小學生科學思維能力的培養

張京通

小學科學課是義務教育小學階段的基礎課程之一，承擔著啟蒙和培養學生邏輯思維能力以及科學素養的重要任務。在與很多一線科學教師的交流中總是不乏“學生思考問題的方法不對”“實驗設計方法不合理”“實驗結論有漏洞”等聲音，而這些聲音其實都說明了一個嚴峻的問題：科學課堂中學生科學思維培養不足。科學思維，是形成并運用于科學認識活動、對感性認識材料進行加工處理的方式與途徑的理論體系。科學思維有嚴密的邏輯性，經過辯證和綜合的思維，最終達到歷史實踐與理論的統一。小學生科學思維尚處啟蒙和發展的階段，需要循序漸進地培養。以下結合筆者的教學實踐，闡述對小學生“科學思維培養”的認識。

一、尋找認知沖突，提出問題，是科學思維的開端

小學生受限于年齡段的認知特點，邏輯思維并不成熟，小學科學課在對學生的科學思維的培養上，提出問題是一個貫穿始終的重要環節。提出問題，看似是以觀察為主，實則是學生對現象和自身經驗的對比后最終形成的認知沖突，是歸納與演繹思維方法運用的開端。在小學科學教材青島版五四制五年級上冊《運動和靜止》一課中，讓學生觀察了坐車時馬路和綠化樹木快速后移的圖片，而在學生的生活經驗里馬路和樹木應該都是靜止的，學生通過分析現象和已有經驗的矛盾，很容易得出“為什么馬路和樹木會動”。老師備課要做的就是根據學生的認知水平，給學生提供認知沖突的情境，培養學生發現矛盾，提出問題的科學思維能力。

二、解決問題是培養科學思維的核心

學生能否合理地解決問題，是一節科學課是否成功的關鍵。在小學科學課中常用的解決問題的策略有兩種：一是對比分析的策略。在小學科學教材青島版五四制五年級下冊《擺的秘密》一課中，學生根據自身經驗能夠分析出的影響擺動快慢的因素可能有擺幅、擺長和擺重，多因素影響的探究實驗設計就須要注意控制變量，每一步實驗設計單一變量，對結果進行對比分析，得出最終結論。以下是該課實驗記錄單步驟的設計。

控制變量法是小學科學課中常用的一種方法，應用于多因素影響結論的實驗設計中，能夠促進學生辯證和綜合思維能力的提升，促進學生科學思維的形成。

第二種常用的解決問題的策略是類比分析。類比分析多用于一些學生無法進行直接實驗的對象，多用在工程和地理類目的相關內容中，如仿生學、天文學中。在小學科學教材青島版五四制四年級下冊《白天和黑夜》一課中為了學生更形象的認識地球上白天黑夜的形成 和交替現象，需要建立日地模型來類比，借助模型來分析晝夜以及晝夜交替現象的成因。在實際教學中以蠟燭 模擬太陽，以穿鐵絲的乒乓球模擬地球，能幫助學生更好地解決原本十分抽象的問題。在小學科學教材青島版五四制四年級下冊《生物的啟示》一課中，為了更準確地探究筒形結構和平面結構的抗壓性能差異，運用了學生能經常見到的A4紙作為實驗對象分別制作平面、筒形和其他形狀的結構，通過模型性能的分析，類比得出筒形具有較強的承壓能力。類比的方法不但鍛煉學生的歸納、演繹、分析、綜合能力，還鍛煉了學生的抽象思維與概括能力，促進小學生科學思維能力的發展。

三、學會反思是培養科學思維的重要一環

在科學課上，學生在實驗設計和實驗操作的過程中往往有很多“差異”和“失敗”的案例，這些“差異”和“失敗”的案例往往是一節課中最能鍛煉學生的“種子”，對失誤和失敗的反思，是培養學生科學思維的絕佳時機。《擺的秘密》一課中，在驗證擺錘重對擺動快慢的影響實驗時，有一個組做出了擺錘的重量也是影響擺動快慢的因素的結論，老師建議這個組的同學觀看了其他小組的實驗，之后他們總結了兩點失敗的原因：1、自己組做實驗時用的擺線比其他組明顯要短。2、自己組再掛鉤碼時采用了豎著掛的方式變相增加了擺長。該組學生根據自己的分析加長了擺線，鉤碼變成了并排掛，改進實驗后就得出了正確的結論。當學生分析自己實驗失敗的原因并據此不斷地改進實驗設計的時候，他們的分析解決問題乃至整個科學思維能力都得到了進一步提高。

相較于“失敗”，數據誤差和數據差異等在涉及數據測量的實驗中會更加普遍。《斜面》一課中老師讓學生自己試一試斜面是否能省力，學生在斜面上勻速拉動小車測出的拉力都小于豎直提起小車所用的力，但是數據五花八門。產生不同數據的原因是什么？這是“誤差”嗎？學生積極回憶實驗細節思考猜想的同時，對比教師拍的各小組斜面坡度照片，能夠推測出坡度是影響斜面省力程度的重要因素，進而自然過渡到后面“坡度越小越省力”的驗證實驗。在不斷對數據誤差分析的過程中學生通過不斷地自我修正提高了動手能力和尊重事實、尊重數據的科學態度，也通過不斷對比、思考鍛煉和提升了學生的科學思維能力。

小學科學課的最終目標是在啟蒙和培養學生的科學素養，科學思維是科學素養形成的關鍵要素，是學生認識世界的邏輯和方法，也是學生好奇心和求知欲的來源。科學思維的培養看似漫無邊際、無從下手，卻真實存在于每節科學課的細微之處，老師上課時要做一面“放大鏡”，抓住每一個能培養學生科學思維的小細節，讓學生在思維的學科學、愛科學、受益于科學。

【作者單位：淄博市淄川區羅村中心小學 山東】