培養科學思維的邏輯與創新

鐘文婉

〔摘? ? 要〕? 新課程改革背景下，核心素養被確立為課程修訂的基石及終極追求。面對新挑戰，教師迫切需要調整教學理念，改進教學策略，以期系統地培養學生的綜合素養與實踐創新力。基于此，本文圍繞核心素養下小學5～6年級科學教學的意義，對具體的教學策略進行剖析與研究，旨在為優化教學方式以及提升教學質量提供有意義的參考，進而助力學生全面發展。

〔關鍵詞〕? 核心素養；科學思維；邏輯與創新；教學策略

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 16? ? 013-015

隨著教育教學理念的與時俱進，提升學生的科學核心素養已成為小學科學教學的重要使命之一。2022年版《義務教育科學課程標準》（以下簡稱“新課標”）對小學科學教學提出新的更高要求，強調在教授學科核心知識的同時，將科學觀念、科學思維、探究實踐及態度責任等核心素養的培養無縫融入教學過程，倡導策劃能引發學生興趣的科學活動，呵護并點燃他們對科學的好奇心，以驅動其內在科學學習動力。

一、核心素養下科學教學意義

（一）塑造面向未來的科學素養人才

科學素養不僅關乎個體的知識積累，更關乎其是否具備科學思維方式、探究實踐能力、態度責任意識等綜合素質。這些都是未來社會公民適應科技發展、參與科技創新、做出科學決策的必備素養。小學5～6年級正是學生科學素養形成的關鍵時期，通過核心素養導向的科學教學，能夠系統地培養學生的科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任，使其具備應對未來挑戰所需的科學素養，為國家創新驅動發展戰略提供人才儲備。

（二）促進學生全面發展與個性化成長

核心素養下的科學教學不再是單純的知識灌輸，而是強調關注學生的核心素養、情感態度、三觀等多方面的培養。同時，教學模式還注重培養學生的創新精神、批判性思維、問題解決能力、團隊協作和溝通技巧等綜合素質。這些能力不僅在科學學習中至關重要，也是個人全面發展、終身學習的基礎，有利于強化學生的社會適應能力和競爭力。

（三）提升科學教學質量與教育公平

核心素養教學摒棄傳統的應試教育模式，強調知識的深度理解、遷移應用和問題解決，一定程度上能夠提升科學教學的質量與效果。所以，在科學課堂上，教師不再只是知識的傳遞者，而是學生學習的引導者、促進者和支持者。他們通過創設真實情境、設計探究任務、引導反思討論等方式，引導學生在實際操作和互動交流中深入理解和掌握科學知識，提高學習的積極性和主動性，進而提高學習效率。同時，核心素養教學關注教育公平，強調通過優質教育資源的均衡配置、教學方法的創新、評價方式的改革等手段，縮小城鄉、校際科學教育的差距，讓所有學生都能接受高質量的科學教育，享有公平的科學學習機會，從而促進教育公平和社會公正。

（四）培養科學公民與社會責任感

小學科學課堂在核心素養的指引下，往往更加注重科學與社會、環境、倫理等領域的關聯，引導學生關注科學的社會影響，培養他們尊重科學精神、遵守科研道德、關心社會熱點問題、具備科學決策能力，成長為具有社會責任感的科學公民。在科學課堂上，教師會引導學生探討科學與社會的關系，包括科技對環境的影響、科技倫理問題、科學與社會公正等，使學生認識到科學不僅是客觀的知識體系，更是與社會生活密切相關的力量。同時，教師還會引導學生參與社區服務、環保行動、科學普及等社會實踐，使他們能夠在實踐中體驗科學的價值，培養其社會責任感和公民意識。通過這樣的教學，學生將學會用科學的眼光看待世界，用科學的方法解決問題，用科學的態度對待生活，成為具有科學素養、社會責任感的現代公民。

