新編蘇教版《科學》教材中科學思維教學的要點

楊 健

思維活動是課堂教學的核心活動，“基于思維的科學教學”是《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱課標）的設計思想和研制基礎之一。因此，激發學生科學思維，發展其科學思維能力，應是每一位科學教師的追求。

然而，正如思維不可見地發生于大腦中那樣，科學思維活動也很難像明確的科學知識與顯見的探究活動那樣被呈現在紙面上，所以其易被忽視。正是因為對學生思維參與的忽視，科學課中的探究活動往往流于形式，學生僅僅獲得了膚淺的“做”的體驗，未能真正實現做中思、做中學；且具體的經驗，以及事實性信息、知識和概念，未經思維的加工，僅停留在“記憶”的層面，學生很難深入理解和遷移應用，久之，這些知識就會成為“脆弱的知識”。

科學思維究竟是什么，又該如何培養，這是科學思維教學的出發點。對于思維的認識，哲學、心理學、腦科學、邏輯學等學科各有各的理解，體現其復雜性，就像有學者所說的那樣，思維的復雜性幾乎不允許對其給出一個明確的定義，我們所能做的只是盡量考察“思維不是什么”或“思維同什么有關”等問題。另外，小學生在科學學習中的思維活動應受科學家思維活動的啟迪，但又不應簡單等同。事實上科學家的思維活動遠比我們所能描述的更為復雜，教學要更多地回歸學習者本身的思維特征。

為更好地落實基于思維的科學教學，新編蘇教版《科學》教材（以下簡稱新編教材）的編寫組形成了這樣一個基本觀點，即將科學思維與兒童的科學認知活動緊密聯系，讓思維在以探究為主的科學學習過程中發展，而這也是科學教師在教學中應當注重的。

一、將科學思維與兒童認知活動緊密聯系

科學教學中的思維活動總是伴隨于學生的科學探究實踐。三下《聲音的產生》一課，教材引導學生體驗并描述物體發聲時的狀態，通過“一手壓住尺子，另一手彈撥”“把氣球掛在正在發聲的音箱前方（觀察音箱發聲時氣球的狀態）”“摸著喉嚨，發出‘啊……’的聲音”“空瓶里放些泡沫屑，吹瓶口”“敲擊音鈸，然后輕輕按住”五個活動，分析物體發出聲音時有什么共同現象。在該探究活動中，學生在教師的引導下，先觀察并描述（記錄）物體發聲時的現象，再分析、比較物體發聲時的共同特征，進而得出結論“聲音是由物體的振動產生的”。從科學探究角度看，學生經歷了“搜集證據—處理信息—得出結論”的過程，其顯性的探究活動是操作、觀察、比較、描述，而內隱在活動中的是分析、比較、概括等思維活動。可見，科學探究活動的過程就是思維展開的過程，因此，教師要努力促使學生用自己的頭腦，把科學探究活動中所呈現出的現象、事實、變化等，經過思維加工，形成自己的結論，而不是別人告知的知識。

這里要明確教學中幾個重要概念的關系，包括：探究過程、探究活動、科學思維和科學概念。科學探究是科學學科重要的學習方式，新編教材在落實課標要求的基礎上，提出了具有教材自身特色的科學探究流程，即“提出問題→作出假設→查閱文獻→設計方案→搜集證據→處理信息→得出結論→分享交流”。在探究活動中，雖不用全面涵蓋以上全部要素，也不一定全然按照其步驟進行，但該流程為學生科學認知活動提供了一個基本結構。圍繞著這個基本結構的是看得見的實踐活動，如被稱為過程技能的觀察、實驗、操作等，而為這些實踐活動賦予“科學味道”“科學學科特質”的是看不見的思維活動，經由思維活動，學生獲得概念性的認識而不是未經思維處理的事實、信息。概括地說，探究過程是學生認知活動的結構主線，附在主線上的是動手的實踐與動腦的思維，目的是讓學生在處理信息后進行概念轉化、概念獲得與概念發展。沒有過程結構，科學探究會凌亂低效；沒有動手實踐，科學探究會無從依托；沒有動腦思維，科學探究會有形無神。

二、在科學探究中教會學生如何思考

新編教材注重教會學生如何思考。如教材在專項學習“像科學家那樣……”的“提出問題”中，一、二年級要求學生要多提“誰、什么、怎么樣、什么樣、哪里”等問題，教會學生提問。因果推斷是科學探究中理性思維的典型行為，在三年級的專項學習中，教材提醒學生在“作出假設”時用“如果……就會……”的句式進行表達，通過這樣的話語結構，導引學生的邏輯推理活動。在文本上，教材更多地采取“比較西紅柿花與黃瓜花有什么不同”“為什么暖氣片都安裝在房間的低處？為什么冷藏柜可以不加蓋子？”這些引導探究活動與思考活動的話語，盡可能避免直接給出結論。這些例子反映了教材希望學生發展關于思維的程序性知識。

