在思維型課堂培育學生批判性思維

〔摘" "要〕" 在小學科學教學中構(gòu)建思維型課堂是培養(yǎng)學生批判性思維的有效路徑。本文以蘇教版科學四年級下《熱脹冷縮》一課為例，通過創(chuàng)設認知式?jīng)_突情境、設計階梯式探究活動、開展論證式對話場域等具體途徑，展示了如何在科學探究過程中發(fā)展學生的質(zhì)疑精神、邏輯推理和科學論證能力。

〔關(guān)鍵詞〕" 批判性思維；科學探究；證據(jù)意識

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）15" " 0031-03

《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出，要培養(yǎng)學生運用科學思維方法認識事物、解決問題、指導行為的能力。本文基于蘇教版科學四年級下《熱脹冷縮》一課教學實踐，聚焦熱脹冷縮核心概念建構(gòu)過程，通過創(chuàng)設認知沖突情境、設計階梯式探究活動、構(gòu)建論證式對話場域等策略，探索在科學思維型課堂中培養(yǎng)學生批判性思維的具體路徑。

一、創(chuàng)設認知沖突情境，激活批判性質(zhì)疑思維

（一）導入矛盾現(xiàn)象，顛覆前概念引發(fā)深度追問

在小學科學課堂上，學生的直覺經(jīng)驗往往影響他們對科學現(xiàn)象的理解，因此，創(chuàng)設矛盾現(xiàn)象是激發(fā)批判性思維的重要手段。在《熱脹冷縮》一課的導入階段，教師可以通過演示一個與學生日常經(jīng)驗相悖的實驗，引發(fā)他們的質(zhì)疑。沖突式導入不僅能打破學生已有的片面認知，還能促使他們深入探究現(xiàn)象背后的科學原理，從而激活批判性質(zhì)疑思維。

（二）改變認知結(jié)構(gòu)，解構(gòu)錯誤認知，建立科學模型

在科學課堂上，學生的原有認知往往是基于生活經(jīng)驗的直覺判斷，而這些認知并不總是科學的。因此，在《熱脹冷縮》教學過程中，教師需要幫助學生解構(gòu)錯誤認知，建立正確的科學模型。例如，在氣球膨脹與收縮實驗后，部分學生可能認為是“瓶子吸入了空氣”或“氣球自己變大變小”。此時，教師可以引導學生觀察瓶子內(nèi)部的空氣，并通過進一步實驗幫助他們修正錯誤概念。接著，教師可以用示意圖或動畫演示氣體分子在不同溫度下的運動情況，幫助學生建立“溫度影響氣體體積”的科學模型。這一過程，使學生的認知結(jié)構(gòu)得到了調(diào)整，從僅憑直覺判斷向基于科學原理的推理轉(zhuǎn)變，從而培養(yǎng)了他們批判性思維中的邏輯分析能力。

（三）挑戰(zhàn)生活經(jīng)驗，暴露直覺誤區(qū)激發(fā)辯證思考

學生的生活經(jīng)驗往往帶有一定的片面性和局限性，因此，在教學中，教師應主動引導他們挑戰(zhàn)已有的經(jīng)驗，培養(yǎng)辯證思考能力。教師可以讓學生觀察冬天和夏天的鐵路軌道，或者通過圖片展示因溫度變化導致橋梁伸縮縫變化的實際案例，讓他們思考：“為什么鐵軌之間要留縫隙？”這一現(xiàn)象挑戰(zhàn)了學生的直覺經(jīng)驗，促使他們重新審視日常生活中的物理現(xiàn)象。

二、設計階梯式探究活動，發(fā)展邏輯推理能力

（一）分層任務搭建，從現(xiàn)象觀察到規(guī)律歸納

在科學探究活動中，學生的邏輯推理能力需要通過層層遞進的任務來培養(yǎng)。《熱脹冷縮》一課的教學可分為三個層次：觀察現(xiàn)象、探究原因、歸納規(guī)律。首先，教師可以組織學生進行實驗，讓學生觀察氣球的變化。接著，引導學生用語言或圖示描述實驗現(xiàn)象。隨后，教師提供補充實驗，如使用注射器或塑料袋觀察氣體體積的變化，幫助學生從具體實驗中總結(jié)出“空氣受熱膨脹，遇冷收縮”的基本規(guī)律。通過分層探究過程，學生從表面現(xiàn)象出發(fā)，逐步歸納出科學規(guī)律，邏輯推理能力在不斷深入的思考中得到發(fā)展。

