從發展思維的角度談“動手動腦”學科學

【摘要】“動手動腦學科學”就是在科學探究活動中將實踐能力和思維能力的培養有機融合。教師可以通過很多方法幫助學生在科學課上實現“動手動腦學科學”，如創設真實情境，發展思維的靈活性;提供獨立探究的機會，發展思維的深刻性;培養證據意識，發展思維的批判性等。

【關鍵詞】科學課;學習行為;實踐能力;思維能力

【中圖分類號】G623.6 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2015）33-0052-02

【作者簡介】沈寧，江蘇省徐州市湖濱中心小學（江蘇徐州，221006）副校長，高級教師，江蘇省科學特級教師，“中小學教師國家培訓計劃”學科培訓專家。

近年來，國家科學課程標準幾經修改但始終強調“科學探究是學生學習科學的重要方式”，我們回顧一下科學探究活動的全過程不難發現，從發現問題到設計研究方案，從觀察實驗到分享交流，每一個環節都需要動手動腦，反觀科學課堂“動手”卻多于“動腦”。學生上科學課最喜歡的是做實驗，課堂上我們隨處可見“人聲鼎沸”，學生們忙得不亦樂乎，幾個人簡單的分享就成為全體學生的研究成果，實驗做了，結論有了，科學課結束了。這是真正的“動手動腦”學科學嗎？

問題1：什么是“動手動腦”學科學？

我特別同意美國教育專家格蘭特·威金斯關于真實教育的觀點“真實的教育由兩個部分構成：思維習慣的形成和高標準的技能”。由此我想到科學課的動手與動腦。仔細分析，我覺得“動手”是科學探究的實踐能力。在科學課上集中體現為觀察、實驗、調查、閱讀、表達的方法，各種工具和儀器的使用方法，作品的制作方法等。“動腦”則是科學探究的思維能力。在科學課上集中體現為分析與整理、判斷與推理、質疑與創新、分享與交流、解決問題等。“動手”與“動腦”能力無法單獨養成，只能在科學探究活動中共同生成。

“動手動腦學科學”體現的是科學探究實踐能力和思維能力的有機融合，當學生真正進入這種學習狀態時至少應該具有以下一些學習行為：能夠在真實情境中發現并確認可以研究的科學問題（即用科學方法可以研究的問題）;能夠有依據地提出自己的假設;能夠圍繞假設制定相應的研究方案;能夠按照既定的研究方案完成研究，如果方案有修改，能夠記錄、修正和改進方案的過程;能夠根據研究方案選擇所需的工具與器材;能夠重視搜集證據，包括能夠驗證自己假設的證據和不能驗證自己假設的證據;觀察并記錄“科學事實”;能夠符合邏輯地進行解釋，用證據來驗證自己的想法;能夠認真聽取他人的結論和意見，使用“暫緩相信”的方法，多問一個“為什么”;能夠在鼓勵他人進行研究活動時，有根據地質疑;能夠在安靜、獨立思考的基礎上與他人合作;樂于分享和表達，在分享時能夠使用適當的語言和方式，并盡可能地反映全部研究過程，包括收獲、疑問、困難等;遇到不會、不懂的問題采用合適的途徑和方法尋求幫助等。當然這些“動手動腦”的學習行為并不是在一個科學探究活動中就全部呈現出來的，而是應逐漸成為一種習慣，滲透在學生們的血液中，并在適當的時候自然而然地表現出來。

問題2：如何從發展思維的角度建構“動手動腦”的科學課堂？

1.創設真實情境，發展思維的靈活性。

“真實情境”是學生過去、現在或將來在生活中可能遇到的情境，它必須包含學生將要學習的科學概念或規律。真實情境是“學習環境”與“生活情境”的統一體，它有利于學生將課堂上學習的成果運用于實際生活。它不是一堂課的開頭或結尾，而是一個持續的學習環境，能支持學生科學探究、解決問題的全過程。我在教學《修正帶的研究》一課時，想要建構的科學概念是“在一個技術系統中每一個零件都有不同的作用，各種零件的共同作用才實現了產品的功能”。我選擇修正帶，是因為修正帶學生每天都在使用，且種類繁多，修正帶的這些特征決定了學生會很有興趣地投入研究。課中，我出示學生使用修正帶時經常出現的一些問題，學生根據自己的經驗提出了許多解決方法，并通過拆開修正帶研究每一個零件的作用，最終不但建立了科學概念，而且在解決實際問題的過程中發展了思維的靈活性。

