小學科學實驗教學中學生科學思維能力培養策略探析

摘" 要：科學思維是義務教育科學課程要培養的學生核心素養之一。小學科學實驗教學是培養學生科學思維能力的重要途徑。教師要圍繞科學實驗探究目的，將對學生科學思維能力的培養貫穿于實驗探究全過程，通過有效的科學實驗活動促進學生思維能力的發展并培養他們的科學核心素養。

關鍵詞：小學科學；實驗教學；科學思維；科學思維能力

文章編號：1671-489X（2025）05-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.05.

0" 引言

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）指出，科學課程要培養的學生核心素養，包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等四個方面[1]。科學核心素養中，科學思維是指“從科學的視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，主要包括模型建構、推理論證、創新思維等”[1]。當前，在小學科學課程實施中，部分任課教師把小學科學實驗僅僅作為教學活動中構建科學知識的一種手段，未能充分挖掘實驗探究活動中包含的科學思維和科學方法。學生在實驗活動中往往只停留在感性認識上，不能像科學家那樣去進行實驗研究，導致思維能力的訓練和培養不足。踐行新課標精神，培養學生的科學核心素養，要求教師在科學實驗教學中不但要引導學生掌握正確的實驗方法，還要通過科學實驗活動發展和培養他們的科學思維。同時，教師要引導學生在實驗探究的過程中學會觀察，大膽思考，動手實踐，切實促進科學思維能力的不斷發展。

1" 科學實驗對培養學生科學思維能力的重要作用

在小學科學教育中，學生科學思維能力的發展是一般思維與科學課學習有機結合的結果，是一般思維與科學教育的結晶，也是科學能力的核心。新課標在課程總目標中指出，科學課程要使學生“掌握基本的思維方法，具有初步的科學思維能力”[1]。落實新課標要求，必須把科學思維能力培養的目標落到實處。

探究和實踐是科學學習的重要方式，而科學實驗則是最重要的探究實踐形式，也是培養學生思維能力的重要途徑。在科學實驗過程中，學生在教師的指導下應用已有的知識和技能，利用一定的儀器、設備和材料，通過觀察、動手操作等探究活動獲得新的知識。在這一過程中，學生在教師的引導下，通過創設情境、提出問題和假說、設計實驗活動、探究實踐、驗證結果和總結反思等階段，最終得出實驗結論。實驗過程的各個階段都伴隨著分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等一系列思維活動。因此，科學思維是科學實驗的基礎，沒有科學思維的參與和支持就不可能正確地進行科學實驗探究活動?？茖W實驗過程中，學生應用科學思維又培養和促進了他們的科學思維能力。

綜上所述，科學實驗對鍛煉和培養學生的科學思維能力具有重要作用，在科學實驗教學中，教師必須高度關注學生的思維發展，要設計并實施能夠促進學生深度學習的思維型探究實踐活動，將學生科學思維能力的培養作為實驗探究活動的重要目標。在實驗活動中要重視激發學生的思維活動并引導他們掌握科學思維的方法，讓其在提高學生科學綜合能力方面發揮關鍵作用。

2" 小學科學實驗教學中培養學生科學思維能力的策略

2.1" 創設問題情境，激發學生開展實驗探究的欲望

科學探究是從問題開始的，而問題又是思維的發源地，沒有問題就不會引起思考。一個不會發現問題的人很難真正參與到實驗探究活動之中。創設恰當的問題情境，能夠激發學生開展實驗探究的欲望并有助于他們積極主動地思考。因此，在開展科學實驗前，要依據學生的認知水平和教學內容創設問題情境，在情境中引發學生的認知沖突，讓他們發現需要通過實驗探究的問題。

以教科版小學科學教材四年級下冊第二單元第4課“電路出故障了”實驗活動為例。教師先出示一個能夠使小燈泡發光的簡易電路裝置，讓學生畫出簡單的電路圖，并說一說電流在電路中是怎樣流動的。引導學生觀察點亮小燈泡的簡易電路并回憶前幾節課學過的內容，進一步理解和鞏固“小燈泡發光是因為電流從電池的正極流出，經過小燈泡再流回電池的負極，在這個電路中形成了一個完整的閉合回路”這一知識。此時，教師再向學生出示一個出了故障的電路，這時小燈泡不會被點亮。在這個情境中，學生就會產生“小燈泡為什么不亮了”的疑問，從而引出后續的實驗探究活動。通過問題情境的創設和探究問題的提出，學生產生了解決問題并尋找答案的沖動，從而積極主動地思考。

2.2" 引導學生在實驗活動前進行猜想和假設

猜想是一種創造性思維。大膽猜想是進行科學探究的前提。當要探究的問題被提出以后，教師要引導學生對問題進行猜想和假設。猜想要建立在一定的科學依據之上，做到有理有據地進行猜想和假設，不能胡亂猜測。

