讓思維在有意義的科學實踐活動中發展

朱建華

【摘? ?要】讓學生的科學思維在有意義的科學實踐活動中發展是當下科學教育的重要任務。教師可以通過“以核心問題為主線”“以問題情境為導引”“以學習支架為輔助”“以拓展應用為路徑”等策略，培養思維邏輯，激發思維活力，促進思維生長，走向高階思維。唯有此，學生的思維品質才能得到提升，科學教育才能更具理性。

【關鍵詞】科學思維;科學實踐;發展

恩格斯說：思維是地球上最美麗的花朵。科學課堂理應成為學生思維發展的實踐樂園。但目前小學科學課堂出現的“活動有余，思維不足”的現象，已經影響了學生科學思維的發展。

只有通過有意義的科學實踐活動，讓學生親身經歷分析、判斷、推理的思維過程，科學思維才能得到發展，科學思維品質才能得到提升。因此，教師要以核心問題為主線，培養思維邏輯;以問題情境為導引，激發思維活力;以學習支架為輔助，促使思維生長;以拓展應用為路徑，走向高階思維。唯有如此，學生的科學思維才能得到提升和發展，科學課才能更具理性和效度。

一、以核心問題為主線，培養思維邏輯

小學科學課堂教學是由一個個探究活動組成的，其間隱含著一條邏輯思維線索，體現了教材的編排意圖。教師要以思維發展為目標，厘清不同的科學活動對促進學生科學思維發展的作用和關系，從中提煉出核心問題，梳理出邏輯思維線索，從而將各個活動視為一個有機整體，指引活動有的放矢地開展，達成“1+1>2”的活動價值。

核心問題是指向知識本質、“牽一發而動全身”的中心問題，也是梳理邏輯思維線索的關鍵所在。教科版三年級上冊《空氣占據空間嗎》一課的核心問題是“空氣占據空間嗎”，教材提供了“紙團會濕嗎”“杯底打孔”“杯底打氣”“讓瓶子里的水流出”四個科學活動，旨在引發學生思考：空氣占據空間嗎？水如何占據空氣空間？空氣如何占據水空間？如何實現水空間與空氣空間的交換？通過四個由邏輯思維線索串聯而成的探究活動，學生在觀察現象與發現事實中建立了邏輯聯系，從而全面地理解占據空間其實就是擠占空間或防止空間被擠占的現象（見圖1）。

核心問題是貫穿課堂教學的線索，串聯了教學要點，整合了教學重點，是思考的動力，有助于學生實現知識的整體建構。因此，教師在教學設計時要重視探究活動的邏輯性，引領學生開展觀察、實驗、研討活動，親歷證據收集、科學論證和概念建構的科學探究過程，助推思維的發展，幫助學生從生活世界走向科學世界。

二、以問題情境為導引，激發思維活力

建構主義學習理論認為，學習者的知識可以在一定的情境下，通過自己主動探究、與他人協作和交流獲得。在科學課上，教師可以創設問題情境，以此導引學生充分親歷探究過程，享受科學發現之樂，激發學習興趣。例如，教師在教學伊始，將底部粘有紙團的杯子倒扣在水中，等水面沒過杯底后，拋出“杯中的紙團會濕嗎”問題，請學生展開預測和討論。許多學生根據生活常識，認為紙團會濕，也有極少數學生猜測不會濕，并分別闡述預測理由。通過教師設疑，調動學生的好奇心和求知欲，引導學生通過小組實驗來驗證猜測，通過實驗操作發現是空氣把紙團和水隔開，保護著紙團不被打濕，初步得出“空氣占據著杯子的空間”的認知。

此外，教師也可以利用過渡問題創設問題情境，激發思維活力。過渡問題，是指教師在連接兩個不同知識點或活動時所提出的引導性問題，旨在激活學生的科學思維，理解教學內容，增強課堂實效。在“杯中紙團會濕嗎”“杯底打孔”這兩個活動的過渡環節中，兩位教師給出了不同的過渡語（見表1）。

同樣是提出過渡問題，因目的指向不同，其教學意義也不盡相同。B教師的過渡問題具有思維啟發性，能激活學生的思維，有利于科學概念的建構。通過過渡問題的導引，學生不僅想出在杯底打孔的辦法，而且理解了后續觀察杯底氣泡冒出和杯中水位上升等現象是一種空間的交換，從而強化了占據空間的要義。這一過渡問題還能引導學生進行逆向思維——如何讓杯中的水跑出來？即讓空氣進入杯子（用打氣筒注入空氣），水就會出來，從而揭示水和空氣交換空間的原理。學生進一步強化鞏固空氣占據空間的概念，科學思維也得到了發展。

