让思维发展有“迹”可寻

李飞

《风向标的秘密》是三年级下册第四单元《今天刮什么风》教学后的拓展性自编内容，是在学生对风向标的作用、基本结构已有了初步认识的基础上，围绕“研究风向标指示风向的秘密”这一探究任务展开教学。其教学目标定位为：能设计不同的风向标，探究风向标指示风向的秘密;知道风向标指示风向的原因取决于前翼和尾翼的面积差异，并不取决于两翼的尖角朝向和形状;经历思维、探究的过程，体验科学探究的乐趣。

本课的教学，教师通过真实的情境，引导学生提出问题、作出猜想、设计方案、搜集证据、得出结论，使学生的思维发展经历发生、发展、提升的全过程，体现了“科学思维的训练与培养在课堂教学中应有迹可寻”的教学理念。

基于学情，把握思维起点

教师教学要明晰学生的前概念和最近发展区，把握学生思维水平和能力的起点，然后安排合理的教学进阶，使学生的思维水平和能力得到提升。关于风向标的结构、作用等，学生借助前一节课的学习，有了一定的知识经验和进阶基础。同时，该年龄段的学生的思维发展处于皮亚杰理论中所阐述的具体运算阶段，即由具体形象思维向抽象思维过渡，思维的基本过程日趋完善和逐步稳定地形成各种概念。

通过前测，三年级的学生潜意识里认为风向标能指示风向，是因为有类似于三角形、箭头形等具有尖头、尖角形状的前翼造成的。在其他条件不变的情况下，尖头或尖角的朝向发生改变时，风向标指示风向的情况也可能发生改变。

基于以上学情，教师拟通过引导学生经历探究活动，纠正存在偏差的前概念，在学生认知能力可接受的范围内，揭示风向标指示风向的秘密。

巧设问题，激起思维涟漪

学起于思，思源于疑，问题的提出是学生思维的开始。好的问题往往是学生未曾考虑过，但又急切想知道的，这能充分激起学生思维的涟漪，以及浓厚的探究兴趣。

课堂上，教师直接出示一只风向标模型（如图1），向学生提问：“如果老师手中的小电扇对着风向标来制造风，你们认为这只风向标会怎么指示？” 因为学生前一节课已经认识了风向标，并通过制作风向标知道了风向标的基本结构和具有指示风向的作用，所以学生一致认为风向标的前翼（三角形）会指向小电扇，即风吹来的方向。随后，我打开小电扇对着风向标吹风进行验证，结果与学生所说一致。

接着，我把风向标的前翼、尾翼分别掉个头（如图2），学生满脸疑惑地窃窃私语起来。教师停顿了一小会儿，顺势提出相关问题。

教学片段一：

师：你们有什么想说的吗？

生：这样的风向标样子怪怪的。

生：它还能指示风向吗？

师：你们觉得这只风向标还能指示风向吗？如果不能指示风向了，为什么？如果能，会怎么指？你又是怎么想的？

生：我认为它不能指示风向了。因为三角形的前翼被换了方向后，尖尖的角就插进横杆里了。没有尖角就指不了风向了。

生：我也觉得这个风向标指不了风向。因为前翼和尾翼的方向都调换了，方向都乱了，所以就应该无法指风向了。

生：我认为能指风向。

师：那你认为哪一头会指向风吹来的方向？

生：黑色的大尾翼（六边形）会指向风吹来的方向。因为它调转方向后，就形成了尖尖的角指向了外面，就像箭头一样。而另一头三角形的后沿变得平平的了。如果有风，有尖角的大尾翼会指向风向。

生：我也同意。尖角在哪一头，哪一头就会指向风吹来的方向，所以黑色的尾翼（六边形）会指向风吹来的方向。

生：还是能指示风向的。因为前翼和尾翼虽然方向上变了，但是大小上一点没有变。还是大的在后，小的在前。

师：你说的“大的在后，小的在前”能再说明白些吗？

生：就是小的三角形会指向风吹来的方向，而大的六边形会指向相反的方向。

教师突如其来的“改装”，不仅使学生内心充满了好奇，更犹如一块小石头使他们原本平静的脑海里泛起层层思维的涟漪。经过短暂的思考后，学生利用已有的经验，积极地发表自己的见解和想法，在你一言我一语中，开始思维的碰撞。