（二）模型建構(gòu)推理，從具象操作到抽象關(guān)聯(lián)

在培養(yǎng)學生邏輯推理能力的過程中，建立科學模型是關(guān)鍵步驟。在《熱脹冷縮》一課的教學中，教師組織學生觀察不同環(huán)境下氣球的變化，并讓他們通過畫圖或動手實驗模擬空氣的運動。接著，引導學生思考：“空氣在變熱和變冷時，分子是如何運動的？”鼓勵他們結(jié)合實驗現(xiàn)象，建立初步的微觀模型，即“溫度升高時，空氣分子運動加快，空間占據(jù)體積增大；溫度降低時，分子運動減慢，體積縮小”。隨后，教師提供新的情境，如解釋天氣氣壓變化、輪胎在夏季易膨脹等實際案例，讓學生用模型去分析和解釋，學生從具象的實驗操作逐步過渡到對抽象概念的理解，培養(yǎng)了基于模型的科學推理能力。

（三）逆向思維訓練，從結(jié)果反推完善邏輯鏈條

逆向思維訓練能夠幫助學生從“已知結(jié)果”推理“可能原因”，從而完善他們的邏輯鏈條。在《熱脹冷縮》一課教學中，教師可以設計一個“反向推理”任務。例如，給出一個現(xiàn)象，“冬天汽車輪胎的氣壓比夏天低，為什么？”讓學生先提出假設：“可能是氣體泄漏了？”然后，引導他們回顧“熱脹冷縮”的概念，嘗試從科學角度解釋這一現(xiàn)象。教師進一步設置挑戰(zhàn)：“如果冬天不充氣，輪胎可能會變得怎樣？”引導學生結(jié)合已有知識進行深度推理。接著，教師可以提供反例，如講解高山上氣壓低導致登山者氧氣瓶的變化，讓學生思考“氣體體積變化是否一定與溫度有關(guān)？”通過逆向思維訓練，學生不僅能夠從結(jié)果反推原因，還能對已有的邏輯鏈條進行修正和補充，增強他們的科學推理能力和批判性思維意識。

三、構(gòu)建論證式對話場域，培養(yǎng)證據(jù)評估能力

（一）科學辯論活動，在觀點交鋒中錘煉證據(jù)意識

在科學課堂上，辯論是一種有效培養(yǎng)證據(jù)意識的方式。在《熱脹冷縮》教學中，教師可以組織一場“熱脹冷縮是否適用于所有物體”的科學辯論賽。學生分為兩組，一組認為所有物體都會熱脹冷縮，另一組認為有例外。雙方需要查找證據(jù)，如金屬膨脹、氣體體積變化、固體和液體的特性等，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)支持自己的觀點。在辯論過程中，教師引導學生關(guān)注對方的論據(jù)是否有科學依據(jù)，是否存在矛盾，并鼓勵他們用證據(jù)反駁而非單純表達個人意見。例如，一名學生可能認為“冰塊融化變小”也是熱脹冷縮現(xiàn)象，教師可以引導其他學生指出這一觀點的漏洞，并提出科學解釋。通過觀點交鋒，學生能夠認識到證據(jù)在科學推理中的核心作用，從而鍛煉基于事實進行論證的能力。

（二）實驗數(shù)據(jù)溯因，在差異分析中提升證據(jù)鑒別力

實驗數(shù)據(jù)的分析和溯因能力是培養(yǎng)批判性思維的重要環(huán)節(jié)。在《熱脹冷縮》一課教學中，教師可以安排學生測量不同溫度下水的體積變化，讓他們收集數(shù)據(jù)并進行比較。例如，學生在10℃，30℃，50℃的水溫條件下測量同一容器內(nèi)水的體積，可能會發(fā)現(xiàn)水在某些溫度區(qū)間變化明顯，而在4℃左右體積反而變大。此時，教師可以引導學生分析：“為什么水的體積變化不像氣體那樣簡單？”促使學生查找資料、尋找科學解釋，如水在4℃時密度最大，低于4℃反而膨脹。通過對比不同實驗數(shù)據(jù)，學生不僅能提高數(shù)據(jù)分析能力，還能在尋找合理解釋的過程中提升證據(jù)鑒別力，避免僅憑單一事實得出片面結(jié)論。

