从记录到思维：科学思维的外显与内化路径探究

【摘 要】科学思维具有内隐性特点。为了有效培养学生的科学思维与核心素养，必须积极寻求促进科学思维具象化的策略。本文详细探讨了如何通过设计富有内涵的记录方式和栏目，整理、分析和交流记录内容，同时，激发学生自我监控的内驱力，将科学思维内化与外显的过程具象化，引导学生深度应用科学探究手段，从而切实提升学生的科学思维能力。

【关键词】科学探究 科学思维 外显 内化

科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认知方式，是科学核心素养的核心[1]。科学思维的培养一直是科学课程的重要目标，特别是在小学阶段，学生正经历由直观的具象思维向更为抽象的逻辑思维渐进转变的过程，但具象思维仍占据主导地位。科学思维的形成与演进过程往往具有内隐性，这使得其不易被直接观察和感知。因此，在科学教育实践中，实现科学思维的外显与内化显得尤为关键。科学记录作为辅助科学思维可视化的脚手架，可以使原本不易被察觉的思维过程、结构、内涵得以外显，大幅提升了信息加工与传递的效率。教师在教学中应充分利用科学记录这一手段，引导学生在科学探究过程中外显思维方法、内化思维品质，从而达成科学教育的最终目标。

一、以“记录策略”为载体，留痕化支撑科学思维

科学记录作为学生学习过程中不可或缺的一环，承载着探究实践中留下的观察结果、实验数据dtMN6ZWhwrTpObrfdoTzifzJjvyxzOBXetpHg54b2tM=、思考痕迹等重要信息，能为后续开展深度思维活动提供有力支撑。教师要采取有针对性的记录策略，指导学生进行科学记录，以此提升科学思维外显的深度和内化的效度。

1. 针对不同年龄阶段与最近发展区，精准化探寻契合水平的科学方法

鉴于心理特征的多维度变化以及能力发展水平的层次性差异，不同年龄阶段的学生在科学记录能力发展上呈现显著的个体差异。因此，如果采用单一、标准化的记录方式，或者设定与学生实际能力水平不相适应的记录要求，往往无法达到预期的科学记录效果，更有可能对学生的学习热情和积极性产生消极影响。因此，教师需要针对不同年龄阶段的学生，基于其学习最近发展区，寻找最适合他们的科学记录方法，从而清晰、直观地展现思维过程。

对于低年级学生，他们在运用文字精准表达、抽象思维方面面临一定的挑战。教师可以通过画图、写关键词等直观、生动的记录方式，帮助学生厘清思路，培养科学思维。这不仅能够更好地反映学生的思考过程，而且能够激发他们对科学学习的兴趣和热情。

例如，在《科学》二年级下册“磁铁的两极”教学中，探讨“如何验证条形磁铁各部分磁力大小”这一问题时，教师通过试一试、做一做、辨一辨三个有层次的探索活动，让学生经历一个感性体验、自主探究、修正迭代的思维进阶过程。然而，在描述实验方法时，学生遇到了语言表达不清晰、用文字记录又耗时较长的问题。基于此，教师为学生提供可以画图记录的实验单。这既是呈现实验方法，收集开放性、创造性实验证据的过程，又是梳理并建构科学概念的过程，更是体现相互质疑、思辨、思维外显的过程。

对于高年级学生，经过科学习惯的培养，他们已经具备了用图文结合方式记录的能力。因此，在记录实验过程时，可以综合运用多种记录方式，更加清晰地展示理解的深度。这种记录方式不仅有助于提高学生的表达能力，而且有助于培养他们的逻辑思维和科学素养。

2. 针对不同探究目标与教学任务，精细化设计深度探究的记录内容

鉴于探究对象与教学目标的多样性，所需记录的内容亦呈现出显著的差异性。因此，在设计科学记录单时，教师需要在准确把握教学重难点的基础上，设置开放、有序的栏目，并发挥记录单在表述事实、固化证据、支撑探究活动等方面的关键作用。这不仅能够引导学生有序地开展探究活动、客观地进行事实表述，还能够激发他们的深入思考，实现思维的具象化呈现，凸显教师在教学过程中的导向性功能。

