“宇宙”单元思维型课堂教学实践

科学课程标准指出，科学教学以学生核心素养发展为目的，科学思维是科学素养的重要维度之一。科学思维是指学生从科学的角度对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。教师应基于课程标准的要求，结合对学生认知规律的了解，从模型建构、推理论证、创新思维三个角度推进学生的科学学习，促使他们形成科学的思维方式，落实核心素养的教育目标。

一、精设活动，促进体验，提升模型建构能力

模型建构是科学的关键特征，也是科学思维的重要组成部分。教师要引导学生在科学学习中借助观察、描述、解释、预测、推理等活动来探索自然现象的实质，实现模型的建构和应用，培养他们的模型建构能力。在小学科学教学中培养学生的模型建构能力，可以从两个角度展开教学活动。

1.基于经验，建构模型

科学模型建构的起点是“现象分析，问题锚定”，基于小学生的认知特点，教师在教学中要加强生活情境的创设，激活他们的已有经验，促使他们在现象分析和问题锚定中形成想法、观点或者假设，建构出原始模型，发展其模型建构能力。

例如，在《日食》教学中，教师借助建构模型，引导学生展开模拟实验活动，让他们经历发现问题、提出问题、分析问题、处理问题的完整过程，建构日食的物理模型，提升抽象概括能力。实验中，学生需要用到手电筒、地球仪、泡沫球等材料。首先，教师借助动画展示“天狗食日”的神话故事，引起学生的好奇心，并提出问题“我们是否可以从科学的角度来解释这一现象”，促使他们展开猜想。接着，教师为学生展示实验材料，让他们结合对月球、地球、太阳大小、相互位置的了解，思考可以建构怎样的模型来探索日食现象。学生已经学习过关于地球的形状、月相及其变化规律等天文学知识，也已知晓太阳是一颗会发光发热的恒星，但有时太阳的耀眼光辉会被全部或部分遮挡，经过一定时间又能恢复原有状态。教师可以基于学生的已有认知，引导他们展开分析，将原有认知经验与模拟实验选用的材料建立一一对应的关系，建构解释日食原理的模型。最终，学生发现日食的原理：当月球运动到地球和太阳的中间，且处在同一条直线上时，可以遮挡住地球上人们的目光，形成日食现象。

教师通过唤醒学生的已有认知，启发他们基于已有经验建构模型，培养他们的抽象概括能力，从而提升模型建构能力。

2.强化体验，运用模型

分析解释是提升学生模型建构能力的重要手段。教师要积极引导学生应用迁移已有的模型，使他们不断完善自己的认识，对模型的本质、使用注意事项等要素形成更加深刻的理解。教师要加强对学生认知规律的了解，分析他们在模型建构能力发展上的不足，展开适当的模型应用迁移活动。

例如，在《日食》教学中，借助对日食现象的分析，学生能够在脑海中初步建构日、月、地球运动模型。为了加深学生对这一模型的掌握，提升他们的分析解释能力，教师对教学内容进行了拓展，让他们结合获得的新模型，分析日食的变化规律。

教学中教师展示使用模型模拟三种不同日食现象视频，提出问题：同样是日食，为什么会有不同的现象呢？可能与什么有关？

首先，教师介绍模拟实验的实验材料：地球上有一个观察孔，可以从观察孔中观察日食的情况，月球离地球的距离和角度可以调节。接着，教师引导学生展开模拟实验：①将地球和太阳分别放在轨道的两端，数值小的一端放地球。②调整月球与地球的距离，直至能够观察到所对应的日食现象。③在相应的日食现象栏记下此时的地月距离。④调整月球与地球的角度，并记录。之后，学生将同一日食类型的记录单汇总，并对比不同类型的记录单，得出不同类型日食发生时月球与地球的距离关系。即月球离地球较近时发生日全食，较远时发生日环食，角度有偏差时发生日偏食。

通过应用模型的探究活动，学生在了解日食成因的基础上，进一步探究不同日食现象背后的原因。学生根据模拟实验的结论，进一步推理分析天体在运动过程中，由于位置的变化而产生不同的天文现象。这样的教学有助于进一步发展学生的模型建构能力。

二、深化研讨，促进思考，强化推理论证能力

作为科学思维的重要组成部分，教师要注重发展学生的推理论证能力。在教学中，教师要改变过去教学中只注重落实概念、忽视学生推理论证能力发展的情况，基于他们概念理解的过程展开多样化的教学活动，促使其收获丰富的推理论证体验。

1.基于证据，深化研讨

证据在学生的科学探究中就像一个指路牌，能够为学生提供“研究什么”“怎么研究”的指导，是提升他们推理论证能力的重要工具。教师要加强对学生证据意识的培养，让他们学会依托证据展开有理有据的思考，要注重提升他们获取数据、分析数据的能力，使他们正确理解证据的意义，强化思维的严谨性。

