小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)策略探析

摘"要：科學(xué)思維是義務(wù)教育科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)之一。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要途徑。教師要圍繞科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究目的，將對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)探究全過(guò)程，通過(guò)有效的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展并培養(yǎng)他們的科學(xué)核心素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；科學(xué)思維；科學(xué)思維能力0"引言《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新課標(biāo)）指出，科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任等四個(gè)方面[1]。科學(xué)核心素養(yǎng)中，科學(xué)思維是指“從科學(xué)的視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，主要包括模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等”[1]。當(dāng)前，在小學(xué)科學(xué)課程實(shí)施中，部分任課教師把小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)僅僅作為教學(xué)活動(dòng)中構(gòu)建科學(xué)知識(shí)的一種手段，未能充分挖掘?qū)嶒?yàn)探究活動(dòng)中包含的科學(xué)思維和科學(xué)方法。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中往往只停留在感性認(rèn)識(shí)上，不能像科學(xué)家那樣去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，導(dǎo)致思維能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)不足。踐行新課標(biāo)精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，要求教師在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不但要引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法，還要通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)發(fā)展和培養(yǎng)他們的科學(xué)思維。同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中學(xué)會(huì)觀察，大膽思考，動(dòng)手實(shí)踐，切實(shí)促進(jìn)科學(xué)思維能力的不斷發(fā)展。1"科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要作用在小學(xué)科學(xué)教育中，學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展是一般思維與科學(xué)課學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合的結(jié)果，是一般思維與科學(xué)教育的結(jié)晶，也是科學(xué)能力的核心。新課標(biāo)在課程總目標(biāo)中指出，科學(xué)課程要使學(xué)生“掌握基本的思維方法，具有初步的科學(xué)思維能力”[1]。落實(shí)新課標(biāo)要求，必須把科學(xué)思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)落到實(shí)處。探究和實(shí)踐是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要方式，而科學(xué)實(shí)驗(yàn)則是最重要的探究實(shí)踐形式，也是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要途徑。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下應(yīng)用已有的知識(shí)和技能，利用一定的儀器、設(shè)備和材料，通過(guò)觀察、動(dòng)手操作等探究活動(dòng)獲得新的知識(shí)。在這一過(guò)程中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、提出問(wèn)題和假說(shuō)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、探究實(shí)踐、驗(yàn)證結(jié)果和總結(jié)反思等階段，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)過(guò)程的各個(gè)階段都伴隨著分析、綜合、比較、分類(lèi)、抽象、概括、推理、類(lèi)比等一系列思維活動(dòng)。因此，科學(xué)思維是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，沒(méi)有科學(xué)思維的參與和支持就不可能正確地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)用科學(xué)思維又培養(yǎng)和促進(jìn)了他們的科學(xué)思維能力。