在科学探究活动中发展学生思维的策略研究

费志明

摘要：本文就初中科学探究活动中学生的思维缺失现象，提出了科学探究中发展学生思维的策略：充分自主发问，开启学生的思维；大胆猜想假设，引导学生的思维；放手实验设计，活跃学生的思维；自主科学探究，促进学生的思维；互动交流评价，深化学生的思维。旨在让学生的思维训练贯穿整个科学教学过程，从而培养学生的科学思维习惯，提高学生的科学素养。

关键词：科学；思维；缺失；归因；策略

中图分类号：G632.0 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2013）09-0009

科学探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。随着新课程的不断推进，探究式教学正在被越来越多的教师所接受、认同，并在教改实践中加以运用。如何在初中科学探究活动中培养学生的思维能力，如何让教师不去替代学生的思维，如何能使学生思维在探究活动中真正地开启、活跃、促进、深化，是摆在我们初中科学教师面前重要的课题。培养学生的思维，要求教师在教学过程中充分体现教学的双边性，充分调动学生大胆思考、敢于创新、想出各种各样的思想观点。教师不可包办、代替，只有在学生出现思维障碍时，方可给予指导，从而真正做到“贵在引导，要在转化，妙在开窍”。

一、充分自主发问，开启学生的思维

要使自己的思维积极活动起来，最有效的办法是把自己置身于问题之中。当有了问题和需要解决问题时，思维才能活动起来，思维能力才可能在解决问题的过程中发展起来。在民主和谐的气氛和自由宽松的环境下，人的思维处于最活跃的状态，特别有利于求异思维的成长。在教学中，教师将自己放到学生中去，尊重学生、理解学生、信任学生以求得心灵的沟通，让学生放下戒备心理，自由地去思维、去想象，只有这样才能使学生敞开问题之窗口。因此，课堂上教师必须创设一种尊重、宽容、民主的学习氛围，才能使学生敢于提问。即使学生提出一些很简单的问题，甚至是一些幼稚可笑的问题，教师都要给予鼓励。爱因斯坦曾有精辟的见解：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”可以这么说，学习上提不出问题，意味着学习的停止；科学上提不出问题，意味着科学的止步。因此，教师要敢于在课堂上鼓励学生大胆提问，同样一个问题，由学生提出来更能激发他们的好奇心和求知欲。并且每位学生思考的角度、知识经验会有所不同，通过其自主发问，促进其主动思考，可以打通知识间的关联。

例一：在光的教学中，知道了光在同种物质中是沿直线传播的，学生问道：“那么光在什么情况下不是沿直线传播的？”这种问题如果不是课堂充分民主，学生有随时提问的习惯，一般是不会提到的，哪怕是想问也不问了。针对这个问题，教师充分肯定其质疑精神，并能进行实验探究，就更进一步促进课堂上的主动思考、敢于发问的习惯。例二：在研究电流与电压原关系时，有学生提问“那移动滑动变阻器不是也可以研究电流与电阻的关系吗？如果课堂上一味牵着学生的思维，调节滑动变阻器，改变定值电阻两端的电压，观察电流表读数，研究电流与电压的关系；更换定值电阻，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压不变，研究电流与电阻的关系，那么，显然很快就能达到目的，但是学生的潜在思维未被发现，那么，得到的结论在今后还是会被潜在的思维蒙蔽。而让学生充分地自主发问，则很好地突破这个问题，不仅使知识达到真正落实，同时也能不断地培养学生自主思维的习惯。

当然也有些时候，细细分析学生自发提出的问题，我们不难发现有些问题在课堂有限的时间及有限的条件下，是无法进行探究的。这时就需要教师适时推一把，表现在教师要引导学生对所提问题进行筛选，在师生分析、讨论中梳理所提出的问题，哪些适合本节课研究？先研究哪些问题？哪些问题最有研究价值等等。通过这样的引导，都可以将学生的思维推向理性。

二、大胆猜想假设，引导学生的思维

我们经常看到这样的现象：当学生提出的猜测（假设）错误时，教师往往双眉紧锁，不发表任何意见，就让这位学生坐下。当一位学生提出的猜想（假设）符合事实时，教师马上点头同意，立即中止这一教学环节，进入到实验设计和验证阶段。试想，这样学生还会有探究的欲望吗？更不用说热情了。在探究中，还会有失败的经历吗？

例：在认识阿基米德定律之前，让学生猜想影响浮力大小的因素，教师引导：“同学们根据生活中的经验、感受，进行猜想。而你的经验、感受就是你进行猜想的依据。”

