以思維力為核心的科學教學設計

郝興敏 王福民

在日常教學與教研中，我時常在思考這樣一個問題：小學科學教學，我們究竟要追尋什么？也許有人會說，這個嘛，很明確，就是提升學生的科學素養。然而科學素養又是什么？我們該如何去提升？是否動手了、課堂活躍了就是提升素養了？這樣的一些問題時時縈繞在我的心間。直到有一天，我在《科學課》雜志上讀到了這樣一句話：“什么是素養？其實也可以用一個詞來替代，就是思維方式。”是的，如果我們的科學教學讓學生學會了用科學的眼光看問題，如果我們的科學教學讓學生習慣了用科學的思維方式去解決問題，那不就提升學生科學素養了嗎？于是在課堂教學中，我不再僅僅關注學生的動手做、動口說，而是將做一做、說一說作為提升思維能力的載體，在做中觀察具象、在說中理清關聯，讓學生的思維在慢慢“浸潤”中不斷得到磨礪和提升。

《光的行進》一課就體現了我對這一教學思考的實踐探索。

《光的行進》是蘇教版小學科學五年級上冊第二單元的起始課，我所執教的是本課的第二課時，教材內容并不復雜，就是讓學生用一只手電筒和三張小孔紙做一個實驗，來驗證光沿直線行進。面對這一教學內容，以往的教學思路就是直接讓學生將三張帶孔的紙板擺成一條直線，用手電筒照射即可，活動做完，教學也就大功告成。但這一做法的問題是，雖然學生也動手活動了，也知道實驗結論了，但在面對實際問題時，仍舊問題多多。比如，筆者曾在一個班級在這一節課結束之后，讓學生畫出蠟燭的光線是如何將屋子填滿的，學生仍然存在各種誤解。如有的學生還是會根據前概念或童話故事中形成的對于光的認知，畫出如下的示意圖。

反思這節課的教學，我們發現這節課的核心內容是，通過活動讓學生建構“光在空氣中沿直線行進”這一科學概念。但科學概念的建構不是“讓我來輕輕告訴你”的過程，而是學生由現象到歸納的理性思考和主動建構的過程。思考要有具象載體，建構需要智力支持。基于這一思考，在課堂教學中，我精心設計活動，巧妙搭建思維的支架，讓學生在動手動腦中逐步形成了“光在空氣中沿直線行進”這一科學概念的建構。

一、可視化素材導入新課，為思維的發生提供切入點

光是學生日常生活中司空見慣的現象，但司空見慣并一定代表有真知灼見。在學生的印象中，光線就是日常生活中能夠直接看到手電筒、汽車車燈等照射出的那一個個光束，在能夠直觀看到光束的時候，學生都能說出或畫出光是沿直線傳播的。但對于路徑不是如此明確的光現象，比如，路燈、屋子里的燈，甚至是太陽光等是如何傳播的，學生就不甚明了。雖然有的學生從課外書上或其他途徑多多少少知道光是沿直線傳播的，但這種粗淺的知識在學生腦海中只是一個人云亦云的論斷。由于光傳播得極快，在孩子們眼中幾乎是一下子就亮起來了，而小學生的思維特點以具體形象思維為主，對于看得見、摸得著的東西才會有自己的體悟和認識，對于較為抽象的認識，則需要借助一定的載體去幫助自己搭建思維的橋梁。因此在課的一開始，我運用類比的方法，先讓學生觀察拋出的紙飛機在空中的運動路線，這是實實在在能夠觀察到的物體的運動軌跡，然后用激光筆照射黑板，并提出問題：“你能看見激光筆的光是怎樣到達屏幕上的嗎？”從而讓學生為光在空氣中直線行進這一猜想尋找直觀證據。

二、結構性材料的使用，使實驗現象更具典型性

什么是材料的結構性呢？美國哈佛大學教授蘭·本達曾說過：“材料的種類和組合以及交給孩子們的次序就是材料的結構。”在科學教學中我們都能認識到：使用不同的材料或對相同材料的不同組織，學生經歷的學習過程就截然不同。因此選擇什么樣的材料、何時呈現以及以何種方式呈現都需要我們教師在課前進行精心的準備和充分的思考。在驗證光沿直線行進時，教材提供的材料是讓手電筒的光通過三張紙板的小孔，在做下水實驗時，我發現用手電筒做光源，在紙屏上除了有光點外，還有很明顯的光暈，而這樣的現象對于五年級學生來說不好理解，于是我就采用了激光筆做光源，這樣效果比較明顯。但激光筆發出的光是一束光，這樣在實驗之后，學生對于光的直線行進可能會產生光的直線行進只是光沿水平方向的直線行進的認知，于是我又補充了一項演示實驗，在黑暗的環境中讓學生觀察強力激光筆沿不同方向行進的現象，這樣使學生的認知更全面。再如，進行小孔實驗時，為了使學生能更清晰地看到小孔成像的現象，我為每個小組準備了簡易小孔成像實驗盒，此實驗盒由兩個圓柱形紙筒組成，內筒上一個底面有小孔，另一個底面粘貼有透明紙（作為成像屏），外筒較長，套在屏的一端，目的是讓成像屏在較黑暗的環境，便于清晰地觀察到蠟燭的像。蠟燭立在桌面上，用這種裝置觀察蠟燭的像，能清楚地看到小孔成像現象。