例如，在《科学》一年级下册“发现物体的特征”教学中，教师精心设计了教学方案，以培养学生的观察力和表达力。课堂上，学生充分调动感官，对物体进行细致入微的观察，并准确描述其特征。为此，小组合作中每个小组被赋予自主选择两个物体的任务。学生运用了气泡图这一可视化工具，系统地记录下物体的各类特征，确保信息的完整性和丰富性。

教师在教学实践中积极采用气泡图这一兼具开放性和拓展性的思维工具，有效激发了学生的思维发散能力。这一过程中，教师鼓励学生全面细致地观察各个物体，从而发现更多的特征属性。气泡图还能直观地呈现学生对不同特征之间关联性的思考，实现内在思维的显性化表达。

二、以“科学解释”为准绳，螺旋化转换科学思维

科学解释旨在深入揭示事物的本质属性。对于某一客观事物的科学解释，需要系统而全面地剖析其内部特性与外部联系，进而在综合分析的基础上，完整而准确地再现这一客观事物。科学解释的过程中，学生的思维经历理解信息、概括洞察、发现应用三个纵向深入的思维层次，这是一种高阶思维能力的体现，也是一种培养学习者高阶思维能力的手段[2]。因此，教师在教学实践中应把握好思考的视角、判断的尺度、思维的逻辑，引导学生通过分析与整理、展示与交流等方式，螺旋化将科学思维外显并内化为自身的素养，从而在科学解释的过程中养成高质量的思维范式和习惯。

1. 高阶思维导向下“工具+链接式”的分析整理

在科学研究中，提取关键信息并对其进行深入分析与整合是构建科学解释的关键步骤。这一过程依赖于从多样化的数据源（如数据、表格、图文记录等）中精准地萃取信息。通过系统地训练和提升这种深度分析的能力，学生可以更加科学、专业地处理复杂信息，从而为未来的科学研究和探索奠定坚实基础[3]。小学生的抽象思维能力并不能高效处理复杂多样的记录结果，因此，教师应积极引导学生利用表格、统计图等辅助工具，有效地建立实验现象、数据与结论之间的逻辑关系。

例如，在《科学》三年级上册“水结冰了”教学中，学生基于生活经验，知道水结冰温度会降低。然而，他们对于水开始结冰时的温度和水结冰过程中体积的变化缺乏清晰的认识。为了解决这一问题，学生在实验中获取了数据，并在教师的悉心指导下，利用数据成功绘制出直观的统计图。通过深入分析该图，学生可以轻易得出水结冰过程中温度变化的内在规律，即水结冰过程中体积变大，温度降低，且在开始结冰、有冰到完全变成冰的过程中温度是不变的。

统计图作为一种可视化工具，能够将抽象复杂的数据转化为直观具体的图形表示，从而搭建起分析论证的“可视化框架”，使得科学思维过程得以清晰呈现。

在运用比较、分析、归纳、演绎等思维工具的过程中，学生能够实现对知识的深度加工、重组、链接，形成完整的知识体系，进而内化为个人的思维品质，实现高阶思维水平的显著提升。

2. 深度学习体系下“互动+沉浸式”的交流展示

在科学学习过程中，科学记录与展示交流是分不开的。在基于高阶思维的深度学习体系下，科学记录与展示交流形成了一个紧密的互动模式。它促使学生从科学记录向着用语言解释现象的方向前进，在这个过程中，人人聚焦主题，发表意见，思维得以外显，同时，人人通过联想、分析、推理，相互启发，思维能力也在思维碰撞和互补中得到培养，实现内化。因此，教师应积极构建沉浸式的交流平台，引导学生从科学记录向着用语言解释现象的方向前进，在思维碰撞和互补中，既外显思维结构，又内化思考过程[4]。

例如，在《科学》六年级上册“电能和磁能”教学中，学生进行研究后，依据科学记录单交流汇报了研究成果。通过现场实验，小组成员充分展示了自己的思考与观点，其中，面对钉尖磁极方向的差异引发了激烈讨论。教师提议各小组进行思辨，以寻求共识。其中，一个小组提出了有趣的假设：各组实验结果的不同可能是由于电池连接方式的差异所导致。教师鼓励学生对这一假设进行验证并及时给予引导。经过深入讨论和论证，各小组最终找到了问题的答案，从而深化了对电能与磁能关系的理解。

