实验过程和结果。学生根据实验结果进行数据分析和总结。他们可以比较不同假设下的实验结果，并得出结论。例如，他们可以发现光沿直线传播、光能够穿透透明的物体等。

（二）激发好奇心

在基于科学思维的小学科学教学设计中，激发学生的好奇心是重要的一环。以教科版科学教材五年级上册中第一单元《光》中第5节《认识棱镜》为例，以下是一种教学设计，旨在激发学生的好奇心：

教师可以提出一个问题：“当我们透过一个棱镜看东西时，为什么会出现颜色分散的现象呢？”这个问题能够引起学生的好奇心，激发他们思考和探索。同时，教师可以向学生展示一些关于棱镜和颜色分散现象的图片或实物，让学生观察并描述他们所看到的现象。学生可以通过观察和讨论，初步了解棱镜的形状、颜色分散现象等。同时，教师可以引导学生提出关于颜色分散现象的假设，例如：“或许棱镜表面有特殊的材料导致光发生改变”，以此引导学生根据自己的观察提出不同的假设。再由教师与学生一起讨论如何设计实验来验证各种假设。例如，学生可以使用一个光源、棱镜和白色屏幕来进行实验。他们可以尝试不同角度和位置的光线照射到棱镜上，观察颜色分散的现象。实验过程中，学生可以调整光源和棱镜的位置，观察颜色分散现象，并记录实验过程和结果。学生根据实验结果进行数据分析和总结。他们可以比较不同假设下的实验结果，并得出结论。

通过以上实验探究的过程，学生参与了科学思维的各个环节，从而激发了他们的好奇心。他们提出问题、观察和思考、提出假设、设计实验、进行实验、分析和总结。这样的教学设计有助于培养学生的批判性思维、观察力和实验能力，同时激发他们对光学现象的好奇心和求知欲。

（三）强调实践应用

在基于科学思维的小学科学教学设计中，强调实践应用是培养学生实际应用科学知识和技能的重要路径之一。将教科版科学教材五年级上册中第二单元《地球表面的变化》中的第3节《地震的成因及作用》融入教学设计中，可以通过以下步骤和活动来强调实践应用：

一是引入问题：教师可以提出一个问题，例如：“什么是地震？它是如何发生的？”这个问题能够引起学生的兴趣，激发他们思考和探索。

二是知识探究：教师可以引导学生阅读相关的教材内容或观看相关的视频，从而了解地震的成因和作用，利用教材、视频中的内容，教师可以向学生提供简明扼要、易于理解的信息，让学生建立起初步的知识框架。

三是实践活动1：模拟地震造成的影响。学生分组进行实践活动，模拟地震对环境和建筑物的影响。学生可以使用模型或简单的材料，例如沙土、积木等，构建小规模的建筑物。然后，他们可以用不同强度的震动来模拟地震，观察建筑物的倒塌情况，并记录实验结果。通过这个实践活动，学生可以直观地了解地震对建筑物和环境的破坏作用。

四是实践活动2：制作简易的地震仪器。学生可以分组制作简易的地震仪器，例如简易测震仪或震动传感器。学生可以使用一些常见的材料，如弹簧、线圈、纸板等，根据设计原理搭建地震仪器。然后，学生可以在不同条件下进行实验，观察并记录地震仪器的反应。通过这个实践活动，学生可以体验到地震检测和测量的实际过程。

五是应用探究：教师引导学生讨论地震对社会和人类生活的影响，并以小组形式进行应用探究。学生可以选择一个实际的地震事件，了解该地震对当地社区、经济、环境等方面造成的影响，以及人们采取的防灾减灾措施。学生可以展示他们的调查结果，并就如何增强地震灾害预防意识和应对能力进行讨论。

通过以上实践应用的活动，学生将不仅仅是被动地学习地震的知识，而是亲身参与实验和探究，并将所学的知识应用到实际情境中。这样的教学设计有助于培养学生的实践能力、问题解决能力和团队合作精神，同时加深他们对地震的理解和认识。需要注意的是，具体的教学设计需要考虑学生的年龄和认知水平，保证活动的安全性和教学效果。教师还可以根据学生的兴趣和实际情况进行适当的调整和扩展。

（四）培养批判性思维

教师可以引导学生提出问题，激发他们思考和质疑现有的知识或观点。这些问题可以是关于实验结果的解释、科学原理的适用性或不同观点之间的冲突等。通过面临问题和挑战，学生被迫思考和寻找合理的解释。通过鼓励学生提问，可以激发他们的好奇心和思辨能力。教师可以使用开放性问题引导学生进行讨论和探究，促使他们思考问题的不同角度和解决途径。同时鼓励学生进行观察和数据收集，并提供充足的机会来沉思和分析所观察到的现象。通过直接观察和收集实验证据，学生可以建立自己的认知，并从事实出发进行推理和分析。

学生需要学习如何进行推理和解释现象。教师可以教授一些基本的科学推理技巧，例如因果关系的分析、比较和对比、类比和归纳等。学生可以应用这些技巧来解释他们观察到的现象，并提出合理的论证和解释。教师可以引导学生使用批判性思维工具，如SWOT分析、因果图、决策矩阵等，帮助他们系统地分析问题和评估不同的解决方案。这些工具可以培养学生的逻辑思维、问题解决和决策能力。此外，教师还可组织学生参与实验和探究活动，以此培养学生的批判性思维。他们可以设计实验来验证假设、比较不同条件下的结果，并对实验过程进行分析和评估。通过实验和探究，学生将面对问题、提出假设、收集数据、分析结果，并从中得出结论。最后，教师可以组织小组或全班讨论，鼓励学生表达自己的观点，并与他人进行思想交流和辩论。探究活动或课堂讨论中，教师可以设立科学论证的环节，鼓励学生就某个科学观点或结论进行争论。通过参与科学争论，学生能够学会提出证据、进行论证，并根据论证的质量来评估和修正自己的观点。在这样的环境中，学生需要提供合理的论据来支持自己的观点，并接受他人的质疑和挑战。教师可以布置开放性的问题或挑战，鼓励学生提出多种可能的解决方案，并评估这些方案的优缺点。这样可以培养学生的宽容性、尊重他人观点的能力，并激发创新思维。此外，教师应鼓励学生反思自己的学习过程和思维方式。学生可以通过回顾实验过程、讨论结果，思考他们的假设是否成立，哪些因素可能影响了实验结果。同时，学生可以思考他们在学习中的困惑、發现和改进，以及如何运用科学思维来解决问题。

通过以上路径，学生将逐渐培养批判性思维的能力，包括质疑权威、观察和收集证据、分析推理、进行实验和探究、参与讨论和互动，以及评估和反思。这些技能将使学生成为积极的科学思考者，能够在解决问题和面对挑战时运用批判性思维。

五、 结论

综上所述，基于科学思维的小学科学教学设计是一种有益且有效的教学方法。它不仅帮助学生掌握科学知识，还培养了学生的探索精神、逻辑思维和问题解决能力。通过引导学生进行实践和实验，他们能够亲身经历科学研究的过程，加深对科学的理解。在未来的研究中，可以进一步探讨如何设计和实施基于科学思维的教学活动，并评估其对学生学习成效和科学思维能力的影响。总之，基于科学思维的小学科学教学设计有助于激发学生的学习兴趣和科学探索精神，为培养未来科学家和创新者奠定了坚实的基础。通过不断研究和改进，可以不断完善这种教学方法，进而不断提高学生的科学素养和创造力。

参考文献：

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作者简介：李文霞（1974～），女，汉族，甘肃甘谷人，甘肃省酒泉市玉门市第一小学，研究方向：小学科学教学。