綜上所述，科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力具有重要作用，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師必須高度關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展，要設(shè)計(jì)并實(shí)施能夠促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的思維型探究實(shí)踐活動(dòng)，將學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)作為實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的重要目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中要重視激發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)并引導(dǎo)他們掌握科學(xué)思維的方法，讓其在提高學(xué)生科學(xué)綜合能力方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。2"小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略2.1"創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究的欲望科學(xué)探究是從問(wèn)題開(kāi)始的，而問(wèn)題又是思維的發(fā)源地，沒(méi)有問(wèn)題就不會(huì)引起思考。一個(gè)不會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的人很難真正參與到實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)之中。創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境，能夠激發(fā)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究的欲望并有助于他們積極主動(dòng)地思考。因此，在開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)前，要依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，在情境中引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓他們發(fā)現(xiàn)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的問(wèn)題。以教科版小學(xué)科學(xué)教材四年級(jí)下冊(cè)第二單元第4課“電路出故障了”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為例。教師先出示一個(gè)能夠使小燈泡發(fā)光的簡(jiǎn)易電路裝置，讓學(xué)生畫(huà)出簡(jiǎn)單的電路圖，并說(shuō)一說(shuō)電流在電路中是怎樣流動(dòng)的。引導(dǎo)學(xué)生觀察點(diǎn)亮小燈泡的簡(jiǎn)易電路并回憶前幾節(jié)課學(xué)過(guò)的內(nèi)容，進(jìn)一步理解和鞏固“小燈泡發(fā)光是因?yàn)殡娏鲝碾姵氐恼龢O流出，經(jīng)過(guò)小燈泡再流回電池的負(fù)極，在這個(gè)電路中形成了一個(gè)完整的閉合回路”這一知識(shí)。此時(shí)，教師再向?qū)W生出示一個(gè)出了故障的電路，這時(shí)小燈泡不會(huì)被點(diǎn)亮。在這個(gè)情境中，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生“小燈泡為什么不亮了”的疑問(wèn)，從而引出后續(xù)的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。通過(guò)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)和探究問(wèn)題的提出，學(xué)生產(chǎn)生了解決問(wèn)題并尋找答案的沖動(dòng)，從而積極主動(dòng)地思考。2.2"引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)前進(jìn)行猜想和假設(shè)猜想是一種創(chuàng)造性思維。大膽猜想是進(jìn)行科學(xué)探究的前提。當(dāng)要探究的問(wèn)題被提出以后，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行猜想和假設(shè)。猜想要建立在一定的科學(xué)依據(jù)之上，做到有理有據(jù)地進(jìn)行猜想和假設(shè)，不能胡亂猜測(cè)。以教科版小學(xué)科學(xué)教材四年級(jí)下冊(cè)第二單元第4課“電路出故障了”為例。當(dāng)學(xué)生提出“小燈泡為什么不亮了”這個(gè)問(wèn)題后，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)小燈泡不亮的原因進(jìn)行猜想和假設(shè)。根據(jù)簡(jiǎn)單電路的組成，學(xué)生對(duì)電路產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行多種猜測(cè)和假設(shè)。造成小燈泡不亮的原因可能有：1）小燈泡壞了；2）電池沒(méi)電了；3）小燈泡和燈座接觸不良；4）電池盒沒(méi)連接好；5）導(dǎo)線斷了；6）開(kāi)關(guān)沒(méi)有連接好，等等。在學(xué)生猜想的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)可能的原因進(jìn)行分類(lèi)，一類(lèi)是電器元件的故障，另一類(lèi)是連接的問(wèn)題。教師進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思考，對(duì)這兩類(lèi)故障如何進(jìn)行排除。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思考?xì)w納總結(jié)出“電器元件出現(xiàn)故障要進(jìn)行更換，連接故障則需要重新進(jìn)行連接”這一結(jié)論。這樣的實(shí)驗(yàn)前猜想和假設(shè)能夠引發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入思考并確定實(shí)驗(yàn)探究的方向?？傊?，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想和假設(shè)十分必要。學(xué)生通過(guò)猜想和假設(shè)，能夠讓思維從零亂變得有序，提高條理性，同時(shí)讓實(shí)驗(yàn)探究具有更加明確的方向。