通過《空氣占據空間嗎》教學培養學生思維能力

〔摘" "要〕" 如何在實踐探索中培養學生的思維能力，始終是當前科學教育界持續研究的核心議題。教師可以采用如“聚焦核心問題”“巧妙地構建問題場景”“利用學習框架”和“解決問題以拓展應用”等多種策略，促進學生思維邏輯的發展，激活其思維活力，并推動其思維的成長，最終使他們達到更高層次的思維水平。唯有如此，才能有效地促進師生互動，激發課堂思維活力，提高課堂教學質量。

〔關鍵詞〕" 小學科學；思維能力；培養

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 07" " 067-069

課堂教學是由教師教與學生學共同構成的整體，它是由教師有步驟、有目的地創設教學情境啟發學生進行學習，這一過程最核心的任務就是要促進學生思維的發展。科學課堂上的“活動豐富，思維不足”已經影響了學生思維的發展。

學生只有在學習與實踐中親身經歷分析、決策、討論等思維過程，才能培養科學思維，提高科學思維素質。所以，教師要注重核心問題的解決和邏輯思維的訓練；在問題情境的引領下激發學生的思維活力；借助教育腳手架，推動學生思維能力成長；擴大應用，讓學生向更高階思維之路邁進。唯有如此，學生的科學思維能力才會得到加強，研究型課程才會更具有合理性與有效性。

一、聚焦核心問題，發展學生思維能力

小學科學課堂教學是由一個接一個的研究活動組成的，而每個活動之間都由一條主線連接在一起，體現的是教材的編寫思路。教師在上課的過程中，就是要了解清楚每一個科學探究活動對于學生的思維發展起到哪些作用，以及其中的關系，從中梳理出整個邏輯關系和相應的核心問題，從而更有效地開展各種活動。

核心問題是要引起學生對知識本質的關注，并包括學習重點。這可以幫助學生清楚地找到主題，鼓勵他們獨立思考和探索。教科版三年級上冊《空氣占據空間嗎》這一課的核心問題是“空氣占據空間嗎”。教材通過“紙團濕了嗎”“杯底打孔”“杯底打氣”以及“利用空氣將水從瓶中擠出來”四個活動，旨在引起學生思考：空氣占據空間嗎？水怎樣占據空間？空氣怎么占用水的空間？怎樣在空間里進行水與氣的交換？通過這4種邏輯思維的學習活動，可以使學生在觀察現象、尋找事實的過程中找到邏輯關系，如圖1。

通過核心問題，教師可以揭示教學內容的關鍵和要點，學生可以交流知識的內在聯系，了解知識的總體結構。因此，教師在進行教學設計時，應重視探究活動間的邏輯性，更好地發展學生的科學思維能力。

二、巧設問題情境，激發學生思維活力

問題是貫穿一節課的“靈魂”，有著“啟思、增智”的作用。問題情境的創設在科學課堂上至關重要，基于問題的思維可以促使學生深入思考某一知識點，激活他們的大腦思維，鼓勵他們根據學習情況分析、評估和解決問題，從而幫助學生獲得更好的知識點。例如，在教學開始時，教師把底部有紙團的杯子放入水中，直到杯子底部在水下，并提出“杯子里的紙團濕了嗎？”讓學生思考和討論。大多數學生根據自己的生活經歷認為紙團會濕，而少數學生認為紙團不會濕，并解釋了各自的理由。教師的提問，激發了學生的好奇心和求知欲，引導他們通過實驗證實自己的觀點。通過實驗，學生發現杯子里有空氣，將水和紙團分離，這樣紙團就不會被浸濕，并初步感受到了“空氣占據空間”。

除此之外，教師也可以利用過渡性問題，結合學習過程前后的活動，激發學生的思維活力。過渡性問題是教師結合自己的教學經驗，運用教學技巧銜接課堂每個環節所提出的問題，以此激活學生的科學思維，從而實現課堂教學目的。例如，在“杯子里的紙團濕了嗎”和“杯子底部打洞”的過渡性問題中，兩名教師展示了各自不同的過渡用語如下表。

兩位教師展現的都是過渡性問題，可是不同的問題，指向的目標不同，學生思考的方向不同，教學的意義也就不同。教師2提出的問題更為深入，其思考方式更具有引導性，這有助于更有效地激發學生思考，并推動科學觀點的形成。通過解決過渡問題，學生不僅找到了一種在杯底打洞的技巧，還發現杯底氣泡上升和杯內水位上升實際上是一種空間轉移，這進一步強調了占用空間的重要性。這一過渡性的問題也能激發學生思考如何將杯子內的水排出，如何將空氣引入杯子里（也就是將空氣泵入杯子中），以及如何將水排出，從而揭示了水與空氣之間空間交換的基本原理。因此，學生加強了對“空氣占據空間”這一概念的理解，并且他們的科學思維也得到了進一步拓展。

三、借助學習支架，提高學生思維能力

支架式學習建立在學生現有發展水平與學生最近發展區之上，有計劃、有秩序地進行。這是一種可以采用多種手段指導學生積極主動地建構認知結構，由此提升知識技能，向著更高層次發展的學習方式。

