構建思維型課堂引導學生“解暗箱”

〔摘 要〕 近年來，小學科學課程不僅關注學生科學概念及科學知識的構建、科學探究能力的訓練，也越來越關注學生科學思維的培養和發展。“科學思維”在四大核心素養中起著統領貫穿的作用。良好的“理性精神”是學生終身受益的科學品質，是學生終身發展和適應社會發展的最基礎的素養之一。“解暗箱”課要引導學生實事求是，充分調動學生思維的主動性，對于培養學生的理性精神和科學思維具有極高價值。

〔關鍵詞〕 小學科學；“解暗箱”；思維型課堂；構建

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 23 016-018

《義務教育科學課程標準（2022年版）》堅持素養導向，將“科學思維”與“科學觀念”“探究實踐”“態度責任”并列為學生四大核心素養，而“科學思維”在四大核心素養中起著統領貫穿作用，是核心中的核心。“理性精神”是構建思維型課堂重要的理論和支撐，良好的“理性精神”是學生終身受益的科學品質，更是學生終身發展和適應社會發展的最基礎的素養之一。“解暗箱”課是小學科學課中比較普遍的一種課型。小學科學教材中有些課文內容是不能直接感知的，但根據外界表現出來的情況，可以間接推斷出來。這一類內容在教材中常以“解暗箱”的形式出現，此類課型對培養學生的理性精神和科學思維具有很高價值。引導學生追求真理、實事求是，充分調動學生思維的主動性，是解開暗箱的鑰匙。其操作程序如下：引出暗箱—猜想開暗箱—糾正暗箱—升華暗箱。

一、聚焦問題，引出暗箱，激活學生科學思維

科學學習源于問題，沒有問題就不會引發學生的思考。提出問題對科研工作或科學探究來說意義重大。根據1～4年級學生的認知特點，教師要為他們創設有趣的符合他們心理的教學情境，從核心概念出發，創設適當的問題情境，激發他們的認知沖突，調動他們的積極性，使其產生強烈的求知欲。

本節課教師請每位學生品嘗一塊餅干，通過細細咀嚼餅干，讓他們發現身體有什么感覺；把手放在脖子前方，又發現身體有什么感覺；最后發現餅干有什么變化，餅干可能經過了身體的哪些器官……學生通過品嘗餅干，思考一系列問題，發現口腔里牙齒會咀嚼餅干，唾液會濕潤餅干，舌頭會攪拌餅干，餅干在口腔的作用下，變小變濕變軟，通過吞咽把餅干繼續向下推送，最終聚焦本課探究問題：食物在人體內經歷了怎樣的旅行？通過品嘗小餅干活動，人人參與，人人體驗，激發學生的學習興趣，激活了學生的科學思維。

二、尋找證據，猜想暗箱，發展學生科學思維

猜想與假設是科學思維的一種形式，是根據已知事實對所研究的問題做出的一種猜測性陳述，是對問題做出的假定性解釋。猜想不是瞎想，面對未知現象，教師要引導學生主動調動已有的知識和經驗進行分析推理，把已知的某些現象和觀點與未知現象聯系起來，有理有據，有邏輯地說明問題。筆者嘗試讓學生尋找證據，推測暗箱中的結構及順序，在分析、比較的基礎上，初步形成食VnElEZWaXWcP1e77mpaGtA==物旅行圖。

（一）結合生活經驗，觀察尋找外部現象，推測消化系統內部結構

教師出示各種生活中的現象：細細咀嚼米飯，你能嘗到甜味；邊吃東西邊說笑容易嗆著；雜技運動員倒立也能吃東西；不吃早飯上學肚子餓得咕咕叫。引導學生觀察尋找消化系統外部現象，盡可能多地發現不同的現象。學生可能會說：吃太多會打嗝，會肚子脹；天冷吃冰的東西會肚子疼；生病有時會上吐下瀉；嘔吐物是帶著難聞氣味的食糜狀物體；食物中的營養會被吸收，讓我們個子長高；營養美味的食物最后都會變成臭臭的糞便；不吃蔬菜可能會便秘；等。他們通過這些現象推測人體內部與消化有關的器官及順序。

