如何幫助一年級學生搭建科學思維的“腳手架”

江蘇省吳江實驗小學教育集團愛德校區 朱 琛

一、兒童的科學思維

科學思維，也叫科學邏輯，即形成并運用于科學認識活動、對感性認識材料進行加工處理的方式與途徑的理論體系，包括比較與分類、歸納和演繹、分析和綜合、抽象和概括等。

小學低年級學生的思維雖然有了抽象的成分，但仍然是以具體形象思維為主。按照皮亞杰的理論，7～11 歲為一個年齡段，11 歲左右的兒童已經能夠擺脫現實和表象的束縛，來思考可能的或假設的問題。很顯然，此時的兒童已經具有科學思維能力，能進行假設、質疑、分析、演繹和抽象等復雜的思維活動。那么，科學課從低學級就開始引導學生用科學的思維方法參與活動，解決實際問題，將是促進學生科學思維發展、提升科學素養的良好途徑。

二、培養科學思維的途徑

在科學教學中，教師可以從以下幾個方面入手培養學生的科學思維。

第一，讀懂學生，關注已有的前概念，通過創設問題情境促使學生產生認知沖突，調動學生思維的積極性。如在觀察魚之前先安排“畫”的活動，學生根據經驗畫常見的淡水魚（鯽魚）的外觀結構，有的學生畫的魚沒有魚鱗，有的學生畫的魚沒有背鰭，有的學生畫的魚沒有腹鰭，即使畫了背鰭、腹鰭，形狀、數量也是有差異的。這些不完整的前概念讓學生產生認知沖突，他們迫切想知道“鯽魚到底長什么樣”。這樣，學生就能積極主動地參與活動，有效的活動能夠促進思維的發展。

第二，在探究活動中為學生提供呈現證據并形成初步解釋的機會。一年級的探究活動主要以觀察比較為主，盡管比較簡單，教師也要為學生準備恰當的材料，盡可能地啟發學生運用已有的知識，對事物進行觀察、比較、思考，尋找事物之間的相互聯系，并對現象進行分析處理。這是一個長期的學習過程，在這個過程中可以不斷促進學生科學思維的發展。

第三，幫助學生通過交流討論，進行梳理和提煉，逐步形成新概念。一年級學生抽象概括能力和語言表達能力比較弱，還不能用準確的語言表述自己的發現或事物的特征。教師可以指導學生用簡單的語言、符號、繪圖進行描述和交流，重點在記錄、語言表達的方式、語言詞匯訓練等方面進行指導，學生對事物的描述越精確，語言表達越流暢，思維才能越清晰地顯現出來。

第四，幫助學生學以致用，拓展延伸。讓學生帶著問題走出科學課堂，運用所學的知識、方法解決拓展活動中的問題，開展小實驗、小設計等創造性活動，能使學生的創新思維得到鍛煉和發展。這項活動中、高年級的學生參與度會更高。

