在探究實踐中培養學生科學思維能力

◇林惠容 （福建：漳州新橋中心小學）

小學教育一直是社會各界重點關注的問題，國家先后出臺了一系列指導文件和政策推動小學教育發展。新課標中強調，探究課程是學生科學思維培養的重點，倡導學生在實踐中積累對世界的認識，培養學生的科學態度，提高學生的科學思維及其能力。因此，在小學教育中，教師應對科學思維能力培養予以重視，通過探究實踐培養學生積極創新、推理和模型構建等能力，提高小學生的科學思維能力。

一、探究實踐與科學思維能力概述

探究實踐是將學生在生活情境或者學科領域中發現的問題作為突破，通過發現、調查、分析對問題點進行探討，進而解決問題的方法。科學思維是指科學、正確的思維方法，是以邏輯和事實為基礎的思維方式，科學思維具有獨特的精準性、抽象性和邏輯性。科學思維能力是一種復合體，其中包括多個方面和多種能力，是不同元素之間互相影響、聯系構成的復雜體，其中涵蓋了所有在問題解決和學習過程中的心理特點。

二、科學思維能力培養的重要性

培養科學思維能力是學生核心素養培養的重要環節，有利于學生思維快速、全面地發展。通過科學探究活動培養小學生的科學思維能力，讓學生在探索的過程中發現事物變化的規律和原因，強化學生的探究意識，增強學生的科學素養，對學生學習主動性的提高和未來的成長都有正向作用。第一，科學思維能力的培養能夠促進學生智力的發展、思維能力的提高，能夠讓學生認識事物的能力更強，提高其推理能力，對學生的終身發展起到良好的促進作用；第二，科學思維能力的培養能夠提高學生的創造力，讓學生的心理活動提升到較高水平，形成更有價值的綜合能力；第三，提高學生的科學思維能力是教育的根本目的，是為了培養能夠適應社會發展和競爭的高素質人才。新課標對小學生的素質教育提出了新的要求，科學思維能力是學生獲取知識的根本能力，學生通過科學思維能力，可以更好地實現綜合能力的提升，從而實現素質教育的目標。

三、小學生科學思維能力現狀

科學思維能力包括對事物的類比、推理、分類、綜合等方法，是教學中的重點。但是，很多學生并不能完全掌握和運用這些方法，在分析、類比、抽象等方面需依賴教師的幫助。另外，大部分小學生的創新和推理能力還有待提升，學生普遍缺乏證據獲取和推理的能力，不能帶著對問題的思考去尋找答案，推理能力不理想，也很難將問題中無關的、多余的信息排除，用質疑和批判性的思維去探討問題，在創新能力方面的發展尤為不足。研究發現，小學生的思維能力在年齡、性別方面都有所不同，科學思維能力隨著年齡增長有所提升，在每個年級都能夠展現出其獨有的發展特點，特別是在3～6年級時期發展速度較快，是科學思維能力培養的關鍵時期。

四、提高科學思維能力培養有效性的策略

（一）充分激發學生探究興趣

興趣是最好的老師，這雖是老生常談，卻是至理名言，在對學生的科學思維能力培養中，首先要做的就是激發學生的學習興趣。人類對世界的探索源于好奇心，而對于小學生來講，這恰恰是他們好奇心較強的時期，對事物的好奇，促使他們去發現和探索世界，解決問題。教師要引導學生對未知事物進行深入的探索，讓學生通過自己的探索去認識世界。在這方面，很多教師存在一定誤區，認為讓學生探索就是放手任其發展，而忽視了教師在活動中的引導作用，因此導致很多學生的學習方法不合理，探究科學的興趣逐漸降低，這不利于其科學思維的培養。在實踐教學中，其課堂環境的形式與傳統的課堂教學有較大區別，學生一般都會表現出較強的興趣和好奇心。但是隨著研究的深入，研究的內容對他們而言逐漸變得枯燥，如果教師在其中不能有效引導，就會讓學生失去探究的興趣，探究的熱度也會隨之降低。沒有了探究實踐這條培養途徑，科學思維的發展就會落空。

因此，在探究實踐中，教師要時刻關注學生情感和心態的變化，引導學生在整個實驗過程中始終保持一開始時的興趣。

第一，教師應尊重學生的主體地位，讓每個學生都參與到實驗和活動中來，使所有學生都有動手實踐的機會，讓他們體驗到其中的樂趣。

第二，教師要加強師生之間和生生之間的互動，通過分組或者課后評價等方式，讓學生加強交流和溝通，在其中給予學生合適的指導。

第三，教師要注意教材和實踐之間的聯系，通過實踐活動解釋教材中的問題，并用生活中的簡單事物激發學生的想象力，讓學生更好地激發和保持興趣，強化探索精神，不斷提高其思維能力。

（二）合理利用科學探究作為培養載體

小學生一般注意力集中時間較短，科學實驗的探究活動、實驗操作是最吸引學生的教學環節，作為培養學生科學思維能力的重要手段和途徑，教師對此應合理利用，充分發揮科學實驗的作用。教師在科學實驗中，可以引導學生敢于表達，發掘更多的實驗思路，并通過互相交流，引發師生間的思想共鳴，使學生的思維得到補充。

以五年級上學期的“月相”實驗為例，本實驗中涵蓋了認識模型、理解模型、應用模型三個主要內容，要求學生通過觀察月相盒中的月相變化，了解月亮。教師在平時可以收集關于月相的材料，例如平時拍攝不同時段的月亮照片，在實驗中結合月相盒使用。為了能夠更好地培養學生的模型建構能力，教師可以從以下三步來開展教學。