（三）多維證據(jù)鏈建構(gòu)，在復雜情境中訓練綜合判斷

在科學探究過程中，單一證據(jù)往往不足以支撐一個科學結(jié)論，因此，需要通過多維證據(jù)鏈的構(gòu)建來提升綜合判斷能力。在《熱脹冷縮》一課教學中，教師可以設計一個綜合探究任務，如“為什么橋梁需要留伸縮縫？”引導學生從多個角度尋找證據(jù)。一部分學生可以查找橋梁設計的結(jié)構(gòu)特點，一部分學生可以模擬實驗驗證不同材料的熱脹冷縮效果，還有一部分學生可以分析真實的橋梁溫度變化數(shù)據(jù)。當所有證據(jù)被整合后，學生會發(fā)現(xiàn)：橋梁伸縮縫的設計不僅與材料的熱脹冷縮特性有關(guān)，還涉及溫度變化的范圍、工程安全性等多重因素。通過這一過程，學生學會了綜合分析多種證據(jù)，而不是依賴單一實驗結(jié)論，從而形成更嚴謹?shù)目茖W判斷能力。

四、采用反思性教學記錄提升元認知水平

（一）以可視化工具，記錄認知發(fā)展軌跡

在小學科學教學中，可視化工具能夠幫助學生清晰地梳理思維過程，提升元認知水平。在《熱脹冷縮》一課教學中，教師可以引導學生使用“思維導圖”記錄自己的學習軌跡，如在課程初始繪制對“熱脹冷縮”現(xiàn)象的理解，在實驗過程中補充新的觀察，并在歸納總結(jié)時完善科學解釋。此外，利用“概念圖”讓學生連接已有知識，如將“氣體、液體、固體的熱脹冷縮”進行對比分析，形成知識網(wǎng)絡。教師還可以引入“證據(jù)表格”，幫助學生整理實驗數(shù)據(jù)并標注推理過程，確保每一個結(jié)論都基于充分的證據(jù)支持。通過可視化工具，學生能夠直觀地看到自己的認知發(fā)展軌跡，有助于反思和調(diào)整學習策略，從而提高自我調(diào)控能力。

（二）反思性研討，催化深度認知加工

反思性研討能夠促進學生在交流與思辨中深化理解，提升元認知能力。在《熱脹冷縮》一課教學中，教師可以組織“實驗回顧會”，讓學生圍繞“實驗結(jié)果是否符合預期？”“有沒有可能出現(xiàn)誤差？”等問題展開討論。例如，學生可能會發(fā)現(xiàn)不同容器中的水膨脹幅度不同，進而思考實驗條件對結(jié)果的影響。在這一過程中，學生不僅要表達觀點，還需傾聽并評價他人的思考方式，從而在多角度分析和相互啟發(fā)中深化認知，提高反思能力。

（三）錯誤資源化，構(gòu)建認知免疫系統(tǒng)

在科學學習中，錯誤往往是理解深化的重要契機。教師可以引導學生將錯誤視為寶貴的學習資源，通過分析錯誤來提高自我認知調(diào)控能力。例如，在《熱脹冷縮》實驗中，部分學生可能會誤認為“所有物體遇熱都會膨脹”，教師可以讓他們通過觀察冰塊融化時的體積變化來修正這一認知。通過分析錯誤來源，學生能學會調(diào)整思維方式，建立更嚴謹?shù)目茖W認知體系，從而形成“認知免疫系統(tǒng)”，避免在未來的學習中重復同樣的思維誤區(qū)。

在小學科學課堂上，批判性思維的培養(yǎng)需要根植于真實的科學實踐。通過精心設計認知沖突情境、搭建結(jié)構(gòu)化探究階梯、開展證據(jù)導向的論證活動、采用反思性教學工具，能使學生在做中學、思中悟的過程中，逐步發(fā)展質(zhì)疑反思、邏輯推理、科學論證等關(guān)鍵能力。教師作為學生思維發(fā)展的促進者，應注重提供思維可視化工具，最終使學生成長為具有獨立思考能力的科學探索者。

參考文獻

[1]蔡曉云.小學科學教學中批判性思維的培養(yǎng)策略[J].求知導刊，2023（29）：5-7.

[2]宋肖依.基于批判性思維培養(yǎng)視角下的小學低段科學教學探究[J].黑龍江教育：教育與教學，2023（1）：84-85.

[3]胡巢生.化學教學中的批判性思維培養(yǎng)瑣議[J].教育研究與評論（中學教育教學），2024（1）：77-80