讓學(xué)生的科學(xué)思維向更深處發(fā)展

黃秋燕 季榮臻

摘要科學(xué)探究和科學(xué)思維是科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。科學(xué)教育的主要任務(wù)不是讓學(xué)生去學(xué)習(xí)、積累更多的科學(xué)知識，而是掌握從科學(xué)的視角去認(rèn)識世界的思想方法，學(xué)會用科學(xué)的思維分析、處理各種實際問題，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計、改進(jìn)教學(xué)行為，讓學(xué)生的科學(xué)思維向更深處發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。筆者通過《像科學(xué)家那樣“玩盒子”》一課的教學(xué)為例進(jìn)行了實踐與探索。

關(guān)鍵詞 科學(xué)思維 思維范式 表達(dá)與交流

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.05.021

Let Students’ Scientific Thinking Develop Deeper

HUANG Qiuyan[1]， JI Rongzhen[2]

（[1] Chongning Road Experimental Primary School， Wuxi， Jiangsu 214001；[2] Wuxi Institute of Educational Sciences， Wuxi， Jiangsu 214001）

Abstract： Scientific inquiry and scientific thinking are the important contents of the core quality of science. The main task of science education is not to let students learn and accumulate more scientific knowledge， but to master the thinking method of understanding the world from a scientific perspective， learn to analyze and deal with various practical problems with scientific thinking， and cultivate students’ scientific literacy in the pro？ cess. Science teachers should change teaching ideas， optimize teaching design， improve teaching behavior， let stu？ dents’ scientific thinking develop deeper， and promote students’ deep learning. The author takes the teaching of"playing with a box like a scientist" as an example to practice and explore.

Keywords： scientific thinking； thinking paradigm； expression and communication

科學(xué)探究和科學(xué)思維是科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。科學(xué)教育的主要任務(wù)不是讓學(xué)生去學(xué)習(xí)、積累更多的科學(xué)知識，而是掌握從科學(xué)的視角去認(rèn)識世界的思想方法，學(xué)會用科學(xué)的思維分析、處理各種實際問題，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計、改進(jìn)教學(xué)行為，讓學(xué)生的科學(xué)思維向更深處發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。筆者通過《像科學(xué)家那樣“玩盒子”》一課的教學(xué)為例進(jìn)行了實踐與探索。

《像科學(xué)家那樣“玩盒子”》是自編教材中的一課。本課旨在對一年級學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育，讓他們初步認(rèn)識到科學(xué)家怎么做科學(xué)，怎么像科學(xué)家那樣去發(fā)現(xiàn)、研究科學(xué)問題。本課教學(xué)從簡單的玩盒子游戲入手，以盒子作為教學(xué)載體，利用在玩盒子的過程中不斷產(chǎn)生的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行真實有效的探究，幫助他們體驗主動學(xué)習(xí)的樂趣，發(fā)展科學(xué)思維。

基于材料，激發(fā)科學(xué)思維

一年級學(xué)生的性格活潑，想象力豐富，對身邊的事物充滿了好奇心，有著濃厚的求知欲，但是他們的認(rèn)知水平尚未脫離前運算階段，邏輯思維能力仍然以具體形象思維為主。因此，選擇生活化、趣味化、簡明化的探究材料是幫助低年段學(xué)生投入探究活動、激發(fā)科學(xué)思維的基礎(chǔ)。美國心理學(xué)家布魯納說過，學(xué)習(xí)的最好刺激，是對所學(xué)材料的興趣，要使學(xué)生上好課，就得千方百計點燃學(xué)生的興趣之火。在本課的學(xué)習(xí)中，教師利用生活中常見的紙盒子充當(dāng)載體，為有趣的探究打下基礎(chǔ)。