科學來源于生活，科學概念的形成要經過感知活動、思維加工、理解運用、形成結構四個階段。科學概念的形成過程是以感覺、知覺、表象為基礎，生活經驗是獲得感性認知的主要途徑之一，學生在學習科學概念之前，頭腦中已經存在一些來自生活經驗的前概念。有些前概念是正確的，有些前概念卻是錯誤的，科學教學就是要將學生的前概念轉變為科學概念。教師先給出幾個生活中有關食物消化的現象做范例，引導學生發散思維，開動腦筋，盡可能多地尋找生活中與食物消化有關的證據。這些現象就發生在我們的身體里，學生非常熟悉，但平時很少會去思考，通過教師啟發，讓學生尊重事實，尋找外部現象，充分發掘學生的前概念，從而猜測消化系統的內部結構。

（二）根據尋找的證據，在人體輪廓圖上畫出食物在人體內的“旅行線路圖”

教師提問：我們吃的食物到哪兒去了？你能根據你所找的證據，畫出食物旅行圖嗎？學生在人體輪廓圖上，畫出食物在人體內的“旅行線路圖”。繪畫要求：畫出器官大致的形狀；注意器官的順序與連接；標明器官名稱。

科學抽象思維是科學思維的一種重要形式。科學抽象思維的過程，可以歸納為感性的思維—思維的具象。由感性具體向思維抽象轉變，是第一階段的科學抽象思維。思維從豐富的感性認識中抽象出一般規律，運用分析法、對比法、抽象法、概括法和綜合法，形成對科學事物的普遍的、系統的認識。如果沒有科學思維參與，感性認識幾乎是無法形成的，通過感性認識，對科學事物和有關資料、數據的外部特征形成總體表象，即感性具體。從感性具體到思維抽象的邏輯進程就是從感性上升到理性的抽象過程，是形成科學概念、建立科學規律、形成科學理論的過程。通過尋找到的外部證據，推測食物旅行的內部路線，并畫出來，即由感性向理性的螺旋式上升過程。也就是思維抽象的第一階段——從感性具體到思維抽象的過程。

三、尊重事實，糾正暗箱，培養學生科學思維

科學思維沒有固定的模式，但要遵循提出問題、搜尋事實、捕獲信息、立論解釋的程序。對某一科學問題，在積累了豐富的思維材料之后，要做理性分析，并獲取信息，誘發靈感。這需要扎實的基礎知識、一定的實踐經驗、敏銳的判斷力、深刻的洞察力、豐富的想象力等。除此之外，還需要各種各樣的啟示，如大自然的啟示、科學家的啟示、其他學科的啟示等。

本節課中尋找方法驗證誰的“旅行線路圖”正確，就是獲取信息的過程。教師提問：如何判斷誰畫的“旅行線路圖”正確？師生共同探討方法：可以從外部現象推斷；可以上網查資料；可以解剖；可以照X光片；還可以……教師出示人體消化系統圖，學生每人一份學習資料，對照各個消化器官圖讓學生介紹。基于科學家研究的事實證據，修改食物旅行圖，小組討論嘗試說出各個消化器官的作用，并說出依據。此時，教師補充，消化系統不僅有消化道幫助消化，還有消化腺分泌消化液幫助消化，如肝臟可以分泌膽汁，膽囊可以儲存膽汁，膽汁會進入小腸幫助消化，師生共同總結消化器官的作用。

在小學科學教學中，要有尊重事實、講求證據的實證意識，才能培養學生的理性精神。在小學科學教學中，提倡尊重證據，以科學的嚴謹態度來培養學生；運用理性思維來展開觀察、比較、分析、綜合，促使學生深刻理解科學概念。

