小學生科學思維外顯化策略研究

中國人民大學附屬小學京西分校 賈 佳 徐 芳

小學生的思維處于發展的初級階段，科學思維主要以形象、抽象以及直覺思維為主，把學生頭腦中內在的科學思維外顯化則尤為重要。為了達到培養學生核心素養、培養科學思維的初衷，我們從科學課堂入手，運用語言和畫圖等多種策略引導學生的科學思維外顯。

一、通過語言外顯科學思維

維果茨基認為，語言是兒童表達與交流的重要方式。中國人民大學附屬小學近年來提出了“課堂四聲”的教育教學理念：掌聲、笑聲、質疑聲、辯論聲，并以“我贊同”“我補充”“我質疑”“我反對”等學生容易掌握的語言作為引導，幫助學生發展學科思維，提高核心素養。下面我以兩個教學片段為例，談一談如何在《比較水的多少》一課中，以“課堂四聲”這種語言外顯化策略作為引導，外顯學生的科學思維。

【教學片段1】

教師準備大、中、小三個直徑、容積各不相同的瓶子，向大瓶子、中瓶子、小瓶子中分別倒入差不多量的、帶顏色的水，方便學生觀察和分析。

師:請問同學們，三個瓶子中哪個里面的水最多，為什么？

生A:我的想法是:大瓶子里裝的水多，因為它最大，能盛的水最多。

生B：我反對A 的想法，我覺得小瓶子里的水最多。雖然小瓶子不如大瓶子大，但我剛才看到老師往小瓶子里倒的水最多。

生C：我有不同的看法。三個瓶子都沒有裝滿，所以我們不能根據瓶子的大小來判斷到底哪個瓶子里的液水多，在我看來，好像中瓶子里的水是最多的呢！

師:看來大家的看法各不一樣，我們能不能想個辦法，來比較出到底哪個瓶子里的水多呢？

生D:我想試一試。光靠眼睛很難分出來到底哪個瓶子里的水最多，咱們可以拿三個一樣大的杯子，把三個瓶子中的水分別倒入三個杯子中，這樣一眼就能看出到底哪個瓶子里的水最多了。

生E：我給D 補充。其實用一個杯子就足夠了，把三個瓶子里的水分別倒入同一杯子中，每個瓶子中的水都在杯子上畫線做相應的記號，然后只要比較線的高低，就能比較出水的多少！

生F：我欣賞E 的發言，我還想再給他做一些補充。其實還可以一個杯子都不用，不是有三個瓶子嗎，我們只需要把其他兩個瓶子中的水分別倒到另外的那個瓶子中，每次做好記號，也可以比較出水的多少。

生E：我來總結大家的發言。我們有很多種方法來測量三杯水的多少，在每一種方法中，我們都需要一個共同的標準，用一樣的瓶子來測量三杯水的多少，而不是只靠眼睛來判斷。

通過“課堂四聲”的語言外顯化策略引導，同學們之間相互質疑、相互補充，有序又有效地解決了“如何比較水的多少”這一問題。整個過程中，他們認真聆聽別人的發言，大膽陳述自己的觀點，敢于質疑，善于分析和歸納總結各種觀點，學習的主動性得到了明顯的體現。在“課堂四聲”的引導下，他們能更好地組織自己的語言和思維，能就科學觀點和事實展開討論。學生的語言和思維水平一步步完善和提升，最終發展了科學思維。

【教學片段2】

在上一個教學片段中，同學們想到了用三個杯子、一個杯子甚至不用杯子等多種方法來比較三瓶水的多少，完成這一步之后，大多數學生已經知道液體有一定的體積，體積是可以測量的，并且測量體積的方法是多種多樣的，每種方法都要有參照標準。在此基礎上，教師可以引導學生繼續用“課堂四聲”深入學習，提高學習效率。

師：前面我們學會了如何比較水的多少，除了比較水多少的方法之外，同學們還有其他方面的補充或者質疑嗎？可以結合生活實際和你的觀察思考來說一說。

生G：我有新的想法，我平時喝止咳糖漿的時候，用來喝藥的小杯子上就有一條線，這下我終于知道它的用處了。

生H：我有一個疑問。大家注意到了沒有，每次咱們將水倒出來的時候，總有幾滴水留在瓶子里，三個瓶子里留的水多少可能不一樣，那量出來的結果還準確嗎？

生I：我同意J 的意見，我也觀察到了同樣的現象，可是好像也沒有辦法把瓶子里的水徹底倒干凈。

師：是的，留在瓶子里的水，科學家把它叫作“誤差”，那么，我們該怎樣減小誤差呢？

生J：我來試一試，在每次倒水的時候，都要盡量倒干凈。

生K：我補充，而且倒的時候要專注、認真，不能把水灑出來。

生L：我想總結一下大家的看法，我們可以有很多種方法來比較水的多少，最好的方法是我們可以用一個帶刻度的杯子，這樣更公平、更有效。在測量的過程中，我們還要認真仔細地操作，避免人為的誤差，減少儀器的誤差。