教學(xué)片段：推空盒子

師：瞧，這就是我們要玩的小盒子（出示兩個上下堆放的紙盒）。像老師這樣沿水平方向推上面的盒子，會發(fā)生什么？

（課堂伊始，請學(xué)生推盒子玩，明確探究對象。基于盒子掉落的現(xiàn)象，自然而然地聚焦到將上方的盒子推到哪個位置時會掉落的問題。）

師：如果給你們一組這樣的盒子，你們能想辦法找到盒子剛好推到哪個位置時掉下去嗎？

（學(xué)生分別演示，在學(xué)生介紹時，教師給予一定的鼓勵和引導(dǎo)，如提供載物平臺幫助學(xué)生更容易尋找盒子剛好掉落的位置。）

生：我們小組找到的盒子掉落的位置是在盒子的中間。

師：你是怎么知道它在中間呢？

生：看上去在中間。

師：用什么樣的方法可以更準(zhǔn)確地幫助我們確認(rèn)位置？

生：用尺子量一量。

師：你們學(xué)過用尺子測量了嗎？老師和你一起來量一下。

（師生合作演示測量盒子中間位置的方法，同時教師揭示小盒子內(nèi)部隱藏著刻度以幫助學(xué)生更方便、快捷地確認(rèn)標(biāo)記位置。學(xué)生在經(jīng)歷第一次畫出標(biāo)記和第二次確認(rèn)標(biāo)記位置后，很容易就能從各小組的現(xiàn)象中歸納出小盒子推到中間位置時就會掉下去。）

師：生活中也有不少像這個小盒子一樣，推過自身的中間位置就會掉下去的物品，比如書本、尺子等。

推盒子玩的過程中，面對直觀的探究材料，教師不直接向?qū)W生示范如何尋找盒子掉落的位置，而是讓學(xué)生自己動手動腦，有助于培養(yǎng)低年段學(xué)生的探究能力。學(xué)生在“玩”盒子的過程中，無形中親歷了像科學(xué)家一樣在現(xiàn)象中歸納的科學(xué)方法。特別設(shè)計與滲透的用工具測量、用數(shù)據(jù)表達(dá)的意識，很好地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維。之后由小盒子延伸到生活中的其他事物，給予學(xué)生進(jìn)一步思考的空間。

引發(fā)沖突，生成科學(xué)思維

在學(xué)習(xí)過程中，認(rèn)知沖突是學(xué)生已有的知識經(jīng)驗與當(dāng)前面臨的學(xué)習(xí)情境之間產(chǎn)生的矛盾。在低年級課堂上制造認(rèn)知沖突，是幫助學(xué)生深度學(xué)習(xí)的很好切入口。這需要教師提前對學(xué)生進(jìn)行觀察和了解，只有明確了學(xué)生的前概念及其最近發(fā)展區(qū)，才能制造合適的認(rèn)知沖突。