學生在使用這種裝置觀察小孔成像實驗非常方便。有結構的材料為學生思維的發展提供了更加直觀的映像，能使學生思維更流暢。

三、有針對性的不斷追問，提升思維的深刻性

“動手之前先動腦”這是路培琦老師曾說過的一句話，這句話體現了科學課的重要意義。但小學生往往喜歡動手，對于操作的目的思考不夠，因此在本課教學中，我把引導學生對實驗的設計與思考放在重要的位置，絕不能讓學生為了實驗而實驗。比如，在設計實驗驗證光的直線行進之前，我安排學生先進行討論：根據老師提供的材料，怎樣設計實驗來驗證自己的猜想呢？由于有的學生事先看過教材或其他資料，他們會直接把三張紙屏擺在一條直線上，至于為什么要這樣做，學生一般處于模仿心理，不去深入思考，這樣造成了學生在學習上的淺表化思考。因此學生在匯報實驗方案時，重點詢問學生：為什么要把三張紙板平行擺放，使三個小孔在一條直線上？使學生想到數學課上學過的“經過兩點可以而且只能畫一條直線，經過在同一直線上的三點也只能畫一條直線”，

這樣使實驗設計有理有據。然后我又追問：如果三個紙板不在一條直線上，會出現什么情況？當學生清楚了實驗的設計之后，我沒有讓學生立即動手，而是讓學生進一步思考：按照你設計的方法，在實驗過程中，可能看到什么現象？看到了你想象中的現象又能說明什么？這樣使學生對實驗的設計、目的都非常清楚，能真正發揮實驗驗證猜想的作用。

四、課程資源的及時補充，促進思維過程的完整性

在科學課的教學中，適當地利用學習單和多媒體資源，有利于突破教學重難點，讓學生對知識的了解更全面、更深入。在觀察完小孔成像實驗后，我讓學生完成了如何實驗探究單：

通過這種方式引領學生對具體操作進行理性思考，讓感性經驗逐步上升到理性思維，對于學生思維的深度有一定的促進作用。

之后，我用從網絡上搜集到的小孔成像的視頻展示了成像原理，直觀、形象、生動，引導學生又一次走進理論建構的過程。這樣學生在不同類型課程資源的支持下，從最初對光傳播的粗淺認識到理性探究，從直觀觀察到深入理解，親身經歷了“初步設想—實驗修正—視頻啟迪—自主深化”的過程，一步步、一點點，完成了對光直線傳播這一科學概念的建構過程，有效促進了學生認知的發展。

五、探究結論的學以致用，提升思維的敏捷度

學生最終是否真正理解所學知識，不僅表現在課堂上對所學知識的描述，還表現在是否能夠運用所學知識解釋生活中的現象。在引領學生經歷光的直線行進探究活動之后，我及時設計了下面兩個題目（如下圖1、圖2），讓學生運用所學知識解決，在運用的過程中加深學生對知識的理解，提升思維的敏捷度。

科學學習不僅是習得知識和技能的過程，更重要的是磨礪思維的過程。思維如何磨礪？雖沒有固定之法，但也有規律可循。路徑在何方？唯有提供機會、提供載體，讓學生在思考中學會思考方是可行之路。因此在科學教學中，科學教師不能僅僅關注學生的動手操作和顯性知識的獲得，更要引導學生經歷知識的發生、發展過程，讓學生“知其然”，也“知其所以然”。雖然在成人看來小學科學內容較為簡單，但對這個年齡階段的孩子來說并非如此，科學教師要遵循學生的年齡特點和認知規律，精心設計教學內容，在知識傳授的同時，始終關注學生思維的發展，在活動中讓動手為動腦提供感性經驗，讓動腦促進動手的理性內涵，唯有如此，科學學習才會真正發生。

【作者單位：青州市教學研究室 青州市黃樓街道大尹小學? 山東】