以《擺的快慢》實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展

〔摘" "要〕" 小學(xué)科學(xué)課程作為體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，其核心目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。然而在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣欠激發(fā)、實(shí)驗(yàn)探究欠深入、科學(xué)思維欠發(fā)展等問題仍然存在，影響了科學(xué)素養(yǎng)的提升。本文以教科版科學(xué)五年級上冊《擺的快慢》實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，從創(chuàng)設(shè)探究情境、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、引導(dǎo)多角度思考三個方面展開研究，探索促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的有效策略。通過優(yōu)化教學(xué)過程，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上深化思考，為學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展提供實(shí)踐參考。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；科學(xué)思維；教學(xué)策略

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）16" " 0058-03

科學(xué)思維是科學(xué)教育的重要組成部分，它不僅關(guān)乎學(xué)生對知識的理解，更決定了學(xué)生探究和解決問題的能力。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，許多學(xué)生習(xí)慣于接受已有結(jié)論，而缺少主動思考和推理的意識，導(dǎo)致科學(xué)思維發(fā)展受限。尤其是在實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生若僅關(guān)注操作步驟，而忽略變量控制、數(shù)據(jù)分析和邏輯推理，就難以真正理解科學(xué)原理。

一、問題的提出

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺乏激發(fā)

科學(xué)課應(yīng)激發(fā)學(xué)生的探索欲，但許多課堂缺少趣味性，讓學(xué)生難以投入。教師講授方式單一，學(xué)生被動接受知識，缺少自主探究的機(jī)會。實(shí)驗(yàn)只是驗(yàn)證已有結(jié)論，學(xué)生沒有提出問題和主動探索的空間。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)吸引力不足，關(guān)注點(diǎn)停留在現(xiàn)象表面，未能真正激發(fā)學(xué)生的好奇心。實(shí)驗(yàn)任務(wù)過難或程式化，學(xué)生體驗(yàn)不到成功感，挫敗感增加，學(xué)習(xí)興趣下降。實(shí)驗(yàn)與日常生活聯(lián)系不緊密，學(xué)生難以理解其實(shí)際意義，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣進(jìn)一步降低。實(shí)驗(yàn)設(shè)置過于單一，缺少問題驅(qū)動，學(xué)生難以保持持續(xù)的探索動力。

（二）實(shí)驗(yàn)探究不夠深入

實(shí)驗(yàn)探究常常流于形式，學(xué)生按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，缺乏深入思考。實(shí)驗(yàn)步驟固定，學(xué)生僅執(zhí)行操作，沒有自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。變量控制意識薄弱，數(shù)據(jù)分析簡單，難以形成科學(xué)推理。關(guān)注點(diǎn)集中在實(shí)驗(yàn)是否完成，而不是數(shù)據(jù)如何變化，也未深入思考變量之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)記錄停留在表面，缺乏整理分析，難以提取有效信息。教師指導(dǎo)過多，學(xué)生的自主探索空間受限，科學(xué)探究變成機(jī)械式操作。實(shí)驗(yàn)時間安排緊湊，缺少反思和數(shù)據(jù)討論，探究過程停留在操作層面，難以形成深入的科學(xué)理解。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，結(jié)論往往由教師直接給出，學(xué)生缺少獨(dú)立思考的機(jī)會。

（三）科學(xué)思維發(fā)展不理想

學(xué)生習(xí)慣接受現(xiàn)成結(jié)論，缺乏主動分析和推理，科學(xué)概念理解零散。實(shí)驗(yàn)后，數(shù)據(jù)記錄雖完整，但學(xué)生很少深入思考數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和因果關(guān)系。課堂提問方式單一，多關(guān)注正確答案而缺少推理過程，難以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。評價方式側(cè)重結(jié)果，學(xué)生更關(guān)注答案是否正確，而非推導(dǎo)過程。課堂缺少批判性思維訓(xùn)練，學(xué)生不擅長對實(shí)驗(yàn)結(jié)論提出疑問，也難以獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。科學(xué)思維的培養(yǎng)需要長期實(shí)踐和推理訓(xùn)練，但課堂教學(xué)以結(jié)果為導(dǎo)向，忽視思維發(fā)展，學(xué)生難以形成系統(tǒng)的科學(xué)思維模式。

二、教材分析

《擺的快慢》選自教育科學(xué)出版社小學(xué)科學(xué)五年級上冊，屬于“力與運(yùn)動”范疇。這一課的核心是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究擺的快慢與哪些因素有關(guān)。學(xué)生需要觀察、思考、實(shí)驗(yàn)，并通過數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論。這一過程不僅涉及對科學(xué)知識的理解，也培養(yǎng)科學(xué)探究能力和科學(xué)思維方式。學(xué)生通過前一課的學(xué)習(xí)，已經(jīng)自制了一個擺開展了研究（不同的小組，擺繩長度不同、擺錘質(zhì)量不同），并且通過組內(nèi)數(shù)據(jù)知道了“擺幅大小與擺的快慢無關(guān)”。在本課學(xué)習(xí)中，教師首先組織學(xué)生開展組間數(shù)據(jù)對比，從而引導(dǎo)學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)、思考假設(shè)擺錘質(zhì)量和擺繩長短是否影響擺的快慢，這一思考過程有助于他們形成科學(xué)思維習(xí)慣。隨后組織學(xué)生開展控制變量的對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生需要整理數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析擺動快慢與擺繩長短的關(guān)系。教師在教學(xué)過程中，需要引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，鼓勵他們自主發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論，教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