第一，教師通過把自己拍攝的月亮照片導入實驗內容，讓學生對將要學習的內容做到有大概了解，進而提出問題，并通過多媒體向學生展示月相盒的基本結構和元素，讓學生對其有初步印象，構建學生的模型思維，有利于其思維能力的培養。

第二，理解模型。教師在課堂中引導學生對模型制作的相關知識進行了解，并通過講解、小組合作等方式明確模型制作的流程，剖析其內在規律和本質結構。結合學生已經學到的知識，回顧相關概念，既能夠提高學生概括、歸納的能力，還能培養學生舉一反三的思維方式。通過圖片、動畫、視頻等方式，讓學生對模型的結構進一步了解，更直觀地掌握地球公轉原理以及太陽、地球和月亮之間的關系，對其中各元素的關系加深了解。

第三，應用模型。通過實驗材料和之前得出的結論，和學生一起嘗試模型制作，不斷反思和改進，小組內成員明確分工，相互幫助，同時能夠提高學生團隊協作和溝通能力，形成對模型的深刻認識，構建模型思維。

教師還可以利用科學實驗提升學生的創新思維能力。例如，六年級上“制模擬火山噴發”的科學實驗，要求學生對火山噴發的過程進行探究，并完成火山噴發的模擬制作。教師在實驗過程中要做的是為學生創設教學情境，打破常規，提高其創新能力。

首先，教師可以和學生一起設計實驗步驟，讓學生對可能出現的問題進行討論，提高學生的自主探究能力，允許學生犯錯；其次，教師在進行實驗之前通過多媒體為學生播放火山噴發的視頻，可以選取一些令人震撼的電影片段，播放之后讓學生大膽猜測火山噴發的原因；最后，教師要善于打破常規，本實驗看似簡單，但是現象并不明顯，教材提供的材料雖然比較豐富，但是不能夠生動地將火山噴發的視覺效果表現出來。因此，教師可及時引導學生思考，看看是否有更合適的材料可以增加火山噴發的效果。這樣就可以結合學生的學習和思維特點，讓學生在課本之外解決問題，提高創新思維能力。

以五年級“研究透鏡”實驗題目為例，教師可以通過科學引導，培養學生的創新思維能力。本實驗中，學生可以通過細致觀察透鏡的成像原理，引發發散性思維，通過動手制作，發展創新思維能力。

在實驗設計方面，教師應圍繞創新思維的培養，精心設計實驗目標和過程：引導學生觀察透鏡的不同特點；對比不同透鏡的功能和作用；通過不同透鏡的組合，開發更多功能；制作望遠鏡并進行延伸，引導學生制作功能更多的工具。

課程開始之后，教師可以通過讓學生觀察不同透鏡的現象積累感知覺，而后將透鏡拆解，讓學生發現其中的內部結構，建立剖面圖的概念，進而引發學生思考：透鏡的材料有什么要求，為什么要這樣構造？帶著這樣的疑問，教師可以帶領學生一起探究，推進創新思維的提升，通過觀察透鏡聚光、成像等作用，對其功能進行了解，形成基本概念。利用屈光現象讓學生直觀地觀看到透鏡對光線的傳播特點，使學生更好地掌握其中的概念，完成具體到抽象的過程；然后通過不同透鏡的組合，讓學生發現不同透鏡的功能。這是培養學生發散思維的重要環節，是促進學生創新思維能力提升的重要手段，讓學生經歷自己發明創造的過程，體驗探究帶來的樂趣和創造的喜悅，激發學生的創新思維能力。

（三）密切關注學生思維能力的發展過程

前文提到，小學生的科學思維能力發展的關鍵時期是3～6年級，在教學中要善于抓住發展的黃金時期，有針對性地對學生進行培養，在3～4年級時著重培養其科學思維的概念、知識以及質疑能力，5～6年級時培養其科學能力的運用和綜合能力，逐漸完善科學思維能力培養模式。

在科學探究的教學中，教師要將思維活動穿插于整個活動過程，讓學生在活動中運用科學思維能力。以“聲音的傳播”實驗為例，該實驗旨在通過科學實驗探究聲音在不同介質中的區別，了解聲音傳播速度的影響因素，實驗不僅包含了科學思維的構建和應用，實際上還包括了信息提取、比較分析、概括、歸納等多種思維活動。教師要在活動中提出思維線索，隨著實驗的進行，讓學生不斷發現和解決問題，從學生調取聲音傳播的概念，引出傳播的特點，將科學思維的構建和糾正運用到實際案例中。教師要事先制訂嚴密的計劃，在活動中關注學生的思維特點，關注其思維發展的規律和過程，才能更好地進行科學思維能力的培養。

在小學科學實驗中，很多都是圍繞動手實驗開展的，教師要在實驗中根據學生的不同年齡和發展特點，對學生的思考方式、思維特點加以密切注意。這種方式能夠提高教師活動計劃設計的有效性，讓教學內容更適合學生，提高學生的思維能力，促進其發展。

綜上所述，科學思維培養是小學教育的一部分，教師應引起重視，全面培養小學生的科學素養。小學生的科學思維能力發展具有其獨特性，教師應通過合理的引導，使學生在探究實踐中更主動地學習，培養其探究興趣和科學思維能力，更好地促進小學生的素質發展。