二、核心素養下科學教學策略

小學科學核心素養包括科學觀念、科學思維、探究實踐及態度責任四個部分，以此為依據，結合教學內容，有序開展教學。

（一）深化科學觀念的理解與運用

所謂科學觀念，具體是指小學生對科學本質、科學知識體系以及科學與自然、社會、生活之間關系的基本認知與理解，通常涵蓋對科學基本概念、原理、規律的認識，以及對科學知識的結構化、系統化把握。具體包括：科學事實與概念理解、科學原理與規律認知、科學世界觀建構等。以“什么是能量”教學為例。第一，科學基本概念的理解。小學生應能理解能量是使物體運動或發生狀態變化的“能力”，是自然界中普遍存在的一個基本屬性，同時，能認識并列舉常見的能量形式，例如，動能（與物體運動有關）、勢能（與物體位置或形態有關）、聲能、光能、電能、磁能、熱能等，理解這些能量形式是能量的不同表現形態。第二，關于科學原理與規律認知。需要引導學生初步理解能量不能憑空產生或消失，只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，但總量保持不變。這是能量領域的一個核心原理，有助于學生構建對能量轉化現象的科學認知框架。在教學過程匯總，通過具體事例（如燃燒產生熱能、水力發電、太陽能熱水器等），理解能量在不同形式間的轉化過程，體會能量守恒定律的實際應用。第三，科學知識的結構化、系統化把握。教師需要將各種能量形式組織成一個有序的知識網絡，明確不同能量形式之間的聯系與區別，理解能量在自然界中是作為一個整體存在和運作的。第四，引導學生理解能量轉化不是孤立發生的，而是通過一系列連續的過程實現的，如太陽能→植物光合作用→生物質能→燃燒產生熱能和光能等，幫助學生看到能量流動的全景。第五，科學與自然、社會、生活的關聯。幫助學生加深印象，認識到能量是驅動自然現象（包括風的吹動、水的流動、生物生長發育等）的重要因素，從而理解能量循環在生態系統中的重要作用。還可以了解能量的實際應用，包括煤、石油、天然氣、核能、可再生能源等，進而樹立節約能源、提高能源效率的意識，以此為基礎，進一步理解合理利用和開發能源對于實現社會可持續發展的重要性。

（二）培養科學思維的邏輯與創新

關于科學思維的培養，主要是在教學中引導小學生運用科學方法和邏輯推理解決科學問題、解釋科學現象的能力，以及在面對新情境時進行批判性思考、創造性思考的傾向。結合小學5～6年級學生特征，科學思維應該包含邏輯推理、批判性思考、創造性思考等。在小學5～6年級小學科學“太陽系大家族”教學中，培養學生的科學思維應貫穿于整個教學過程。具體可以通過以下方面開展：第一，邏輯推理能力培養。引導學生從已知的地球知識出發，逐步構建太陽系的概念模型，明確太陽系的核心——太陽，以及圍繞太陽運動的八大行星、矮行星、小天體等組成部分。通過比較分析，讓學生理解各行星在大小、距離、運動軌道等方面的差異與相似性，以及這些差異與行星特性的關聯，例如，行星與太陽距離與表面溫度的關系。同時，通過實例或模擬演示，讓學生觀察并理解行星沿橢圓軌道繞太陽公轉、行星公轉周期與軌道半長軸的立方成比例等規律，歸納總結行星運動的共性特征，從而培養他們從現象到規律的邏輯推理能力。第二，批判性思考能力培養。要鼓勵學生對教材或教師提供的信息提出疑問，如為什么行星軌道呈橢圓形而非圓形？為什么冥王星被重新定義為矮行星？引導學生查找資料、觀看科普視頻或進行小實驗，對比不同來源的信息，學會鑒別信息的可靠性，培養對科學知識的批判態度。此外，可以嘗試設定一些關于太陽系的爭議性話題，比如，是否存在第九大行星、外星生命的可能性等，組織學生進行小組辯論或討論。通過聆聽不同觀點、分析證據、反駁論證，鍛煉學生的批判性思維，學會理性、公正地評估科學主張。第三，對創造性思考能力進行培養。教師可以布置開放式探究任務，如設計一個理想的太陽系模型，或者設想如果太陽系中某個參數發生變化（如地球離太陽更近或更遠），會對地球生命產生何種影響。鼓勵學生大膽設想、提出假設，培養他們發現問題、提出問題的能力。在條件允許的情況下，可以嘗試開展模擬太陽系運動的實踐活動，如制作簡易太陽系模型、利用軟件模擬行星軌跡等。鼓勵學生在遵循科學原理的前提下，創新實驗方法、改進模型設計，甚至設計全新的探究方案，以展現他們的創造性思維。