三、培養科學思維的具體指導方法

在一年級科學實際教學中如何培養學生的科學思維？教師可以依托新教材四大板塊的呈現方式，圍繞聚焦、探索、研討環節展開說明，幫助學生搭建思維的“腳手架”。

（一）聚焦環節鏈接前概念

聚焦環節往往可以用一個問題導出話題，如教學“觀察一棵植物”時，教師可以聚焦問題：“我們來觀察一棵植物，怎樣觀察？”筆者下面將展示兩位教師對問題的處理方式：

師1：我們來觀察一棵植物，怎么觀察？我們身上有很多感覺器官可以幫助我們觀察。請同學們來說一說。（學生匯報感覺器官有眼、手、鼻子、嘴巴、耳朵）

師：對，我們就用這些感覺器官來觀察一棵植物……

師2：我們來觀察一棵植物，同學們以前肯定觀察過，能不能給大家介紹你印象最深刻的植物？

生：西瓜。

師：為什么選西瓜？

生：因為我最近去過瓜田。

師：你能不能具體描述一下，很多同學都沒去過呢。

生：西瓜是長在藤上的，綠色的。

師：長在藤上，綠色的，確定嗎？你怎么發現的？

生：親眼看到的。

師：是的，眼睛可以幫助我們觀察，是我們身體重要的觀察器官。剛才這個同學用眼睛觀察到西瓜的顏色和形狀……

我們發現第二位教師在聚焦環節中這個問題的指向是喚醒學生已有的經驗，并且在這個基礎上自然地進行了觀察方式和觀察內容的指導，如用看的方法，可以觀察到植物的顏色和形狀。一年級學生在菜場、公園、旅游區、花卉市場等場所都通過一些生活經歷獲得了淺顯的有關植物的科學小知識。這些學生頭腦里正確或不完全正確的，甚至是錯誤的信息可以稱為前概念。換言之，一年級的學生進入科學課堂，是帶著六七年的生活經歷的，由于學生們的經歷不同，對同一個問題的理解也是不同的，這些經驗和差異也是寶貴的學習資源。因此，教師要關注聚焦環節，通過聚焦問題、鏈接前概念，讓學生基于經驗參與新的活動，并能在持續的學習活動中不斷修正錯誤的認知，強化正確的認知，并學習新的技能。

（二）探索環節需要技術指導

科學新課標對1～2年級科學探究目標做了如下要求：在教師指導下，能利用多種感官，運用觀察、比較等方式探究植物外部形態與生命特征。在教師的指導下，能用語言、圖示等方法初步描述觀察發現的有關植物的信息。這個階段要通過培養觀察和記錄技能發展學生的科學思維。在這兩項重要探究技能中經常需要這樣的“糾錯反正”。

1.觀察的指導

觀察是發現事物本質、解決問題的基本手段，能夠將事物眾多的屬性中本質的東西找出來。那么，對于“觀察”有什么技術指導呢？大部分一年級的學生認為，“觀察”就是“看”，其實“看”只是“觀察”的一種方法，我們還可以運用其他感覺器官，如手摸、鼻子聞等，或者使用工具，如放大鏡、尺等來發現事物的特點。筆者在聽課的時候，發現授課教師在黑板上貼出了眼睛、小手、鼻子、嘴巴等感覺器官的圖片來引導學生多角度觀察，但是活動結束后，學生的匯報形式還是比較單一。例如，當學生面對一盆植物時，學生的習慣首先是用眼睛觀察，觀察到的內容往往只是停留在“植物有莖，有葉”或“植物是綠色的”等非常淺表的層面，較少注意到更細小的特點，如莖葉的數量、葉的大小差異等。因此，指導學生會觀察，幫助訓練學生的觀察力，可以發展學生分析比較等科學思維。下面筆者以植物單元的一個教學片段來說明：

師：同學們，觀察這棵植物的莖和葉，你們認為可以怎么觀察？

生1：可以用看一看的方法。

師：可以，“看”是一種觀察方法，那看什么呢？

生2：可以看莖的顏色。

生3：可以看葉子的顏色，還有葉子有多少。

生4：可以看莖有多長。

師：如果想知道莖有多長，老師這里有工具。

（師展示尺）

師：還能通過看了解到什么？

生5：可以量量葉子的長，可以看看葉子上的花紋。

師：觀察可不只是用“看”的方法，我們還可以借助其他的方法嗎？

生6：還可以用手摸，用鼻子聞。

……

根據上述師生的交流，我們不難猜測學生在教師的指導下的觀察活動更有效，他們的描述應該是具體的、整體的，如果教師只拋出一個“看”的方法不做具體引導，那么學生就很難建構一個相對完整而具體的植物概念。