例如，在《八颗行星》教学中，教师利用学校开展的天文知识科普活动，创设向全校学生介绍和展示太阳系的八颗行星的任务情境，引导学生根据已知数据分析论证，建构八颗行星距离和大小科学模型。

特别是在“建立大小模型”环节，学生经过小组讨论，首先需要确定八颗行星模型的赤道直径。此时，教师出示一个直径为14厘米的球代表木星，引导学生推测是否能够在教室内呈现其余七颗行星以及太阳的模型。学生利用已有数据表进行计算，展开论证，填写记录单。接着，教师出示根据数据建构的行星大小模型，让学生依据记录单对照模型进行分析。如此的分析论证初步让学生认识到八颗行星的大小差距很大。教师提问“在这样的比例关系下，太阳有多大”，进一步让学生展开论证，发现不可能在教室内呈现太阳系模型。教师继续提问“那么在操场上可以呈现吗？操场上能排下几颗行星？并说说理由”，让学生课外继续探究和分析：在这样的大小比例关系下，需要多远的距离才能进行等比例建模？通过上述一系列的论证式分析活动，学生不仅对八颗行星的大小和位置关系有更客观的了解，而且提升了推理论证能力。

2.设好问题，促进思考

教师要注重培养学生思维的逻辑性，为学生创造开放多元的学习环境，设置具有探究价值的问题，促进他们思考，用缜密、科学的思维方式解决问题，发展其分析、推理能力。

例如，在《日食》一课关于“日食的成因”环节教学中，小组通过模拟实验探究日食的成因。教师提供地球仪、小泡沫球和一个手电筒，让学生思考：这些分别用来模拟什么？为什么要选用这些材料？本模拟实验需要注意什么？当学生完成模拟实验后，教师引导他们研讨交流是根据什么现象来判断的，对实验现象进行推理，最终得出日食成因的结论，认识到当月球运动到地球和太阳之间，且在同一条直线上时，就可能会产生日食现象。日食作为一种比较罕见的天文现象，其背后蕴含着怎样的科学道理？学生从观察现象到猜测，再到逻辑推理，最后模拟验证得出结论，他们对于日食现象有了宏观的认识，同时深刻认识到有一定依据的科学推理对于科学研究有着重要的意义与价值。

学生借助对这些问题的探究，能够获得“整合信息—梳理分析—解决问题”的学习经历，形成具有逻辑性的思维方式，提升逻辑推理能力。

三、应用迁移，多元思考，激发创新思维能力

科学教育中对学生创新思维的培养体现在促使学生学会从不同角度分析并思考问题，提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法。因此，教师要关注学生的问题解决能力，促进他们对所学知识、思想的应用迁移，引导他们多元思考、多维分析并在问题解决过程中发展创新思维。

教师要强调科学知识、思想在解决现实生活问题上的应用，主动为他们创造开放的交流环境，鼓励他们自主提出解决问题的方法。

例如，在《夏季星空》教学中，在学生掌握了一些经典的星座知识以及辨认方法后，教师引导他们思考：我们可以使用怎样的方法来辨认星座？借助这个问题的分析，能够让学生对教材上的知识形成更加深刻的认识，并且锻炼他们提出解决方法的能力。有的学生看到教材指出“星星在夏天会更加明亮”，会对不同星星在不同时节的耀眼程度产生了好奇心，进而借助网络展开调查，发现四季的星空会因地球的公转而产生差异，从而产生了在不同季节寻找不同星座的想法。有的学生发挥创新思维，想到了运用科技手段来辨认星座、进行图像识别等方法。

在学生提出各种问题解决方法的过程中，教师可以强调使用一种方法的优势以及局限性，促使他们形成多元化的思维方式，发展创新思维。

小结

在小学科学教学中实现思维型科学课堂的构建，能够让学生的思维更具有逻辑性、研究性、科学性，促使他们运用科学观点分析问题、解析现象。教师应积极转变思想观念，基于学生的认知规律开展多样化的教学活动，促进他们科学思维的有效发展，提升教学质量。同时，教师要加强对学生认知规律的分析，了解他们的科学思维发展情况以及发展需求，对教学方式进行创新和优化，让他们从被动学习转变为主动学习。

[课题：杭州市2023年教师教育课题“青年科学苑：双线推进新时代教师跨学科能力提升的实践研究”，编号：2023JSJY154]

（作者单位：金蕾红，浙江省杭州市富阳区教育发展研究中心；费许峰，浙江省杭州市富阳区环山乡中心小学）

参考文献

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