聚焦學生思維能力發展的小學科學實驗教學策略

【摘要】實驗教學是小學科學課程的重要構成部分，組織學生進行科學實驗，對發展學生思維、強化學生能力有重要意義，因此教師需重視開展小學科學實驗教學。文章立足小學科學實驗教學過程，探究如何發展學生的思維能力，并提出設計實驗問題、明確實驗思路、巧妙引導質疑、組織自主實驗、遷移生活思考五方面的教學策略，旨在讓學生的探究思維、邏輯思維、批判思維、創造思維、應用思維獲得全面發展，真正強化科學實驗素養。

【關鍵詞】思維能力；小學科學；實驗教學

作者簡介：楊朱艷（1985—），女，浙江省海寧市錢塘實驗小學教育集團。

在小學階段的科學實驗教學中，教師的教學重點不僅在于將科學實驗知識傳授給學生，還要讓學生具備在生活實踐中運用知識的能力，這樣才能體現科學實驗教學的效用。但在小學科學課堂上，部分教師重視講授基礎的科學知識，而忽視引導學生進行科學實驗，導致學生實驗能力較弱、思維能力不強，進而影響了促進學生思維發展的教學目標。對此，教師應調整教學重點，聚焦學生思維能力發展，合理設計科學實驗教學策略。

一、設計實驗問題，激活探究思維

探究思維是一種對問題不斷進行質疑、探索和深化的思維方式，不同于一般的思維，它能產生新穎的、不同見解的思維成果。探究思維的核心在于通過主動參與和反思性學習，培養學生的科研能力、科學態度和品行［1］?；诖?，在科學實驗中，教師可采取設計實驗問題的方式，引導學生進行實驗探究，讓學生在探究中獲取知識、理解知識、內化知識，從而達到激活學生探究思維的目的。

以教科版小學科學六年級上冊“微小世界”中的第2課“怎樣放得更大”為例。在此次實驗教學中，教師引導學生將注意力集中到“如何利用有限放大倍數的凸透鏡將物體的圖像放得更大”這一核心主題上，并以設計實驗問題的方式，引導學生進行探究思考。具體而言，教師可設計兩個實驗問題：怎樣才能把物體的圖像放得更大？若是將兩個放大鏡組合在一起，是否能增加放大倍數？在探究時，教師讓學生先用一個凸透鏡嘗試放大教材中的文字，并在保證字體清晰的前提下，了解單一凸透鏡能將字體放多大，而后再嘗試探究若是將兩個凸透鏡放在一起，放大文字，又能將文字放大多少。

在進行實驗操作時，學生按照教材提示，將兩個放大鏡一上一下平行放置，并通過移動下方放大鏡的方式，觀察教材中的字是否被放大。在此過程中，學生會發現兩個放大鏡間距離的不同，放大的字也存在不同，而經過實驗測試，能確定兩個放大鏡在保持某一距離時，能將教材文字放到最大。這樣，學生便得到了簡易的放大裝置。在完成探究學習后，教師繼續提出實驗問題：用你們制作的簡易版放大鏡，能否看到病毒、細菌等微生物？若是想看到這些物質，應該使用哪種實驗器材？由此，引發學生對顯微鏡的探索，讓學生具體思考顯微鏡的組成，以及凸透鏡在顯微鏡構成中的重要性。在探究顯微鏡的過程中，學生可重點思考帶有凸透鏡的結構，如目鏡、物鏡，進而關聯思考：自制的組合凸透鏡相當于顯微鏡中的一部分。其中，位于上方且靠近眼睛的凸透鏡相當于顯微鏡中的目鏡，而位于下方且遠離眼睛的凸透鏡相當于顯微鏡中的物鏡。