2.3"在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維方法的培養(yǎng)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施要符合學(xué)科特點(diǎn)，也要基于學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)并有利于他們思維的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生分工合作進(jìn)行觀察、分析和動(dòng)手實(shí)踐，在發(fā)現(xiàn)結(jié)論的過(guò)程中培養(yǎng)分析與綜合、抽象與概括、分類(lèi)與比較、歸納與演繹等思維方法。以教科版小學(xué)科學(xué)教材四年級(jí)下冊(cè)第二單元第6課“導(dǎo)體和絕緣體”為例。教師演示“將一個(gè)有故障的電路進(jìn)行故障排除，想辦法使小燈泡重新亮起來(lái)”的實(shí)驗(yàn)。在排除故障的過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)：將兩根金屬頭電線連接到一起，小燈泡就會(huì)被點(diǎn)亮；把包有塑料皮的電線連接在一起，或者把塑料皮與金屬頭連接在一起，小燈泡則不會(huì)被點(diǎn)亮。接下來(lái)，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)論證和解釋?zhuān)纾骸斑@種現(xiàn)象說(shuō)明有些物體電流能夠通過(guò)，有些物體電流不能通過(guò)。那么，如何判斷一種物體是否能夠通過(guò)電流呢？”在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)他們利用電路檢測(cè)器對(duì)材料盤(pán)中的20多種材料逐一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。在檢測(cè)前，教師可以要求學(xué)生對(duì)要檢測(cè)的每一種材料能否通過(guò)電流進(jìn)行猜測(cè)，然后再進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證自己的預(yù)測(cè)是否正確。在檢測(cè)中，學(xué)生要認(rèn)真做好檢測(cè)記錄。待所有小組都完成檢測(cè)后，教師指導(dǎo)各實(shí)驗(yàn)小組整理分析檢測(cè)結(jié)果，并對(duì)已經(jīng)檢測(cè)完成的20多種材料進(jìn)行分類(lèi)，再?gòu)姆诸?lèi)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。在學(xué)生進(jìn)行分類(lèi)比較的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)他們對(duì)導(dǎo)體和絕緣體的概念進(jìn)行抽象概括。這樣的實(shí)驗(yàn)探究不僅有效幫助學(xué)生建立了科學(xué)概念，還訓(xùn)練和培養(yǎng)了他們的分類(lèi)比較和抽象概括等科學(xué)思維能力。2.4"通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)學(xué)生的推理能力假設(shè)、推理和判斷都是重要的科學(xué)思維方法，其中科學(xué)推理是進(jìn)行科學(xué)研究的重要方法，也是科學(xué)思維的核心內(nèi)容。對(duì)提出的問(wèn)題作出假設(shè)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證假設(shè)或?qū)ふ易C據(jù)的過(guò)程是科學(xué)推理和判斷的一種形式。在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生基于觀察到的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)探究得出的結(jié)論，通過(guò)歸納和演繹等推理方法建立事實(shí)與觀點(diǎn)之間的聯(lián)系，在聯(lián)系中發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)和規(guī)律，從而促進(jìn)他們推理能力的發(fā)展。以教科版小學(xué)科學(xué)教材四年級(jí)上冊(cè)第一單元第3課“聲音是怎樣傳播的”為例，教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生在學(xué)習(xí)了聲音是怎樣產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，研究探索聲音是怎樣從一個(gè)地方傳到另一個(gè)地方的這一問(wèn)題。1）教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：拿出一個(gè)準(zhǔn)備好的小鼓，用小棒敲擊鼓面讓小鼓發(fā)出聲音。2）教師提問(wèn)：小鼓是怎樣發(fā)出聲音的？鼓聲又是怎樣傳到你們的耳朵里呢？然后組織學(xué)生討論、回答問(wèn)題，并讓他們把自己的想法簡(jiǎn)單記錄下來(lái)。3）出示真空抽氣裝置進(jìn)行聲音在空氣中的傳播實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生得出“聲音能夠在空氣中傳播，真空中不能傳播聲音”的結(jié)論。4）再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行空氣在固體和液體中的傳播實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。驗(yàn)證固體能夠傳播聲音時(shí)，讓學(xué)生兩人一組，一人把耳朵貼在桌子一端，聽(tīng)一聽(tīng)桌子另一端的同學(xué)輕輕抓撓桌面發(fā)出的聲音。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)抓撓桌面發(fā)出的聲音大小保持不變，聽(tīng)的學(xué)生靠近桌面但不貼近桌面時(shí)，聽(tīng)到的聲音比較微弱，而貼近桌面時(shí)聽(tīng)到的聲音比較大。5）在發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)歸納推理得出“聲音可以在固體中傳播”“聲音在固體中的傳播效果比空氣中要好”的結(jié)論。