三、有效質(zhì)疑

科學(xué)思維的核心在于理性質(zhì)疑。合理的質(zhì)疑能夠促進(jìn)思維發(fā)展，使學(xué)生在科學(xué)探究中形成更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砟芰ΑW(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)過程中不斷反思，不輕信、不盲從，而是基于事實(shí)和證據(jù)，形成自己的科學(xué)認(rèn)知。在《擺的快慢》實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過自制的擺觀察到擺的快慢不同，但往往直接接受實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而不深入探究其原因。

教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：“擺繩長短是影響擺動快慢的唯一因素嗎？”“擺錘的質(zhì)量不會影響擺的快慢，擺錘長度是否會產(chǎn)生影響？”通過問題激發(fā)學(xué)生深入思考，使他們意識到科學(xué)研究不僅要觀察現(xiàn)象，更要分析變量之間的關(guān)系；科學(xué)探究不僅需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，還需對已有結(jié)論保持合理懷疑。當(dāng)學(xué)生得出擺繩長短影響擺動快慢的結(jié)論后，教師可進(jìn)一步追問：“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否足夠支持這一結(jié)論？”“如何減少誤差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性？”這樣可以引導(dǎo)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，使他們在科學(xué)探究中不斷修正認(rèn)知，培養(yǎng)批判性思維，逐步進(jìn)入科學(xué)探究的深層邏輯循環(huán)。

四、操作策略

（一）創(chuàng)設(shè)探究情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

科學(xué)探究的本質(zhì)在于激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓他們在實(shí)踐中主動思考，而非被動接受知識。如果課堂缺乏真實(shí)的問題情境，將實(shí)驗(yàn)僅作為任務(wù)執(zhí)行，學(xué)生就很難產(chǎn)生持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣。通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)、貼近生活的探究情境，可有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，使他們在實(shí)驗(yàn)過程中保持探索熱情。

例如，以《擺的快慢》為例，教師可通過展示不同長度的擺，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考：“這些擺擺動的快慢是否相同？”讓學(xué)生帶著疑問進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。課堂上可以引入鐘擺、秋千等生活實(shí)例，讓學(xué)生基于已有經(jīng)驗(yàn)提出猜想。實(shí)驗(yàn)前，鼓勵學(xué)生自主討論影響擺動快慢的因素，初步建立假設(shè)。在操作過程中，設(shè)置小組任務(wù)，讓不同小組負(fù)責(zé)不同變量的控制，形成有效對比。實(shí)驗(yàn)后，引導(dǎo)學(xué)生基于數(shù)據(jù)分析結(jié)論，并討論誤差來源，提高他們對科學(xué)探究的興趣和理解能力。

（二）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，深化學(xué)生探究過程

科學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要觀察現(xiàn)象，更是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和數(shù)據(jù)分析能力的過程。若實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺乏自主性，學(xué)生僅會機(jī)械操作，其科學(xué)思維的發(fā)展會受到限制。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生主動控制變量、分析數(shù)據(jù)，有助于其深化探究，提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。

以教育科學(xué)出版社小學(xué)科學(xué)五年級上冊《擺的快慢》為例，教師可讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇不同長度的擺繩進(jìn)行測試，并測量擺動周期。通過控制變量，一組學(xué)生研究擺繩長短對擺動快慢的影響，另一組研究擺錘質(zhì)量是否對擺動周期產(chǎn)生影響。教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果自主填寫記錄單（如表2所示），設(shè)置任務(wù)。

組裝擺的實(shí)驗(yàn)裝置，確保擺錘懸掛穩(wěn)定。

選擇不同長度的擺繩，保持?jǐn)[錘質(zhì)量和擺幅一致，啟動擺并測量其30秒擺動次數(shù)。

記錄數(shù)據(jù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，并填寫觀察現(xiàn)象和最終結(jié)論。

在實(shí)驗(yàn)過程中，引導(dǎo)學(xué)生精確測量，并使用多種方式驗(yàn)證數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的可靠性。學(xué)生可以采用手動計(jì)時、視頻分析或電子計(jì)時器進(jìn)行測量，并比較不同測量方法的誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過實(shí)驗(yàn)記錄單引導(dǎo)學(xué)生反思：“不同長度的擺繩擺動快慢有何規(guī)律？擺錘質(zhì)量是否影響擺的快慢？如何減少實(shí)驗(yàn)誤差，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性？”學(xué)生分析變量與擺動周期的關(guān)系，在整理和歸納數(shù)據(jù)過程中形成科學(xué)推理能力。