搭建展示交流平台能够促进学生以独特的思维方式展示并呈现证据，进而实现证据的重复检测与验证。通过现场实验，各小组成员可充分展示各自独特的发现，并在交流讨论中相互质疑、启发，从而深入剖析问题，并得出科学准确的答案。这一过程有助于引导学生对所学知识和方法进行总结、反思、应用和迁移[5]。

三、以“自我监控”为平台，动态化迭代科学思维

科学记录参与探究实践的全过程，作为工具载体，辅助学生进行观察、回顾、分析与总结，是学生思维发展的真实写照。在教学中，教师应聚焦素养立意的核心目标，充分发挥科学记录的作用，将其作为形成性评估的重要依据。

1. 基于“素养立意”的评价体系贯穿探究过程中

“素养立意”的评价体系设定了明确的评价量规，有助于“学习目标”具体化，帮助学生和教师理解“什么是高质量的学习”[6]的内涵，明确“学什么”“怎么学”“学得怎样”的逻辑关系。在探究过程中融入“素养立意”评价体系，以评价驱动学生学习，有助于凸显学生的主体地位，促进学生反思与迁移能力的发展，进而推动科学思维的深化。

例如，在《科学》六年级下册“小小工程师”教学中，笔者将评价量规与科学记录单有机结合，涵盖了设计、制作、测试、展示、改进等多个教学环节的评价内容，旨在培养学生的批判思维、创新思维、沟通能力与协作能力，充分体现素养导向的教学理念。

在评价量规的引导下，学生能够即时进行自我表现评价，如反思是否达到了目标、哪些证据表明已经达成目标、遇到什么困难、困难是如何解决的等，并及时进行调整。特别是在“设计、制作、测试、展示、改进”五方面的评价导向下，学生能够有效调整学习方向，致力于提升设计的创新性、分工的明确性、作品的优质性和展示的完整性。在此过程中，学生的思维过程和水平得到直观展现，科学思维得到正向发展。

2. 凸显“思维能力”的表现评价置身课堂小结中

课堂小结不仅是师生共同回顾和梳理新科学观念的过程，而且是总结科学观念、获取方法的过程，更是促进教学相长、提升学生能力的过程。通过课堂小结，学生能够清晰地了解知识层次结构，实现知识的回顾与迭代，为学生的后续学习提供导向。同时，教师也能从中发现课堂教学的得失，进而优化教学设计。因此，教师应在课堂小结环节利用科学记录单等辅助工具，加强对学生科学思维培养的指导，引导其反思探究中提升思维能力的有效性，突出科学思维的过程，促进科学素养的发展。

例如，在进行《科学》四年级上册“让小车运动起来”课堂小结时，教师可以引导学生借助科学记录单回顾研究过程，从实验方法、数据准确性、实验公平性等多个角度，对“拉力越大，小车运动越快；拉力越小，小车运动越慢”进行反思，审视活动中运用的分析、综合、比较、分类、概括、推理等思维方法是否有效。

自我总结成功之处和问题所在，实际上是对思维方法的再度审视与提炼，这一过程本质上构成了再学习、再提升的闭环。尤其是对思维方法进行系统性的总结，对于帮助学生积累宝贵经验、锻造更优秀的思维品质具有显著效果。

总之，培养学生的科学思维能力是科学教学中至关重要的核心目标。为实现这一目标，教师需要运用精准的教学策略，引导学生全面深入地参与科学思维的萌发、深化和成熟的全过程。通过科学的教学设计，确保学生的高质量科学思维得到有效展现，并在此过程中不断强化其高水平的科学探究能力，从而全面有效地提升学生的整体思维能力和层次水平，实现科学思维的迭代进阶。

参考文献

[1] 李霞.新版课程标准解析与教学指导（小学科学）[M].北京：北京师范大学出版社，2022：10.

[2] 张超.上课：用科学解释促进学习[M].北京：经济日报出版社，2022：5.

[3] 杨晓，毛秀荣.高阶思维的内涵、生成与评价[J].教学与管理，2020（30）：22-25.

[4] 喻伯军.义务教育课程标准（2022年版）课例式解读——科学[M].北京：教育科学出版社，2022：32.

[5] 中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022：4.

[6] 王海军.小学科学评价量规设计的误区与对策[J].天津教育，2019（23）：62-63.

（作者单位：浙江省衢州市柯城区鹿鸣小学）

责任编辑：李莎