2.科學繪圖的指導

即使學生對植物的觀察經過了教師的技術指導，有了相對整體的認知，但是要能正確地反映出來還是有一定難度的。一年級學生的識字量不大，也可以用繪圖來記錄。繪畫是記錄的一種方法，記錄觀察事物的細小特征，需要正確、真實、嚴謹的反映。一年級學生認知和表達不容易匹配，學生觀察后記錄的往往是想象中的植物，他們會根據想象給植物涂上鮮艷的色彩，如本來是細的綠色的莖，他們可能會畫出大樹般的粗壯的樹干并涂上棕色；原本是鋸齒狀的葉子，他們會畫成自己喜歡的圓圓的葉片。如此，再美觀的畫圖也不是科學記錄。有的教師覺得一年級的學生畫不出什么，要降低要求。的確，低年級的學生，思維層次還比較低，教師的要求可以簡單一點，但是科學記錄要抓住事物特征，并正確如實地反映事物特征的這個要求是要堅持的，這也是訓練學生把觀察到的植物的特征通過思維轉化再現的一個過程。當然，只強調要求，對一年級學生而言并沒有多大幫助，模仿和引導是一種重要的學習方法和行為支持。教師可以展示植物學家或者動物學家的繪圖筆記，和學生的卡通圖做比較，讓學生理解科學記錄繪圖作為研究記錄的一種方式，要求真實、準確，并且可以圖文結合，進行更清晰的描述。在實際指導時，教師要引導學生抓住事物特征，并在黑板上一步步演示如何把特征用線條表現出來。以“觀察葉”為例，在“畫一片葉”的活動中，教師把課前收集的樹葉進行分類，選出特點明顯的展示在實物投影儀下，通過“猜葉子”的活動吸引學生關注并參與探究，教師通過引導逐步地展示葉子特征：它是綠色的……它是橢圓形的……它的邊緣像鋸子一樣……隨著特征越來越具體，學生尋找的范圍就越來越小，越來越準確，在接下來繪圖時學生就更容易抓住事物的特點了。教師在黑板上畫葉片，鼓勵學生同時在紙上畫，師生們一邊討論一邊畫。通過指導繪圖，學生能獲得繪圖體驗，并且意識到準確地畫出物體需要仔細觀察。

（三）研討環節引導表達交流

科學新課標對1～2年級學生提出要求：在教師的指導下，能簡要講述探究過程和結論，并與同學討論、交流。學生對事物的描述越精確，語言表達越流暢，思維才能越清晰地顯現出來。低年級學生有一定的表達能力，但是受思維能力和詞匯量的限制，描述時缺少順序，不能清晰、完整地表達自己的觀點。教師在課堂訓練時要注意提問問題不能太寬泛，提問要簡潔明了、指向性強。如“觀察比較”中對4 個恐龍模型的比較，A 教師提問：“這4 個恐龍模型有什么不同？”B 教師提問：“這4 個恐龍模型，你能看出它們的大小、長短、高低不同嗎？”B 教師的問題一目了然，能更好地幫助學生建立自己的語言系統。此外，教師可以根據問題幫助學生建立簡單的語言模塊，利用一些固定的句式，幫助學生建立從現象得到結論的科學思維。如“植物是活的嗎？”研討環節的問題：“哪些方面可以說明植物也是活的，塑料花是活的嗎？”教師引導學生用“因為……所以……”“我觀察到……所以……”這樣的句式來交流。“在觀察中比較”的研討問題：“我們是怎樣比較的？比較的結果是什么？”引導學生（比較恐龍模型）用“我們是這樣比的……從高到矮是這樣的……從長到短是這樣的……”這些句式。此外，還可以用“我同意……因為……，我不同意……因為……”句式。遇到表述不清楚的學生，教師也要提供幫助，如“你是不是想表達這個意思”，然后讓他自己再學著說一遍。無論是情感支持還是方法支持，都要有意識地訓練學生用清晰的思維、科學的語言來表達觀點。

表達是單向的，交流是信息互換的過程，盡管一年級學生不能很好地參與同伴交流，但是教師要時時提醒他們注意傾聽。在傾聽與表達中，只有學生之間的思維產生了碰撞，才能迸發出新的思維的火花。

學生早期的思維習慣影響著今后的科學學習，未來科技教育更注重實踐應用、系統設計和創新，不僅要像“小科學家”一樣探究，還要像“小工程師”一樣解決實際問題。這就要求教師注重對學生思維能力的潛移默化的系統培養，發展他們的技能，提升他們的科學素養。