培養小學生的科學思維方法的教學案例

張永 方曉磊

小學科學課程要按照立德樹人的要求培養小學生的科學素養。學生的科學素養不僅指了解必要的科學技術知識，還要知道基本的科學方法，認識科學本質，樹立科學思想。探究式學習是學生學習科學的重要方式。

科學探究的主要特點是以證據為基礎，運用各種信息分析和邏輯推理得出結論，公開研究結果，接受質疑，不斷更新深入。信息分析和邏輯推理需要運用分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法。那么在小學科學課堂教學中怎么引導學生運用科學思維方法呢？

一、類比通過相似的事物之間具有類似的性質，類比另外事物具有相同的性質

在《空氣能占據空間嗎》教學案例中，學生之前已經學習過固體和液體具有熱脹冷縮的性質，因為學生很直觀地觀察到固體和液體受熱后體積膨脹，受冷體積縮小，學生很容易認識到固體和液體具有熱脹冷縮的性質。那么空氣具有熱脹冷縮的性質嗎？

首先讓學生認識液體占據一定的空間時，當液體受熱后，體積就會膨脹;液體受冷后，體積就會縮小。然后引導學生利用類比的科學思維方法。空氣可以類比液體的熱脹冷縮的性質，假如空氣具有熱脹冷縮的性質，那么對一定空間的空氣進行加熱后，空氣的體積就會膨脹;一定空間的空氣受冷后，空氣的體積就會縮小。

那么怎么才能顯示空氣熱脹冷縮的現象呢？空氣可以類比液體的研究方法。液體的研究方法是利用氣球皮的鼓起或者癟下去來判斷，那么空氣也可以利用氣球的膨脹或者收縮來研究。這樣的話，學生不僅理解了空氣熱脹冷縮的性質，而且理解了研究空氣熱脹冷縮性質的思路。

二、比較就是把相同性質的物體進行對比，這些事物具有的共同特征可能就是它們的本質屬性。事物的不同特征就是具體事物的個別屬性

在《空氣有重量嗎》教學案例中，首先讓學生對固體、液體和氣體的性質有所了解。比較是認識事物特殊性質的方法，引導學生通過對形狀、占據空間、體積、流動性、重量這幾方面的比較，學生比較清晰地認識到氣體與液體、固體不同的性質（如下表）

空氣與其他物體一樣占據空間，也具有一定的重量，但是也具有沒有固定的形狀，容易被壓縮，能流動的特點。

三、分析和綜合是把研究對象分解成各個組成部分。分別加以研究的一種方法。然后把各種部分再重新綜合的思維方法

在《擺的研究》教學案例中，學生測量擺的擺動次數的時候已經發現，擺鐘的擺與自制的擺在10秒內擺動的次數可能不一樣。有的擺擺得快，而有些擺則擺得慢。學生的頭腦中已經形成了一個問題：在相同時間內怎么不同的擺擺動的次數不一樣呢？

這樣的問題是開放性的，學生無法進行探究。引導學生思考：影響擺擺動快慢有哪些因素？之前學生已經學習到擺包括擺重，擺長和擺幅，這樣學生就很容易分析得出影響擺擺動快慢的因素可能是擺錘、擺長、擺幅。這樣學生就可以利用控制變量的方法對影響擺的擺動快慢進行探究，比如當研究擺長是否影響擺擺動快慢的因素時，控制擺重、擺幅不變。

當學生完成對擺重、擺幅和擺長的研究后，再重新綜合影響擺的快慢因素。這樣學生逐漸認識到影響擺的快慢因素與擺長有關，與擺重和擺幅無關，其中擺長指的是從固定點到擺的重心的距離。

四、分類就是根據事物的某個屬性或者表現的特征進行分類。然后針對某個特征的事物進行分析。歸納出這類事物的本質屬性或者特征。構建學生的科學概念

《點亮小燈泡》電在電路中的流動是看不見的，但是我們可以通過一些現象，當小燈泡的亮與不亮來判斷電路中是否有電流通過。電流動的路徑叫做電路。學生利用教師提供的材料進行各種嘗試，并且把電路連接的情況用簡單的符號畫電路圖的方法。然后組織學生把全班的電路連接情況分類，一類是小燈泡發亮，電路是連接相通的，一類是小燈泡不亮，電路是斷開的或者短路的。

引導學生分析連接相通的電路特點，電必須從電池的一端經過用電器流向另一端才能建成一個完整的電路。

五、推理就是根據事物的本質或者發展變化規律。對一定的現象進行解釋說明的思維方法

在《熱空氣和冷空氣》教學案例中，學生觀察到將去底的塑料瓶罩在點燃的蠟燭上，瓶底的一側用墊片墊起，觀察到火焰繼續燃燒;抽去墊片，觀察火焰熄滅。那么為什么蠟燭的火焰不一樣呢？

引導學生運用推理對這些現象進行分析。蠟燭的火焰繼續燃燒是因為有氧氣;蠟燭的火焰熄滅是因為缺少氧氣。只有空氣是循環的，才會有新的氧氣補充過來。當瓶子的一側用墊片墊起的時候，受熱的空氣向上升，冷的空氣從下面進入，這樣就形成了一個循環（如下圖）。

科學思維是科學探究的核心。在科學探究中，科學思維方法不僅可以引導學生收集證據說明科學問題，而且還可以引導學生分析證據解釋科學問題。學生掌握了一定的科學思維方法，把自己的科學概念遷移到新的情境，就可以解決新的問題。

編輯：謝尾合