二、明確實驗思路，形成邏輯思維

邏輯思維是一種理性活動，指通過分析、推理和判斷來得出正確結論的思維方式。邏輯思維是將感性認識階段獲得的信息材料抽象成概念，并運用這些概念進行判斷和推理，從而產生新的認識［2］。邏輯思維具有規范、嚴密、確定和可重復的特點，是人們在認識事物過程中借助于概念、判斷、推理等思維形式來反映客觀現實的過程。在小學科學實驗課堂上，教師可通過明確實驗思路的方式，推動學生形成嚴密的邏輯思維。

以教科版小學科學六年級上冊“微小世界”中的第4課“觀察洋蔥表皮細胞”為例。在此次實驗教學中，教師需要引導學生明確兩個實驗思路：制作洋蔥表皮玻片標本的實驗思路、使用顯微鏡觀察細胞結構的實驗思路。只有掌握了這兩個實驗思路，學生才能全面掌握本次實驗課程的知識內容，且經歷按思路步驟實際操作的過程，學生才能逐漸形成有先后順序、理解前后關聯的邏輯思維。比如，教師幫助學生對制作洋蔥表皮玻片標本的實驗思路做了如下明確（見表1）。

為了讓學生有實際的制作感受，真正建立邏輯思維，教師可以邀請兩到三名學生到講臺上進行玻片標本的制作操作。這一過程能讓學生更深入地認知制作過程，且準確把握每一制作細節，有助于學生建立有條理、有邏輯的實驗意識。

三、巧妙引導質疑，鍛煉批判思維

批判思維是一種理性的、反思的思考方式，其涉及對信息的解釋、分析、評估和推斷，以形成合理的判斷和決策［3］。該思維方式強調邏輯推理、質疑假設、客觀評估信息，并在解決問題和做出決策時，保持開放和公正的態度。批判思維是學生必備的素養之一，也是學生是否具備獨立思想的重要體現。在科學實驗教學中，教師可采取巧妙引導質疑的方式，讓學生發現問題的矛盾點，并讓學生在探尋矛盾解法的過程中，有效鍛煉批判思維。

以教科版小學科學六年級上冊“地球的運動”中的第2課“晝夜交替現象”為例。在此次實驗教學中，教師應帶領學生完成三部分科學知識的學習：晝夜交替如何產生、晝夜交替假說、晝夜交替的模擬。比如，教師在組織學生學習“晝夜交替假說”時，應讓學生根據自己的預習，提出對晝夜交替的質疑。在學生提出的質疑中，教師歸納出兩個具有思考價值的問題：為什么會產生晝夜交替？它的出現與什么有關？接著，教師為學生準備白熾燈、小地球儀等工具，讓學生以實驗操作的形式獲得質疑的答案。在操作中，學生會發現當白熾燈照在固定的地球儀上時，便會出現一面為“晝”、一面為“夜”的情況，但這并未達到充分理解晝夜交替現象的要求。接著，學生繼續提出自己的質疑：是否可以在地球儀上放置一個物品，以該物品的反復出現來表示晝夜交替呢？為了讓質疑的內容得到驗證，學生在地球儀上放置了一枚大頭針。這樣，當大頭針轉到有白熾燈的一側時，此時大頭針所在的地球儀位置是白晝，而地球儀上沒有大頭針的區域便是黑夜。由此，學生便能做到準確理解晝夜交替現象。

除此之外，教師還可繼續引導學生對晝夜交替進行質疑思考，如有的學生提出質疑：“除了地球自轉情況，是否還有其他情況也會出現晝夜交替現象？”對此，學生需要將太陽的運動情況與地球的運動情況進行一一匹配，以此完成對質疑的探索（如圖1）。

四、組織自主實驗，培養創造思維

創造思維是一種新穎且有價值的思維活動，具有高度的機動性和堅持性，能打破常規解決問題的方式，以重新組合既定的感覺體驗，探索規律，并得到新的思維成果［4］。對小學生而言，創造思維應體現在具有自己個性的思考，且針對同一問題，能探索出不同解決問題的方法。教師在組織學生進行科學實驗學習時，可通過提供自主完成實驗的機會，讓學生自主探究、自主解決問題，進而培養學生的創造思維。