教學(xué)片段：推有重物的盒子

師：老師這里還有一個盒子，我們也來推推看。（教師把盒子推出一半多，盒子不掉落。）

生：這是怎么回事？

生：有磁鐵。

生：粘住了。

生：有東西，壓住了。

師：你們能不能讓盒子也像這樣推出一半不掉下來？你們會怎么做？

（學(xué)生小組合作，在“材料超市”中選擇物品并嘗試設(shè)計、制作出推過中間紅線而不會掉落的小盒子。）

師：剛才，老師拍下了不少小組的精彩照片，我們一起來看一看。（投影展示各小組的嘗試結(jié)果。）好多組都不約而同地選擇了小鐵片，這是怎么回事呢？

生：小鐵片比較重，容易成功。

生：我們把彈珠放在盒子里，也成功了。可是彈珠會滾來滾去，一不小心盒子還是會掉下去。

生：我們用的是橡皮泥小球，只要把它往下壓一下，它就不會滾動了，也能成功的。

生：我們組用的是回形針，不管怎么放，都不能讓盒子推出一半多。

師：看了這么多組的小盒子，現(xiàn)在你們有什么發(fā)現(xiàn)？

生：當(dāng)盒子一邊有重物以后，就能推出一半多也不掉落。

教師演示的盒子與學(xué)生玩的空盒子產(chǎn)生不同的對比，這恰巧與學(xué)生之前建立起來的經(jīng)驗產(chǎn)生了沖突。學(xué)生在驚訝之余自發(fā)產(chǎn)生感興趣的探究問題——為什么盒子沒有掉下來？問題是思維的起點，只有學(xué)生自發(fā)產(chǎn)生的問題才是推動他們積極探尋原因的內(nèi)驅(qū)力。學(xué)生在此環(huán)節(jié)會迅速作出各種猜測，而為了驗證自己的猜測，他們就必須嘗試設(shè)計方案來進(jìn)行實驗。學(xué)生不僅像科學(xué)家那樣親歷了用實驗驗證假設(shè)的完整過程，同時再一次不自覺地運用了在現(xiàn)象中歸納的科學(xué)方法。由此，科學(xué)的思維方式在學(xué)生的頭腦中悄然生成。

升級問題，挑戰(zhàn)思維范式

前兩個活動中，學(xué)生體驗了向科學(xué)家那樣探究的樂趣，在現(xiàn)象中嘗試發(fā)現(xiàn)規(guī)律，在猜想驗證中作出合理解釋。這時要想把學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情推向最高潮，就必須打破學(xué)生剛剛建構(gòu)起的認(rèn)知平衡，將沖突進(jìn)行二次升級，挑戰(zhàn)他們的思維范式，使學(xué)生科學(xué)思維向更深處發(fā)展。

教學(xué)片段：再推有重物的盒子

師：大家想一想，如果還要繼續(xù)推這個盒子，會發(fā)生什么？推推你們的盒子試試看。

（學(xué)生再次推盒子，盒子掉落。）

師：老師也來推推我的盒子。（演示推盒子至3/4處，盒子不掉落。）你們有什么新的想法？

生：里面的東西肯定不是一個，是很多個。

生：應(yīng)該是很重的東西。

生：還要把它往后面放一點。

生：我們打算放五個小鐵片試一試。

師：是一次性放五個進(jìn)去嗎？

生：不，是每次加一個。

師：為什么會想到這樣做呢？

生：我們想看看2個、3個、4個的鐵片時候，盒子會怎么樣。

師：像這樣按照一定的順序來研究重物對盒子的影響，還真有科學(xué)家探究的味道呢！根據(jù)你們的想法，能做出像老師這樣也不掉落的盒子嗎？

（學(xué)生分小組進(jìn)行方案設(shè)計并制作，交流展示。）

師：看了這么多組的小盒子，它們有什么共同點？

生：物體更加重，放得更加靠后。

師：要做出推到像老師這樣也不掉落的盒子，需要怎么樣？

生：放更重的物體，把物體放在盒子的最后，就能把盒子推得更遠(yuǎn)了。

學(xué)生在前兩個活動中漸漸學(xué)會像科學(xué)家那樣的研究方法在這個環(huán)節(jié)得到進(jìn)一步遷移和強化。學(xué)生在已有的經(jīng)驗中作出猜測、形成假設(shè)，像科學(xué)家那樣去設(shè)計方案進(jìn)行檢驗，并逐步形成基于現(xiàn)象和證據(jù)的合理解釋。本環(huán)節(jié)注重學(xué)生的科學(xué)表達(dá)與交流能力培養(yǎng)，并滲透一定的對比實驗原則。在展示圖紙方案、展示盒子設(shè)計的兩次交流中，讓學(xué)生感受到自己“玩盒子”的過程與科學(xué)家探究之間的相似之處，樹立起他們學(xué)科學(xué)的信心，培養(yǎng)他們的理性思維。

本課教學(xué)始終貫穿明、暗交織的兩條主線。內(nèi)容有趣、材料有趣、過程有趣的“玩盒子”活動是本課的明線，是學(xué)習(xí)活動的“硬件基礎(chǔ)”。“像科學(xué)家那樣”作為本節(jié)課的暗線，類似課程的“軟件系統(tǒng)”，依托層層遞進(jìn)的認(rèn)知沖突，滲透“在現(xiàn)象中歸納”“在實驗中驗證”“用結(jié)論來解釋”的科學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維向更深處發(fā)展。