学生一：“可能与物体浸入深浅有关，因为我发现游泳时浸入越多时，人越感到轻飘飘。”

学生二：“可能与物体的材料有关。因为像塑料泡沫在水中上浮，石块在水中下沉。”

学生三：“可能与物体的形状有关，像铁在水中下沉，可是船就能浮在水面上。”

学生四：“可能与物体的浸入方法有关，比如将瓶子倒放比正放容易下沉，所以倒放时受到的浮力要小。”

学生五：“可能与液体的密度有关，因为鸡蛋放在盐水中能上浮。”

学生六：“可能与物体浸入的体积大小有关，因为在井里提水时，桶浸在水中体积越小，感觉越沉。”

……

引导学生从生活经验中提取相关因素，寻找其中的关系，促进学生的科学思维。当探究得出浮力大小只与液体密度与浸入液体中的体积有关后，教师进一步引导，浮力是一种力，如果要表示浮力的大小，那么必须找到也是一个力，并与浮力是一个相同的物理量，那么液体的密度，浸在液体中的体积又是与什么力相关联呢？经过猜想——否定——再猜想，最终集中到排开液体的重力，这个思维过程需要教师的引导，那么能否直接提出：“浮力可能与液体的重力有关呢？”不行，因为这是一个很好的科学思维过程的训练。

三、放手实验设计，活跃学生的思维

让学生主动进行实验设计，才能更有效地实现动手与动脑的结合，如果教师设计好，然后学生动手，那么探究活动看上去进行有条不紊，而且效率高，但实质上仅是一个“体力”活，或者是一个体验性的“活动”，其中的思维含量很低，因而要放手让学生设计。在我们的日常教学中，课堂上所需的器材往往是教师给学生们预备好的。即使让学生去准备，到底要准备些什么，也往往是由教师做出安排。一件不多，一件不少。在实验中也一样，先做什么，后做什么，往往由教师在实验前作好了指导，学生们也就按教师的要求一步步将实验进行到底。在这样的课堂上学生除了学到的科学知识外，剩下的全是“按部就班”了。这样的孩子是不能适应社会的，因为将来孩子走上工作岗位后的研究是没有人能为他准备一切的。因此，在科学课堂上，教师不必面面俱到，应多给学生一些经历“风口浪尖”的机会，让他们自己想办法解决问题、完成探究、学会随机应变。

例：“研究物体动能大小与什么因素有关”时，学生猜想与物体的质量、速度、形状有关，那么设计方案时，该如何控制变量，如何改变自变量，如何显示动能的大小？都需要考虑，学生的思维往往是单向的、线性的，思维的周密性较差，考虑问题不够周全，常常顾此失彼，这也是学生做实验常常失败的原因。而科学研究特别讲究思维的周密性，要考虑到各种各样可能的情况。如探究动能大小与物体质量有关时，则控制质量不同，而其他条件相同，有想到利用木球、铁球，但想不到其材料不同；想到用大小不同的钢球；也有想到用装入不同质量水的矿泉水瓶。探究动能大小与物体速度有关时，则如何控制？学生们提出用大小不同的力推，可是不够直观，又想出让其从斜面滚下，通过改变不同高度改变速度，或者一个由静止开始下滑，另一个推一下，由一个初速度开始下滑。如探究动能大小与物体材料有关时，则控制材料不同，而其他条件相同，学生展开多种设计方案，如质量相同的木球、铁球，但体积不同，会有什么影响？或者采用空心的铁球与木球。如矿泉水瓶中灌有质量相同的水和沙，那水和沙在瓶内的运动对动能大小会有影响吗？

在实验的设计中学生发现很多问题，甚至有的问题很难解决。但在这样的设计中，学生的思维被点燃了，伸开每一个“触角”积极思考。经过这样的思考，不仅深刻明白了研究中的为什么，而且人与人的思维能力、科学素养得到提升，甚至课后学生提出质量与速度哪一个对动能大小影响大？若进行实验的话怎样测速度，怎样测出动能大小？可想而知，促进学生思维才能促进他们真正地学习。