以教科版小學科學六年級上冊“地球的運動”中的第5課“影長的四季變化”為例。在自主實驗中，學生應根據以往參與實驗的經驗，對自己的實驗進行流程規劃。為了使實驗流程更完善、規范，且無遺漏，學生可使用表格整理自己的實驗思路，以發展自己的創造思維（見表2）。

在上述實驗中，為了保證實驗過程的流暢性，學生應通過自己的搜集、整理，了解一天中影子長度的變化規律、掌握有關四季變化的基本概念，以及影長隨季節變化的規律等，這些知識是學生順利完成自主實驗的重要基礎。同時，在實驗中出現問題時，學生也需立足實驗過程進行思考，尋找出現問題的原因，這樣才能充分鍛煉自主思考能力、自主實驗能力，從而推動創造思維進步。

五、遷移生活思考，發展應用思維

應用思維是指在現實情境中將知識和技能進行實際應用的過程。具體來說，應用思維需要學生運用已有的知識儲備，找到解決問題的特定方案，且該思維方式強調將理論知識應用于解決實際問題［5］?；诖耍處熢诮M織學生進行科學實驗學習時，應采取關聯生活實際的方式，讓學生使用課程知識遷移思考生活內容，以此發展學生的應用思維。

以教科版小學科學六年級上冊“工具與技術”中的第2課“斜面”為例。在實驗教學中，教師需要讓學生掌握兩方面的斜面知識：第一，搭建斜面并研究斜面的省力作用；第二，通過模擬測評的方式研究并體會斜面的省力作用。在進行實驗教學時，教師為學生展示了生活中斜面的應用，如刀刃、螺絲釘、自動扶梯、斜面傳送帶等，并引導學生思考斜面為這些事物帶來了怎樣的使用便利？如刀刃可以讓切割更容易，螺絲釘的螺紋是斜面設計，更易于擰到物體中。在初步思考后，教師引導學生學習并思考斜面的應用原理：主要基于力學中的力的分解和重力作用。斜面通過改變物體提升的方向和路徑，使得物體在提升過程中所需的力減小，從而達到省力的效果。

經過上述基礎內容的學習，學生能做到基本掌握有關斜面的知識。對此，教師應進一步引導學生進行遷移思考，并設計實驗探究任務，讓學生具體探索斜面在生活中的應用。具體而言，教師讓學生結合教材內容，通過設計滑道的方式，探索古人是如何搬運物品的。在實際操作中，學生需要準備好塑料槽和塑料板用于搭建斜面滑道，同時設計斜面滑道。在制作完成后，學生可使用木塊、小球、水等測試斜面滑道，若是測試物能順利從高處滑向低處，則說明斜面滑道制作成功。這樣，學生在回顧理解教師提出的生活實例時，便能做到有效地遷移思考，且學生也能將斜面知識運用到生活中。

結語

綜上，在小學科學實驗教學中，教師要想切實發展學生的思維能力，便需要將實驗教學與學生思維進行緊密結合，并通過設計不同的實驗教學內容，發展學生的不同思維。在科學教學中，教師應充分認識到實驗是引導學生探索知識、發展學生思維能力的重要途徑，且任何課程形式都無法替代實驗教學。只有這樣，教師才能充分發揮實驗教學效用，讓學生的思維能力在實驗教學中得到全面發展。

【參考文獻】

［1］梁穎.探究性實驗教學對小學生科學思維能力的培養［J］.亞太教育，2023（22）：163-165.

［2］張帝平.基于科學思維能力培養的小學科學實驗教學策略探究［J］.基礎教育論壇，2023（16）：81-83.

［3］拾霽.淺談高階思維能力在小學科學教學中的培養［J］.新智慧，2023（19）：126-128.

［4］何飛飛.在小學科學探究活動中培養學生思維能力的策略研究［J］.天天愛科學（教育前沿），2023（5）：73-75.

［5］金飛.小學科學思維能力培養策略探究［J］.文理導航（上旬），2022（2）：85-87.