（三）加強探究實踐的能力與操作

探究實踐是小學生親身參與科學研究的重要過程。通過觀察測量、實驗設計與實施以及科學交流與報告等環節，他們不僅能夠獲得科學知識和技能，還能培養科學探究精神和合作能力，為未來的科學學習奠定堅實基礎。例如，在教學“有趣的食物鏈”相關知識時，可以設計一系列探究實踐活動。第一，通過播放生態紀錄片片段、展示生態系統的圖片或講述生動的生物故事，引發學生對生物之間食物關系的好奇心。介紹食物鏈的概念，即生物間通過捕食與被捕食而形成的能量與物質傳遞鏈條。強調食物鏈的單向性（箭頭指向）和逐級遞減的特性。同時，解釋食物網是多個食物鏈相互交錯形成的復雜網絡，體現生態系統中生物間多樣且復雜的營養關系。第二，講解植物作為生態系統中的能量源頭，通過光合作用制造有機物。區分一級消費者（食草動物）、二級消費者（食肉動物）和三級消費者（頂級掠食者），以及它們在食物鏈中的位置。還可以闡述細菌、真菌等微生物及部分無脊椎動物如何分解有機殘體，將物質回歸環境。第三，開展探究實踐活動。在條件允許的情況下，可以進行一次實地考察，組織學生到校園、公園或附近的自然環境中，觀察不同生物及其生存狀態，記錄可能的食物關系線索。在實踐過程中，指導學生查閱書籍、網絡資源，收集特定生態系統中生物間食物關系的實例。第四，引導學生嘗試構建食物鏈，以小組合作的形式開展。學生分組選擇一個生態系統（如森林、草原、濕地等），依據所收集的資料，繪制食物鏈圖，標明生產者、各級消費者及能量流動方向。各組展示并解釋自己繪制的食物鏈，討論其中的邏輯合理性，教師適時點撥、糾正。第五，鼓勵各組制作科學海報，清晰呈現所研究生態系統的食物鏈/網、生物角色、失誤率分析等內容。同時，教師還要鼓勵學生以小組形式進行口頭報告，詳細介紹探究過程、重要發現以及對自然界事物相互聯系的認識。

（四）強化態度責任的塑造與落實

對于小學生而言，態度責任主要是他們在科學學習過程中表現出的對科學的積極態度、對科學倫理的尊重以及對科學在社會、環境中的責任意識。具體包括：第一，科學態度。對科學保持好奇、求真、嚴謹、開放的態度，尊重科學證據，欣賞科學美感，對科學進步持有樂觀態度。第二，科學倫理。理解并遵守科學研究中的道德規范，如尊重生命、保護環境、誠實記錄數據、正確引用他人成果等。第三，社會責任。要求學生意識到科學知識與技術對社會、環境的影響，關注科學熱點問題，參與科學傳播、環保行動等，具備科學決策意識。同樣圍繞“有趣的食物鏈”相關知識，針對5～6年級學生的認知特點，可以進一步加強科學自然觀教育，使其擁有責任感。例如，引導學生反思食物鏈/網探究過程，討論生物間如何通過食物關系相互依賴、影響，以及這種聯系對生態系統穩定性的重要性。同時，討論人類活動（如過度捕撈、破壞棲息地等）如何改變食物鏈/網結構，導致失誤率變化，進而影響生態平衡，引導學生樹立保護生態環境的意識。

三、結語

綜上，小學科學核心素養涵蓋了科學知識的認知、科學思維的鍛煉、科學實踐的操作以及科學態度與責任的培養。在教學過程中，教師需要結合教學內容，通過合理的教學策略，塑造具有科學素養的小公民，為其終身學習和適應未來社會奠定基礎。

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