关注设计，推开思维浪花

设计实验、制订方案是启迪和发展学生科学思维的载体与方式，实验方案的設计是将学生头脑中内在的想法显性化的过程，是科学探究活动的重要环节。考虑到学生知识经验和身心发展的特点，在该环节中，教师要对学生进行引导，使探究过程科学严谨、方法可行、考虑周密。

在学生就改装后的风向标能否指示风向进行交流后，教师引导学生把探究焦点聚集到：风向标指示风向的本领可能会与前后两翼的“尖角朝向”“面积大小”有关。随后，每个小组在“尖角朝向”和“面积大小”中，选择其中一个感兴趣的因素作为自己小组要研究的假设。然后重点思考、讨论：需要哪些器材？怎样设计实验？实验中要注意什么？

在小组交流中，教师根据学生提到的器材，逐一呈现风向标支架、翼片、电扇等，引导学生研讨如何设计。

教学片段二：

师：有的小组认为风向标能指示风向与尖角朝向有关，那你们打算怎么做？

生：我们想办法改变尖角的朝向，可以让尖角朝里、朝外。

师：老师这里有风向标的翼片，你能不能上台把你们的想法演示一下？

（学生上台进行演示。）

师：只有这一种方法吗？

生：还可以让有尖角的部分朝上或朝下。

（学生一边说一边演示。）

生：朝着斜上方和斜下方也可以试试。

生：因为我们要验证尖角朝向会不会影响风向标指示风向的本领，所以我们可以让尖角朝着不同的方向试试看。

师：有的小组认为风向标指示风向与前翼尾翼之间的面积大小有关，你们又打算怎么做？

生：可以改变两翼的面积，让前翼和尾翼一个大，一个小。

生：两翼面积一样大的情况也可以试一试。

师：怎么想的？

生：一般风向标的两翼都是一大一小，如果换成一样大后不能指示风向了，那就说明面积大小会影响风向标指示风向的本领。

师：大家赞同吗？

（大部分学生示意赞同。）

生：我对他的想法有个疑问。如果要是面积一样大时，还能指示风向吗？

师：来，请你继续解释一下。

（教师示意前一位学生。）

生：如果面积一样大时还能指示风向，那就说明面积大小不会影响风向标指风向的本领。

生：你说得不全面，我觉得还要看面积一大一小能否指示风向。如果两翼一大一小和同样大小都能指示风向，那才能说明和面积大小无关。有一种情况能指示风向，而另一种情况不能指示风向，那就说明和面积大小有关。

师：你的言下之意，就是两种情况都要验证，才能得到准确的结论。

生：是的。

师：你考虑问题非常全面，为你点赞。老师这里有大三角形、小三角形、大六边形、小六边形的翼片，并且大三角形和大六边形的面积相等，小三角形和小六边形的面积相等。可供你们设计实验时进行选择。

在组织全班交流之后，各小组针对各自的假设，选择相应的翼片粘贴在记录单上，设计不同组合的风向标，进行展示交流，完善设计方案。之后，教师又引导学生从如何制造风、风力大小、如何控制风吹的距离等实验注意事项方面进行了讨论，确定了操作程序和规则（如图3）。

有了思维的深度参与，探究就不会只停留在活动的表层。通过思考、讨论、交流，学生逐步完善实验方案等一系列过程，显而易见的是学生的思维始终参与其中，思维的发展逐渐趋向科学、严谨、周密。

做思共生，涌起思维浪潮

科学课程倡导“动手动脑做科学”，只有让学生经历科学实验、搜集数据、发现结论等实践活动，才能助推科学探究真正发生。在学生获得相关实验信息后，教师要引导他们进行梳理分析，比较归纳，得出结论，从而对探究问题进行回答，这有利于促进学生的思维往深处发展。