陳述性知識是“知道是什么”的知識，指那些靜態的、不變的事實信息，例如科學知識與科學概念，它們是可描述的。程序性知識是“知道怎么辦”的知識，是一套辦事的操作步驟，上文的科學探究流程，就是一種程序性知識。怎么提出問題，怎么對兩種事物進行比較分析，如何在比較分析的基礎上進行歸納，如何依據所獲得的證據對自己的觀點進行解釋，以及如何針對別人的觀點提出有理有據的質疑等等，也蘊含著一定的程序性知識。在科學教學中，關于思維的程序性知識不是把如何思維告訴學生，而是讓學生親歷思維活動。教師只要善于分析教材文本的留白部分，就一定能發現這些留白通常暗含著促進學生運用分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法的機會。通過激發學生親歷及反復嘗試以上思維實踐，再加上教師對方法、程序的有意識點撥指導，學生的思維能力自然會得到提升。

當然，教會學生思考與概念發展層次及學習進階相關聯。在教學中，教師必須把握兒童認知規律，在不同年段循序漸進、各有側重地發展其科學思維。

三、讓學生的思維活動真正發生

曾有專家認為發展思維的任務已經包含在知識教學中了，用不著在知識和技能教學之外另提發展思維的任務。認同該觀點的教師，自然很難會對如何促進學生真正開展思維活動進行有意識的教學設計和安排。在課標的導引下，我們知道，忽略思維參與的知識教學，難以達到知識的有意義組織和深層次理解，概念性認識也無從談起。課堂教學如果只滿足于探究活動的完成和結論的得出，那學生只可能獲得膚淺的活動經驗和大量的事實信息。鑒于此，教學中，教師要努力設計每一個學生思維都能參與的科學探究活動。用好新編教材，讓學生的思維活動真正發生，可以從以下幾個方面著手。

第一，用好教材創設的教學情境。科學課以自然界中的事物及其運動變化為學習對象，小學生的科學學習更與具體直觀的自然事物密不可分。好的教學情境，能喚醒學生對生活經驗的回憶，能拉近學生與所要探究事物、現象的距離，能將問題與解決問題所需要的信息蘊含其中，并支持學生開展持續的探究活動。新編教材圖片多，這些圖片一般呈現一個自然場景，或提供一組包含相關信息的材料，或一個引發思考的實驗現象等。教師應避免簡單地將教材呈現的情境作為一般性的信息資料一帶而過，要讓學生充分分析情境，了解他們與情境有關的先前的經驗，激發他們的問題意識，從而為進一步發現問題、搜集信息及思維加工提供支撐。當然，作為紙質媒介，教材能夠呈現教學情境的方式僅限于圖片與文字，如果教師能夠在教材的引導下，創設更加直觀的學習情境則更為理想。但是，有些教學設計，在沒有領會教材意圖的情況下，僅從是不是更生動、更有趣、更豐富的角度出發，創設脫離探究活動本身意旨的所謂“好玩的”情境，就會事倍功半，甚至會對探究活動的科學性帶來干擾。

第二，把握教材中問題的指向，將學生思維引向深入。新編教材文字少、問題少，但是這些問題大多是指向探究活動核心的關鍵問題，且大多是指向深度思維的問題，學生要經過思維加工才能回答。如仔細觀察土壤的表層和下層，你發現有什么不同？這一問題需要學生在對比觀察的基礎上，進行分析、比較，并較為全面地描述表達。這就需要教師引導學生進行細致的科學觀察，要求他們進行比較和分析，然后盡可能多地將其不同之處一一列出。再如：這兩盆植物的長勢有什么不同？可能和土壤有什么關系？這時學生不僅要觀察、比較和描述，更要進行有依據的猜想和假設。有些問題看似簡單，答案也比較直觀，教師應要求學生盡可能清晰、完整、有條理地回答，而不要急于通過若干個學生碎片化的答問，拼成一個所謂的完整的結論。

第三，為教材中的探究活動補白，給思維更多時間。前文筆者提到新編教材通常在提出問題之后僅用圖片呈現探究活動的要點，較少給出結論。這是因為編寫者希望學生自主地參與到學習中去，于是就在探究過程和思維主線上“留白”。教師要看到“教材背后去”，分析學生親歷這個探究活動需要哪些過程性的技能，要通過何種思維方法才能得出結論，進而通過自主學習、合作學習等活動，把每一個學生卷入探究歷程中去，讓每一個學生動手實踐、動腦思考以及有機會表達，這就是應有的補白。教材在呈現探究活動時，常會通過簡介探究步驟、圖示探究行為、旁白探究要點等，提示學生進行探究活動時教師可采取的教學策略和步驟，教學中教師應著力落實。

第四，重視課外拓展活動。教材中的課文，很多時候以一個拓展性活動結束。如“我們可以為保護家鄉的土壤做些什么”“小組同學敲擊不同長度的塑料管，試著合奏一段樂曲”“在藏羚羊遷徙必經之路規劃修建一條鐵路，你如何評估鐵路的修建方案”這樣的拓展性活動，能起到對所學知識進行拓展運用的作用，而從發展學生思維的角度來看，一方面，通過課堂教學中的探究，學生獲得知識，但知識要真正內化為可以遷移的科學概念，必須經歷在真實情境中解決問題的過程，使得學生在杜威所說的“自覺地理解共同因素”中發揮思維的加工作用，實現能夠遷移的目的。另一方面，課堂教學中的探究學習更多的是循著某個步驟進行發現與驗證的過程，更多的是運用邏輯推理來獲得知識概念。而在拓展性活動中，更能容納不同學生解決問題的獨特思路、方法，更能為學生創造性思維的發展提供更多的機會。