6）在完成聲音在空氣、固體、液體中傳播的探究活動(dòng)基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)得出“聲音可以在空氣、固體和水中傳播，沒(méi)有媒介不能傳播聲音”這一結(jié)論。這樣的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，通過(guò)對(duì)學(xué)生觀察、分析、邏輯推理等能力的訓(xùn)練，提升了他們的科學(xué)思維能力?？傊茖W(xué)實(shí)驗(yàn)要讓學(xué)生經(jīng)歷較為完整的思維發(fā)展歷程，幫助他們形成科學(xué)思維的意識(shí)和能力。2.5"開(kāi)展科學(xué)論證，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)科學(xué)論證是從科學(xué)事實(shí)出發(fā)，借助科學(xué)的推理方法闡釋某一結(jié)論是否正確的思維方法。科學(xué)論證有助于加深學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，發(fā)展他們的科學(xué)推理能力，培養(yǎng)他們基于證據(jù)意識(shí)的科學(xué)態(tài)度。在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生圍繞探究問(wèn)題經(jīng)歷假設(shè)猜想、驗(yàn)證假設(shè)、收集證據(jù)到構(gòu)建科學(xué)概念的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，教師要幫助學(xué)生掌握科學(xué)的思維方式，體會(huì)科學(xué)結(jié)論產(chǎn)生的過(guò)程，強(qiáng)化他們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。以教科版小學(xué)科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)第二單元第2課“空氣能占據(jù)空間嗎”為例。學(xué)生通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)初步得出“空氣占據(jù)一定的空間”的結(jié)論，但這一結(jié)論是否可靠和科學(xué)，教師要引導(dǎo)學(xué)生尋找新的證據(jù)。在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上，教師引入吹氣球這一活動(dòng)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，用打氣筒給氣球充氣，氣球變大；給氣球放氣，氣球變小。此時(shí)，教師通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋?zhuān)嚎諝膺M(jìn)入，氣球鼓起，氣球內(nèi)部空間被空氣占據(jù)后變大；空氣排放出去后，氣體少了，氣球就變小了。這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)一步證明空氣占據(jù)一定的空間。總之，在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的整理和記錄，科學(xué)分析和論證實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的事實(shí)和結(jié)論，并通過(guò)科學(xué)論證對(duì)結(jié)論的科學(xué)性、合理性作出闡釋。2.6"引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提煉結(jié)論和歸納思維方法培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)記錄習(xí)慣，對(duì)學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的科學(xué)探究態(tài)度十分重要。在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生使用文字、圖表、圖畫(huà)、符號(hào)等形式對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師要及時(shí)組織學(xué)生交流討論觀察到的現(xiàn)象或得出的結(jié)論。教師組織學(xué)生開(kāi)展匯報(bào)交流時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果的分析與解釋。整個(gè)過(guò)程中，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，更要讓他們透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，引導(dǎo)他們分析總結(jié)“我們是如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的”“運(yùn)用了哪些思維方法”“經(jīng)歷了怎樣的思維過(guò)程”。以教科版小學(xué)科學(xué)教材四年級(jí)下冊(cè)第二單元第4課“電路出故障了”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為例。在實(shí)驗(yàn)中排除電路故障時(shí)，檢查法和替換法都是學(xué)生比較容易想到的方法，教師幫助學(xué)生總結(jié)提煉即可。教學(xué)重點(diǎn)是教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)“檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)什么現(xiàn)象可以推測(cè)被檢測(cè)電路元件有故障或無(wú)故障”“怎樣排除故障使小燈泡重新亮起來(lái)”?？偨Y(jié)交流時(shí)，學(xué)生通過(guò)小組匯報(bào)的方式，基于探究過(guò)程中收集的證據(jù)驗(yàn)證自己實(shí)驗(yàn)前的猜測(cè)。學(xué)生通過(guò)替換故障元件使小燈泡亮起來(lái)，不僅證實(shí)了他們的猜想，更是肯定了他們的實(shí)踐成果。學(xué)生從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到解決問(wèn)題，經(jīng)歷了思維分析、動(dòng)手實(shí)踐和有序解決問(wèn)題的過(guò)程，這為他們今后解決問(wèn)題提供了示