四、自主科学探究，促进学生的思维

活动是科学课的主体，探究活动的质量直接影响着课堂的效益。很多时候学生在探究时只是想着如何完成任务，并没有将任务进行实质性的思考。为了改善这种状况，教师可提醒学生有意识地去关注自己的思维进程，鼓励学生将自己所思考的内容说出来，可以通过自问自答的方式认识自己当前的思维状态。如“现在我要做的是……”、“我这样做会不会……”、“还有其他更好的办法吗？”……使学生的思维变得“可视化”。其次，学生在进行探究活动时，教师也可适时地“进入”，一个及时的追问可将偏离主题的学生拉回到主题上来，以保证探究向着正确的方向发展。一个巧妙的反问可使学生自己去发现矛盾所在，引发学生及时调整错误。比如“你认为该怎么做？”“为什么这样做？你的意思是……？”“实验现象说明了什么？”等等。教师通过向学生提出类似的问题来促进学生的思考、激活学生的思维，使学生的思维形成明确的指向。

例：在探究定滑轮的特点时，学生发现静止时，通过定滑轮拉钩码，弹簧秤的示数比直接提着钩码要小，那么，我们是为了“课堂效率”，告诉他们实验中存在误差，不去在意；还是告诉他们存在摩擦，别去多想了；还是引导他们进行多边思维？在探究动滑轮的特点时，他们也发现弹簧秤往不同方向拉读数也不相同。如果能引导他们能多方寻找原因，利用事实说话，可以培养他们实事求是的精神，同时也能培养他们善于发现、深入思考的能力，提高科学思维能力。

五、互动交流评价，深化学生的思维

由于受实验条件、实验次数、学生实验技能、知识水平等的限制，学生在探究活动中时常会碰到一些问题，如实验不成功，实验现象和数据与其他同学或教材上不同，学生无法判断异常现象是操作不当还是正常的实验误差所致。此时，教师一定要注意不可直接或过早地将结论告诉学生，更不能用教师的思维来代替学生的探索和认识。而应该组织学生之间相互评价，鼓励学生进行开展多边思维交流活动，对彼此的科学解释提出批评和质疑，使学生能够在这种活动中学会放弃错误的观点，自主地调整自己的思维方向，接受更合理的科学解释，突破思维障碍，形成自己的思路。学生在具体的探究操作中积累了大量的感性认识，他们各自都有不同的发现。但是要真正形成一个科学的概念还需要经过语言的表达、交流和探讨。实验结束后，教师应引导他们用自己的语言真实地描述实验现象和实验结果。交流是思维火花的碰撞，交流可以深化学生各自的认识。在交流中学生不但体验着自己的思维，还可以从同伴那里获得新的不同的思维，各种思维互相影响和碰撞，就实现了真正意义上的资源共享。这时教师再组织学生进行自我反思、学生就很容易地发现他人的长处以及自己存在的不足，进而产生进一步改进的愿望和要求。

例：在“观察水的沸腾”这个实验时，有些小组观察到水沸腾时温度不总是保持不变。这时，教师既要让学生尊重实验事实，又要组织学生讨论出现这一实验现象的原因，并鼓励学生重做刚才的实验。通过大家的分析和反复实验，使学生认识到主要是由于酒精灯火焰晃动，受热不匀而引起的，并不具有规律性的特征。通过学生间的相互评价，不仅使学生更明确了实验结果，而且培养了学生分析和判断实验结果的能力，培养了学生的反思意识。在学生实验中出现问题后如果教师不予理睬或简单否定，就难以达到培养学生交流、思维和严谨求实的科学态度的目的。又如在“水的质量与体积关系”的探究活动中，有些小组数据误差较大，这时教师既可引导学生反思自己的操作是否规范，如量筒读数是否正确，又可组织学生讨论如何改进实验，使误差较小。这样，通过小组交流或全班交流的方式，让学生反思各自在实验探究过程中的行为表现，学习他人长处，改进自己的不足，也不失为深化学生思维的好方法。

总之，让思维训练贯穿整个科学探究过程，教师不要替代学生思维，让学生思考“我要做什么”、“我会怎样做”、“我为什么这样做”、“我明白了什么”，才能让学生做学习的主人，让学生真正感受、理解知识的产生和发展过程，真正提升学生的科学思维能力。

参考文献：

[1] 陈琼.如何在科学课堂中培养学生的思维能力[]肥东县店埠学区中心学校.

[2] 杨辉聪.科学探究中如何培养学生的科学思维能力[]福建省厦门市集美第二小学.

[3] 谢玉祥.《浅谈学生良好学习习惯和生活习惯的培养》.昭通市实验中学网站.

[4] 申继亮.教学反思与行动研究[M].北京：北京师范大学出版社，2006.

（作者单位：浙江省海宁市鹃湖学校 314400）