2.提供獨立探究的機會，發展思維的深刻性。

當我們深入看似熱鬧的探究活動時，就會發現學生談話的內容是：要器材，指揮或要求別人按自己的方法去做，爭論分工，自說自話重復實驗過程等，思維含量很少，不能達到動手動腦的目的。因此，要給學生提供“獨立探究”的機會，使學生在獨立思考的基礎上，不斷做出嘗試、解釋、交流、反思，只有在探究經驗的不斷積累中才能發展思維的深刻性。“獨立探究”包括兩種情況：一是能夠獨立完成的科學探究活動要獨立完成，實現個體探究集體研討。另一種是需要合作的科學探究活動要給學生創設“獨立思考”的時間，在獨立思考的基礎上合作。例如教學《認識幾種常見的巖石》時，我給每兩個學生提供了一套“巖石標本”和兩套實驗工具，這樣的器材分配方便學生獨立開展研究。在學生區分出頁巖和砂巖后，對剩下巖石是石灰巖還是大理巖起爭議時，我指導學生獨立閱讀巖石標準，思考還應該做哪些研究才能將剩下的巖石進行正確區分。學生通過獨立的思考和實驗，在集體交流階段都給出了自己的解釋，整個課堂每個學生都安靜有序地投入到了動手動腦的探究活動中。

3.培養證據意識，發展思維的批判性。

科學課上學生往往分不清“科學事實”和推理、推斷，他們會把自己的想法帶到記錄中，甚至篡改數據，導致證據失真。這時教師就要敏銳地發現問題，給學生留足研究的時間和空間，鼓勵學生重新實驗，真實地記錄和整理證據。培養“證據意識”還要引導學生在分析證據的基礎上給出符合邏輯的解釋，要重視所有的證據包括能夠驗證自己假設的證據和不能驗證自己假設的證據，反思研究過程，敢于質疑。教師要重視每一個學生的發現，特別是遇到與眾不同的結果時要鼓勵學生多問為什么，并給學生解釋的機會。例如：在教學教科版《科學》五上《地球表面的地形》一課時，有一個活動是學生通過地圖收集海拔數據來分析指定地區的地形，其中福建省內的一個區域大部分學生都認為海拔在100到500米之間，但是有一個學生卻認為是100到1000米。追問理由，學生說這個區域內有一個小點是1000米。于是所有的學生又重新觀察地圖，最后討論認為從大的范圍來看這個地區屬于丘陵，但是個別地方也有山地，通過這個活動學生認識到了證據的重要性，也認識到了質疑要基于證據。

“學而不思則罔，思而不學則殆。”要建構動手動腦的科學課堂，就要從發展學生思維的角度出發，從學生的學習需要出發，創設“動手動腦學科學”的學習環境，使學生學習科學的過程必須動手動腦且樂于動手動腦。

閱讀延伸

周家仙《走向智慧教育：探究性課程的設計——美國教育專家格蘭特·威金斯博士訪談》（《全球教育展望》，2003年第6期）威金斯在訪談中提到：課程的目的是引發思維，而不是儲存和訓練思維。課程必須讓學生擁有不斷質疑的能力。他還指出課堂教學中教師的工作是幫助學生做專家“所做的事”，根據適當的情境運用知識來認識、提出、解決問題。最為重要的是，教師要幫助學生養成專家的習慣、形成高標準。

胡衛平、林崇德《青少年的科學思維能力研究》（《教育研究》2003年第12期）一文中指出：青少年的科學思維能力是一種特殊的能力，是一般思維能力發展與科學教育的結晶。青少年科學思維能力是由內容、方法和品質組成的三維立體結構。文中構建了青少年科學思維能力的結構模型。并從深刻性、靈活性、批判性、敏捷性四個方面對于科學思維品質的培養進行了論述。特別是關于批判性的培養論述：（l）鼓勵獨立思考;（2）鼓勵提出質疑;（3）排除各種干擾，包括相關信息的干擾、多余的無關信息的干擾、權威信息的干擾、前科學概念的干擾等;（4）訓練學生的自我監控能力。

此外，拉爾夫.泰勒在《課程與教學的基本原理》（中國輕工業出版社，2008年版）論述了如何培養思維技能;（美）理查德·保羅和琳達·埃爾德所著《批判性思維工具》（機械工業出版社，2013年版）一書重新定義了批判性思維的概念、意義，論述了如何成為一個好的批判性思考者。