生M：我很欣賞剛才幾位同學的發言，從他們的發言中我受到了新的啟發。比方剛才E 同學說的，在一個杯子上做記號比較水的多少，那這個用來做比較的杯子，不就是咱們在科學教室見過的量杯、量筒嗎？

生N：我給M 補充，那咱們劃的記號，不就是量杯量筒上面用來表示液體體積多少的刻度嗎？

師：大家真是太厲害了！居然把老師要補充的內容都說到了。那接下來咱們就用大家討論出來的方法一塊來比較一下這三杯水的多少吧！

……

這個環節中，孩子們結合自己在這節課中的學習感受，從不同的角度分析、理解如何才能更好地比較液體的體積。他們不僅知道了比較水多少的方法，還在不斷的質疑、補充、辯論聲中初步接觸了測量、誤差等將來才會學習到的科學內容，發現了課堂學習與生活的密切聯系。在這一環節中，學生們用“課堂四聲”的語言形式，呈現了他們的思維和思考，超出了預期的教學效果。在教師的引導下，學生不斷思考、大膽表述、相互促進、共同進步。“課堂四聲”在學生核心素養的文化基礎和自主發展等方面都提供了有力的支撐，是一種行之有效的教學策略。

二、通過畫圖外顯科學思維

讓學生將想法畫出來也是一種有效促進科學思維外顯化的策略。學生能夠在看、想、畫的過程中，將頭腦中的思維外化，落在紙面上，方便教師掌握他們的課堂生成，促進教學發展。例如，在《空氣有質量嗎》一課中，先由教師創設情境——出示一個吹鼓的氣球，問：這里面的空氣有質量嗎？你怎么證明？學生的想法大致分為兩類，覺得空氣沒有質量和覺得空氣有質量各占50%。教師引導學生通過畫圖的方式，厘清思路，外顯此時的科學思維。記錄單舉例分別如圖1、圖2 所示：

圖1 猜想空氣有質量

圖2 猜想空氣沒有質量

通過圖1、圖2，我們可以看出，他們的證明方法是：把置于小天平兩側同等質量的氣球中的一側的氣球充滿空氣，如果小天平還是平衡的，就證明空氣沒有質量，否則就證明空氣有質量。

顯然學生在進行猜想之前有一些基本的科學概念，比如，“質量”“天平會向質量大的一側傾斜”“氣球可以收集一定量的空氣”等。在這些基本科學概念的基礎上，學生通過科學觀察和模型建構，想到了用小天平來比較氣球質量大小的方法，并通過科學推理，想出了通過看天平傾斜的方向，證明空氣有沒有質量的方法，由此初步明確了實驗過程中需要觀察的現象、事實，為科學論證指明了探究的方向。

在接下來的科學驗證過程中，學生已經明確了科學猜想，再認真觀察天平的傾斜情況。這樣的科學觀察就有了更強的目的性。接下來，學生就可以通過觀察到的實驗現象，結合之前提出的科學猜想，來論證自己的猜想是否正確，這個過程是一個完整的科學思維過程。從學生畫的科學記錄圖中我們還能看出，最初猜想空氣有質量的同學從實驗驗證中得到了肯定的答案；猜想空氣沒有質量的學生從實驗現象中得到了自我修正（圖3、圖4）：

圖3 “有質量”得到驗證

圖4 “沒有質量”得到修正

在歷經多次這樣的科學思維過程之后，當學生再遇到類似的問題時，對問題的分析過程就會越來越清晰，逐漸形成用科學方法來解決實際問題的能力，這正是小學科學學科核心素養所要求和學生成長所必備的。當然，畫圖這種促進學生科學思維外顯的教學策略在其他的科學知識領域中同樣適用。

教師的教學策略深刻影響著學生的科學實踐、學習效果和科學思維的發展。我們發現通過語言、畫圖等教學策略都可以有效促進學生的科學思維外顯，促進學生科學思維的發展。在這些策略中，教師成為一個組織者，學生通過自主學習，掌握發現問題、分析問題、設計方法、行動、解決問題、反饋評價的科學研究過程，感受到了科學的奧妙，掌握了探索自然、探究真理、科學實踐的方法。今后我們還會進行更多的嘗試，為提高學生的科學核心素養貢獻自己的力量。