以教科版小學科學教材四年級下冊第二單元第4課“電路出故障了”為例。當學生提出“小燈泡為什么不亮了”這個問題后，教師要引導學生對小燈泡不亮的原因進行猜想和假設。根據簡單電路的組成，學生對電路產生故障的原因進行多種猜測和假設。造成小燈泡不亮的原因可能有：1）小燈泡壞了；2）電池沒電了；3）小燈泡和燈座接觸不良；4）電池盒沒連接好；5）導線斷了；6）開關沒有連接好，等等。

在學生猜想的基礎上，教師引導學生對可能的原因進行分類，一類是電器元件的故障，另一類是連接的問題。教師進一步啟發學生思考，對這兩類故障如何進行排除。引導學生通過思考歸納總結出“電器元件出現故障要進行更換，連接故障則需要重新進行連接”這一結論。這樣的實驗前猜想和假設能夠引發學生對問題進行深入思考并確定實驗探究的方向。

總之，小學科學實驗教學中引導學生進行猜想和假設十分必要。學生通過猜想和假設，能夠讓思維從零亂變得有序，提高條理性，同時讓實驗探究具有更加明確的方向。

2.3" 在實驗探究活動中加強對學生思維方法的培養

小學科學實驗探究活動的設計和實施要符合學科特點，也要基于學生的認知特點并有利于他們思維的發展。在實驗探究活動過程中，教師要引導學生分工合作進行觀察、分析和動手實踐，在發現結論的過程中培養分析與綜合、抽象與概括、分類與比較、歸納與演繹等思維方法。

以教科版小學科學教材四年級下冊第二單元第6課“導體和絕緣體”為例。教師演示“將一個有故障的電路進行故障排除，想辦法使小燈泡重新亮起來”的實驗。在排除故障的過程中，學生通過觀察發現：將兩根金屬頭電線連接到一起，小燈泡就會被點亮；把包有塑料皮的電線連接在一起，或者把塑料皮與金屬頭連接在一起，小燈泡則不會被點亮。接下來，教師引導學生對這一現象進行科學論證和解釋，例如：“這種現象說明有些物體電流能夠通過，有些物體電流不能通過。那么，如何判斷一種物體是否能夠通過電流呢？”在學生思考的基礎上，教師引導他們利用電路檢測器對材料盤中的20多種材料逐一進行實驗檢測。在檢測前，教師可以要求學生對要檢測的每一種材料能否通過電流進行猜測，然后再進行檢測，驗證自己的預測是否正確。在檢測中，學生要認真做好檢測記錄。待所有小組都完成檢測后，教師指導各實驗小組整理分析檢測結果，并對已經檢測完成的20多種材料進行分類，再從分類中發現規律。在學生進行分類比較的基礎上，教師引導他們對導體和絕緣體的概念進行抽象概括。

這樣的實驗探究不僅有效幫助學生建立了科學概念，還訓練和培養了他們的分類比較和抽象概括等科學思維能力。

2.4" 通過實驗探究培養學生的推理能力

假設、推理和判斷都是重要的科學思維方法，其中科學推理是進行科學研究的重要方法，也是科學思維的核心內容。對提出的問題作出假設并通過實驗探究驗證假設或尋找證據的過程是科學推理和判斷的一種形式。在小學科學實驗探究活動中，教師要引導學生基于觀察到的現象和實驗探究得出的結論，通過歸納和演繹等推理方法建立事實與觀點之間的聯系，在聯系中發現事物的本質和規律，從而促進他們推理能力的發展。

以教科版小學科學教材四年級上冊第一單元第3課“聲音是怎樣傳播的”為例，教學內容是學生在學習了聲音是怎樣產生的基礎上，通過實驗探究活動，研究探索聲音是怎樣從一個地方傳到另一個地方的這一問題。1）教師創設問題情境：拿出一個準備好的小鼓，用小棒敲擊鼓面讓小鼓發出聲音。2）教師提問：小鼓是怎樣發出聲音的？鼓聲又是怎樣傳到你們的耳朵里呢？然后組織學生討論、回答問題，并讓他們把自己的想法簡單記錄下來。3）出示真空抽氣裝置進行聲音在空氣中的傳播實驗。通過實驗，引導學生得出“聲音能夠在空氣中傳播，真空中不能傳播聲音”的結論。4）再引導學生進行空氣在固體和液體中的傳播實驗探究活動。驗證固體能夠傳播聲音時，讓學生兩人一組，一人把耳朵貼在桌子一端，聽一聽桌子另一端的同學輕輕抓撓桌面發出的聲音。在實驗中，學生發現抓撓桌面發出的聲音大小保持不變，聽的學生靠近桌面但不貼近桌面時，聽到的聲音比較微弱，而貼近桌面時聽到的聲音比較大。5）在發現這一現象的基礎上，教師引導學生通過歸納推理得出“聲音可以在固體中傳播”“聲音在固體中的傳播效果比空氣中要好”的結論。6）在完成聲音在空氣、固體、液體中傳播的探究活動基礎上，教師引導學生歸納總結得出“聲音可以在空氣、固體和水中傳播，沒有媒介不能傳播聲音”這一結論。