（三）引導(dǎo)多角度思考，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展

科學(xué)探究不僅要驗(yàn)證結(jié)論，更是培養(yǎng)學(xué)生分析和推理能力的過程。如果實(shí)驗(yàn)后缺乏深入討論，學(xué)生就容易停留在對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的感知層面，而難以真正理解科學(xué)規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生從多個角度思考問題，有助于其科學(xué)思維的建立。

仍以《擺的快慢》為例，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么擺繩長短影響擺動快慢？”“擺錘質(zhì)量能否在某些情況下產(chǎn)生影響？”讓學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推理，并嘗試用數(shù)學(xué)關(guān)系描述擺動快慢與擺繩長短的關(guān)系。此外，可組織小組討論，讓不同小組比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析變量控制的影響，提高數(shù)據(jù)解讀能力。教師可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想現(xiàn)實(shí)生活中的擺動現(xiàn)象，并鼓勵他們設(shè)計(jì)新的探究方案，提升科學(xué)思維的廣度和深度。通過創(chuàng)設(shè)探究情境、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和引導(dǎo)多角度思考，學(xué)生能夠在科學(xué)探究中形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式，提高數(shù)據(jù)分析能力，真正理解科學(xué)規(guī)律。這些策略不僅能提升課堂教學(xué)的有效性，也為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。

五、總結(jié)與啟示

（一）探究式學(xué)習(xí)需強(qiáng)化思維引導(dǎo)

科學(xué)探究不僅是開展實(shí)驗(yàn)操作，更是思維訓(xùn)練的過程。如果學(xué)生只關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而不深入思考，就難以形成科學(xué)推理能力。課堂如果僅停留在實(shí)驗(yàn)操作層面，學(xué)生就容易依賴既定步驟，而不是主動提出問題、分析數(shù)據(jù)、尋找證據(jù)支持結(jié)論。課堂提問應(yīng)讓學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系是否符合預(yù)期。討論和數(shù)據(jù)對比能夠幫助學(xué)生形成邏輯推理習(xí)慣，使他們在科學(xué)探究中不斷優(yōu)化思維過程。科學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵在于思維引導(dǎo)，只有在不斷地思考和反思中，學(xué)生才能真正理解科學(xué)概念。

（二）實(shí)驗(yàn)探究需兼顧開放與規(guī)范

科學(xué)實(shí)驗(yàn)的價值不僅在于完成操作，更在于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。實(shí)驗(yàn)如果過于固定，學(xué)生只是在執(zhí)行步驟，就缺乏獨(dú)立思考的空間。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，需要有獨(dú)立思考的機(jī)會，在變量控制、數(shù)據(jù)記錄和實(shí)驗(yàn)調(diào)整上形成自己的思考方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分析和討論數(shù)據(jù)可以幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)誤差，并思考如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在科學(xué)探究的過程中，需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法支撐，科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)也需要在嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)操作中逐步形成。通過合理的實(shí)驗(yàn)安排，學(xué)生能夠更深入地理解科學(xué)規(guī)律，并提升科學(xué)思維能力。

（三）科學(xué)思維培養(yǎng)需延展至生活

科學(xué)思維的培養(yǎng)不應(yīng)局限于課堂。如果學(xué)生只在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行科學(xué)探究，而在現(xiàn)實(shí)生活中缺乏科學(xué)思考意識，就難以真正形成科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)讓學(xué)生能夠在實(shí)際情境中運(yùn)用所學(xué)知識觀察現(xiàn)象、提出問題、分析數(shù)據(jù)、形成結(jié)論。科學(xué)不僅僅是實(shí)驗(yàn)室中的研究，更是理解和解釋世界的一種方式。科學(xué)思維的培養(yǎng)是一個長期的過程，需要學(xué)生在不同環(huán)境中不斷實(shí)踐和反思，不斷優(yōu)化自己的思考方式。科學(xué)教育的目標(biāo)不僅是讓學(xué)生掌握知識，更要讓他們學(xué)會用科學(xué)的眼光看待世界。

綜上所述，科學(xué)學(xué)習(xí)不僅是知識的積累，更是對思維能力的鍛煉。探究式學(xué)習(xí)需要思維引導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)探究應(yīng)兼顧開放與規(guī)范，科學(xué)思維的培養(yǎng)必須延展至生活。科學(xué)課堂應(yīng)激發(fā)學(xué)生的主動探究意識，讓他們在提出問題、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析和反思總結(jié)的過程中形成科學(xué)思維。科學(xué)素養(yǎng)的提升不僅依賴課堂教學(xué)，更有賴于學(xué)生在真實(shí)環(huán)境中不斷實(shí)踐和運(yùn)用。

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