三、以學習支架為輔助，促進思維生長

“支架式學習”教學理論認為，當學習遇到困難時，就要在學生已有發展水平和潛在發展水平之間提供“支架”，以幫助學生通過“支架”輔助來完成學習任務，建構知識概念。

（一）借助材料支架，開展有結構活動

在教學《空氣占據空間嗎》一課中，由于空氣是無色、透明的，看不見也摸不著，學生無法觀察到水是否進入杯子，而是通過推理做出判斷——空氣占據著空間，水沒有進入杯子。對于三年級學生來說，這樣的推理判斷顯然難度較大。如果教師適時提供材料支架，就能幫助學生順利觀察空氣占據空間的過程。雖然教材建議在實驗前撒一些泡沫碎屑、塑料、吹塑紙屑等漂浮物，但由于該實驗材料多（紙團、杯子、水槽、水），學生需要同時觀察杯中水位變化、杯外水位變化、氣泡冒出、紙團濕不濕等現象，細碎的漂浮物反而會影響學生聚焦觀察現象。

于是，教師將觀察杯外水位變化的漂浮物調整為一塊橡皮大小的紅色泡沫，去掉紙團材料，簡約實驗裝置（見圖2）。實驗過程中，學生觀察到空氣以水泡的形式從杯底小洞中冒出來，紅色泡沫則清晰地呈現水逐漸進入杯子，水面慢慢升高的現象，從而得出“空氣在杯子中，水沒有進入杯子;空氣出來了，水才能進入杯子”的結論，豐富并深化了學生對“空氣占據空間”現象的感性認識。材料支架為科學概念的建構提供了充分的事實和證據，使學生的科學思維自然生長。

（二）利用記錄單，顯示思維過程

實驗記錄單是學生開展科學探究活動的過程及結果的書面呈現，是學生思維過程可視化的重要載體。例如，在“杯底打孔”活動中，教師提供了實驗記錄單，要求學生記錄實驗過程中空氣和水位的變化數據，其中空氣用小圓圈表示，水位用橫線表示。交流匯報時，學生看著記錄單，說一說自己的發現：杯中空氣不斷冒泡跑出去，水位慢慢上升，當水充滿整個杯子，也就不再冒泡了（見圖3）。

實驗記錄單將學生的思維過程可視化，通過整理、處理、比對信息進行思維加工，幫助學生克服直接用語言描述實驗現象的困難，是開展科學探究活動的重要支架。

（三）巧用視頻支架，降低論證難度

收集事實證據是探究實驗的重要環節，但實驗現象往往轉瞬即逝，加上學生的觀察能力、表達能力的欠缺，在論證階段往往詞不達意。教師可以利用App的“移動講臺”功能，在智能技術的支撐下，拍攝實驗視頻，降低論證難度。

例如，教師用智能手機拍攝學生實驗過程的視頻，上傳到“移動講臺”。在交流環節，學生一邊播放水慢慢進入杯中，有連續的小氣泡從杯底冒出來的視頻，一邊進行匯報。有了視頻支架的輔助，學生可以回放實驗過程，更細致地表達基于事實的觀點，提升了語言描述的條理性和說服力，論證過程也變得從容自如。

四、以拓展應用為路徑，走向高階思維

美國教育家蘭本達教授說：集體研討的力量在于語言和思維的相互作用，它使孩子們從學習的“此岸”到達他們用自己的語言有條理地解釋現象的“彼岸”，建構起自己的概念系統。探究是研討的起點，研討則是探究的深化，可以使思維走向深刻。

交流研討是聚焦探究問題，以學生在探究過程中所收獲的豐富的第一手資料為基礎，有目的、有針對性地進行交流研討，使學生的認識從感性上升到理性，形成科學概念，促進高階思維發展。

當學生初步建立科學概念后，教師可以設計拓展應用活動來鞏固概念，深化理解。在《空氣占據空間嗎》的結課階段，教師設計了一個拓展應用任務，要求學生在課后用裝滿水的塑料瓶、吸管、橡皮泥等材料完成一個裝置，在不傾斜瓶子的情況下，利用空氣讓水從瓶子里流出來。這是對學生高階思維的挑戰，體現了學生綜合運用所學知識的水平（見圖4）。科學課雖然結束了，但科學探究在課外繼續進行。這樣的拓展應用活動能使探究活動層層推進，提升了學生的自主學習能力、問題解決能力、創造性思維能力。

總之，科學課堂要給予學生經歷有意義、結構化的科學實踐活動的機會，通過發現已有認知與科學現象之間的矛盾沖突，實現科學概念的建構，促使學生的科學思維向邏輯性、深刻性發展。

（浙江省海鹽縣向陽小學? ?314300）