這樣的實驗探究活動，通過對學生觀察、分析、邏輯推理等能力的訓練，提升了他們的科學思維能力?？傊?，科學實驗要讓學生經歷較為完整的思維發展歷程，幫助他們形成科學思維的意識和能力。

2.5" 開展科學論證，培養學生的證據意識

科學論證是從科學事實出發，借助科學的推理方法闡釋某一結論是否正確的思維方法。科學論證有助于加深學生對科學本質的理解，發展他們的科學推理能力，培養他們基于證據意識的科學態度。在小學科學實驗教學中，教師要引導學生圍繞探究問題經歷假設猜想、驗證假設、收集證據到構建科學概念的過程。在這個過程中，教師要幫助學生掌握科學的思維方式，體會科學結論產生的過程，強化他們對科學本質的認識。

以教科版小學科學教材三年級上冊第二單元第2課“空氣能占據空間嗎”為例。學生通過探究實驗初步得出“空氣占據一定的空間”的結論，但這一結論是否可靠和科學，教師要引導學生尋找新的證據。在學生思考的基礎上，教師引入吹氣球這一活動。學生發現，用打氣筒給氣球充氣，氣球變大；給氣球放氣，氣球變小。此時，教師通過提問引導學生對實驗現象進行解釋：空氣進入，氣球鼓起，氣球內部空間被空氣占據后變大；空氣排放出去后，氣體少了，氣球就變小了。這個現象進一步證明空氣占據一定的空間。

總之，在小學科學實驗教學中，教師要引導學生做好實驗現象的整理和記錄，科學分析和論證實驗中發現的事實和結論，并通過科學論證對結論的科學性、合理性作出闡釋。

2.6" 引導學生分析實驗結果，提煉結論和歸納思維方法

培養學生良好的科學記錄習慣，對學生養成實事求是、嚴謹扎實的科學探究態度十分重要。在小學科學實驗教學中，教師要引導學生使用文字、圖表、圖畫、符號等形式對實驗數據、實驗現象進行記錄。實驗結束后，教師要及時組織學生交流討論觀察到的現象或得出的結論。教師組織學生開展匯報交流時，要引導學生加強對實驗現象和結果的分析與解釋。整個過程中，教師不僅要引導學生關注實驗現象和結果，更要讓他們透過現象看本質，引導他們分析總結“我們是如何進行實驗探究并得出實驗結論的”“運用了哪些思維方法”“經歷了怎樣的思維過程”。

以教科版小學科學教材四年級下冊第二單元第4課“電路出故障了”實驗活動為例。在實驗中排除電路故障時，檢查法和替換法都是學生比較容易想到的方法，教師幫助學生總結提煉即可。教學重點是教師引導學生總結“檢測結果出現什么現象可以推測被檢測電路元件有故障或無故障”“怎樣排除故障使小燈泡重新亮起來”?？偨Y交流時，學生通過小組匯報的方式，基于探究過程中收集的證據驗證自己實驗前的猜測。學生通過替換故障元件使小燈泡亮起來，不僅證實了他們的猜想，更是肯定了他們的實踐成果。學生從發現問題到解決問題，經歷了思維分析、動手實踐和有序解決問題的過程，這為他們今后解決問題提供了示范。

3" 結束語

在小學科學實驗教學中，教師要充分認識促進學生科學思維能力發展的重要性。在組織學生開展實驗探究活動時，教師要結合具體的實驗探究內容和學生的認知水平，有目的地滲透和運用分析與綜合、比較與分類、抽象與概括、歸納與演繹、聯想與想象、重組思維、發散思維等科學思維方法[2]。同時，教師要引導學生運用控制變量等方法進行假設檢驗或解決問題，正確建立證據與解釋之間的關系，提出合理見解并推導得出結論。在實驗活動中，讓學生的思維實現從感性到理性的躍升，促進他們思維能力的持續發展并培養他們的科學核心素養。

4" 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（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：1-6.

[2] 胡衛平.深入理解科學思維 有效實施課程標準[J].課程·教材·教法，2022，42（8）：55-60.

作者簡介：姜有玲，高級教師。