学生组装和测试风向标这一探究活动结束后，教师首先引导学生开展组内思考和交流，让各小组根据本组的实测结果进行思考和讨论，尝试得出结论。然后组织全班进行观察和归纳，让各小组将成功指示风向的设计和不能指示风向的设计分别粘贴到黑板上，经历观察、比较、思辨，找出风向标指示风向的秘密。

教学片段三：

（图4都是能指示风向的设计，其中学生标△的一端是指向风向的一端;图5都是不能指示风向的设计。）

师：以上这些风向标，有的能指示风向，有的却不能。你能发现其中的秘密吗？

生：我发现能指示风向的风向标都是一头面积大，另一头面积小。

生：如果前后（两翼）面积一样大的话，就不能指示风向了。

师：这给我们什么启发？

生：风向标指示风向的本领和前后两翼的面积有关。两翼面积一大一小才能指示风向，面积相同无法指示风向。

生：我还发现，都是面积小的那一头指向风向。

师：谁能把风向标指示风向的本领与两翼的面积大小之间的关系，说得完整和全面些？

生：风向标指示风向的本领和前后两翼的面积有关。两翼面积一大一小才能指示风向，而且总是面积小的那一头指向风吹来的方向。

师：你说得非常好。大家再思考思考，尖角朝向会影响风向标指示风向的本领吗？

生：不会。因为只要风向标的两翼一大一小，不管尖角朝哪个方向，都能指示风向。所以，尖角朝向并不影响风向标指示风向的本领。

师：瞧，大家找到风向标指示风向的秘密啦！

很明显，面对两种不同的测试结果，在探寻“秘密”的过程中，学生主动运用了分类、比较、归纳等思维方法。在小组和全班两个层面的讨论和交流中，学生之间有个人思考、组际思辨、凝练提升，不仅揭开了秘密，思维也得到了发展。

适当延伸，拓宽思维之域

巧妙地增设延伸活动，可以拓宽学生的思路，激发他们的主观能动性，帮助他们形成主动探究的科学精神，从而促使其科学思维的发展。

当学生通过实测对风向标指示风向的“秘密”有了一定的认识后，教师又先后出示了两翼分别是圆形、方形，且面积不同的风向标（如图6、图7），让学生判断其是否能指示风向，并说出理由。最后，还留了一个课后作业让学生进一步了解和调查，将探究活动延伸至课外。

教學片段四：

师：老师这里还有一只风向标。（出示如图6的风向标）借助先前所学，你们判断下，它能指示风向吗？说一说理由。

生：能指风向。因为这只风向标两翼面积一大一小，应该能指示风向的。

生：而且小圆的那一端会指向风吹来的方向。

师：你们同意吗？

生：同意。

师：眼见为实，我请个同学用小电扇测试一下它。

（一名学生手持小电扇对着这只风向标吹风测试，结果与学生的判断一致。）

师：（出示如图7的风向标）那这只风向标能指示风向吗？

生：也能指示风向。因为前后两翼面积有大有小，并且是面积小的那一端指向风吹来的方向。

（仍然请一名学生上台进行实测验证，结果是小正方形的一端指向风吹来的方向。）

师：从对这两只风向标的测试中，你们又收获了什么呢？

生：风向标两翼的形状可以是各种各样的，不一定非要是箭头形或三角形。

生：这样看来，两翼的形状也不会影响风向标指示风向的本领。

师：要想风向标能指示风向，必须具备什么前提？

生：前后两翼的面积大小不同。

师：确实如此。关于风向标的秘密还有很多。大家可以在父母或朋友的帮助下，进一步了解和调查。比如为什么风向标只有在前翼和尾翼面积大小不同时，才会指示方向呢？相信你们还会有更多的收获。

著名教育学家斯滕伯格说过，教育最主要的目标是引导学生的思维。教师要立足课堂，把握学情，在诸如提出问题、设计方案、动手实验、拓展延伸等教学探究的各个环节中，渗透思维训练，提升学生的思维能力和思维品质。