（一）使用材料支架，增強研究效果

在教授《空氣占據空間嗎》這一課時，學生發現很難看到空氣，因為空氣是無色、無味、透明的，是看不見且摸不著的。他們只能通過推理來理解空氣占據了空間，這就意味著水無法進入這個空間。然而，這種邏輯推理對于三年級的學生而言，確實是一種挑戰。如果教師能夠適時地提供必要的教學材料，那么，學生就能更準確地觀察到空氣是如何占據空間的。盡管教學用書建議為了讓學生更容易觀察，可以在水面上撒一些漂浮物，但在整個觀察過程中，學生還需要注意水位的變化，以及氣泡的生成、紙團的濕潤等現象。這些浮動的微小物體實際上可能會干擾學生，使他們無法集中注意力于實驗中的各種現象，從而對最終的實驗結果產生影響。而在將紙團塞入杯底的過程中，學生如果在放下去時操作不當，杯子傾斜了，或者用濕手接觸這張紙，都有可能影響到最后的實驗結果。

于是，教師將材料加以改變，在一截普通的塑料吸管中間塞入泡沫代替紙團材料，用半截礦泉水瓶代替透明杯子，簡化實驗材料（見圖2）。

在實驗過程中，學生可以從水槽的側面進行觀察，觀察到塑料吸管的位置即水面的位置，并且，每個學生都進行嘗試。對礦泉水瓶，學生都有生活經驗，擰開瓶蓋就可以放氣，也就不需再進行打洞處理，只需注意水面不要高于瓶蓋，以免進行第二個實驗時水從上面灌入。在整個實驗過程中，學生可以清晰地看到塑料吸管一開始在最下面，水只能進入一小部分；之后擰開瓶蓋，水于是慢慢地進入瓶子，吸管慢慢地上升到瓶口，瓶口有氣泡產生的現象。因此，我們可以得出這樣的結論：“當空氣在杯子內時，水是無法進入的；當空氣離開杯子時，水才會進入。”這進一步加深了學生對“空氣占據空間”這一現象的認識。

這種材料支架為確立科學的觀點提供了堅實的事實支撐，并有助于促進學生科學思維的持續發展。

（二）巧設學習單，思維可視化

學習單是學生參與研究過程的思維體現，是將不可見的思維進行可視化。例如，在開展實驗前，可先讓學生預測一下塑料吸管可能會在哪兒，暴露學生的前概念，了解學生在這之前對這個概念的理解程度。再讓學生進行實驗，將實驗現象記錄下來，并讓學生在交流匯報的過程中，看著自己的記錄單，說一說自己的發現。

學習單是對科學概念的陳述，是發展科學思維的重要途徑。學習單的設計也在一定程度上間接反映了教師的教學思想和教學理念。設計合理、有效的學習單不僅可以幫助學生更好地進行實驗，還可以促進學生學科知識和思維的同步發展，它為學生的探究活動提供了關鍵的支架結構。

（三）利用視頻支架，簡化論證過程

雖然收集事實證據是實踐探索的關鍵環節，但實驗中的現象往往是短暫的。此外，三年級學生相對缺乏觀察、思考和表達能力，難以清晰表達自己的想法。因此，教師可以通過智能技術，將剛才的實驗現象通過大屏幕再次展現在學生面前，讓學生邊演示邊述說自己觀察到的情況，而教師和其他學生則可以邊看視頻邊注意聽他說的部分。同時，傾聽者可對該學生沒注意到的部分進行補充，從而降低論證難度，提升課堂效率。

四、加強拓展應用，走向高階思維

交流和討論是科學課程的重要組成部分，也是學生在科學實踐和研究中與同齡人分享經驗和事實的過程。在這個集體交流的過程中，學生通過思考處理自己的研究結果，發現新的知識，并用自己的語言表達出來。在討論之后，他們能夠不斷地加深和改變自己的理解和構建概念，這是“創造性思維”的體現。

當學生初步掌握了科學概念之后，教師可設計一系列拓展應用活動，以使學生強化這些概念并深化理解。當“空氣占據空間嗎”這節課到了尾聲時，教師策劃了一項擴展活動（如圖4）。學生運用他們所掌握的知識，在不傾倒瓶子的情況下，讓水從吸管中流出。教師向學生提出此問題后，鼓勵大家討論、分析，并根據自己的思考結果給出答案。這代表了對高級思維的一次考驗，它揭示了學生在特定知識層面上的廣泛運用。學生對這個瓶子表現出強烈的好奇心和求知欲，他們通過分享所學知識來表達自己的觀點，并通過提供實際的證據增強自己的思考能力。教師鼓勵學生運用已有知識進行討論，提出自己獨特的見解或建議。通過擴大應用范圍，使研究和實踐的層次得到了深化，同時也增強了學生的自主學習、問題解決和創新思維能力。

總而言之，在科學課堂上，要讓學生體驗到有意義的、有結構的科學實踐活動，在現有的認識與科學現象的沖突中，建立起科學的概念，促使他們的科學思維朝著邏輯的、深刻的方向發展。

參考文獻

[1]李霞.小學科學思維型概念教學模式建構及應用[J].中國科技教育，2021（9）：14-17.

[2]李霞.新課標下科學課思維型探究教學實踐[J].中國科技教育，2022（6）：24-27.

[3]胡衛平，郭習佩，季鑫，等.思維型科學探究教學的理論建構[J].課程·教材·教法，2021（6）：123-129.

[4]胡衛平.在探究實踐中培育科學素養：義務教育科學課程標準（2022年版）解讀[J].基礎教育課程，2022（10）：7.

[5]朱建華.讓思維在有意義的科學實踐活動中發展：以教科版三年級上冊《空氣占據空間嗎》為例[J].教學月刊：小學版（綜合），2020（9）：3.