四、建立模型，升華暗箱，深化學生科學思維

建立模型是我們用來解釋自己的思想和發現的方法。模型方便我們解釋那些難以直接觀察到的事物、事物的變化以及事物間的聯系。

本課在學生已學會消化系統的組成及消化器官的作用的基礎上繼續深化教學，借助模型讓學生更進一步理解消化系統。一方面，通過建立模型讓學生更深入體會模型對認識消化系統的重要性；另一方面，通過尋找生活中的常見材料模擬消化器官，切實掌握模型的制作方法，培養學生的邏輯思維能力和發散性思維能力，領悟模型中表達的科學道理，并通過動手制作模型感受將繁雜內涵精簡為淺顯外相時的成就與快樂。

模型建構并不是簡單的動手制作，而是一種重要的科學方法，也是科學思維的典型表現之一。科學模型的建立過程是一個抽象思維和形象思維結合的過程，而建立科學模型的本身又是抽象性和形象性的統一體。經過比較、分析、綜合、抽象、概括、推理等一系列嚴格的邏輯論證，我們從而建立起相應的科學模型，具有科學性，體現了指向理性精神的思維型課堂。

五、有效監控，反思評價，量化科學思維

在科學課堂教學中，科學思維的參與是思維發展的關鍵。教師應遵循學生的認知規律和思維發展特點，根據教學環節中不同任務，采取一系列方法和策略使學生思維真正參與。以《食物的旅行》一課為例，筆者從教、學、評三方面設計了科學思維培養的有效監控方案。

【環節一】聚焦問題，引出暗箱

教師行為：請學生品嘗餅干，思考餅干可能經過了身體的哪些器官？

教學方法：情境教學，問題啟發，任務驅動。

學生行為：通過咀嚼餅干，思考并發現現象。

思維方法：分析。

評價行為：聚焦食物在人體內經歷了怎樣的旅行。

評價方法：引導，激疑。

【環節二】尋找證據，猜想暗箱

教師行為：出示生活中相關現象，激發學生說出更多類似現象。

提問：我們吃的食物到哪兒去了？你能畫出食物旅行圖嗎？

教學方法：任務驅動，問題啟發，引導合作學習。

學生行為：盡可能多地尋找生活中與食物消化有關的證據。根據尋找的證據，在人體輪廓圖上畫出食物的旅行線路圖。

思維方法：分析，綜合，聯想，抽象，推理，發散思維。

評價行為：展示各小組的食物旅行線路圖，派代表說明為什么這樣畫。

評價方法：引導，梳理。

【環節三】尊重事實，糾正暗箱。

教師行為：提問如何判斷食物旅行圖是否準確？

教學方法：問題啟發，任務驅動。

學生行為：尋找各種方法判斷，閱讀資料，糾正并完善食物旅行圖。

思維方法：分析，綜合，比較，重組思維。

評價行為：學生上臺拼制消化系統圖，并標注各個器官名稱。

評價方法：引導，梳理，總結。

環節四：升華暗箱，建立模型。

教師行為：提問學生能用常見的材料建構一個消化系統的模型嗎？

教學方法：問題啟發，任務驅動，創造性實踐。

學生行為：思考如何建構消化系統模型。

思維方法：比較，分析，綜合，抽象，概括，推理/發散思維。

評價行為：師生共同完成消化系統模型。

評價方法：激勵，總結。

六、結語

小學科學“解暗箱”課要求教師在準確把握學情和教學內容的前提下，一切從實際出發，從外部表征到內部結構，從感性的認知到理性的抽象，每一個環節都力求培養學生的科學思維，逐步形成螺旋式上升的科學思維結構，為培育學生的理性精神奠定基礎。

【本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃2022年度重點課題“指向理性精神的小學科學思維型課堂構建的實踐研究”階段性研究成果，課題編號：B/2022/03/30】

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]胡衛平.科學思維的理論與培養[M].石家莊：河北人民出版社，2023.