基于思维发展的实验教学策略探究

吴景婵

【摘要】近年来随着新课标新教材的落地，科学素养问题逐渐聚焦于真实的课堂，科学思维作为科学素养的重要组成部分，受到很大的关注。科学实验是发展学生科学思维的有力手段，为此，以《物质的溶解》一课为例，通过概念分解、问题分层、记录分步等方面的教学实践与思考，进而提出发展学生科学思维的实验教学策略。

【关键词】实验教学;思维;策略

思维是人类所具有的高级认识活动，它的基本过程包括分析、综合、比较、分类、抽象、概括等系列复杂的循序渐进的过程。科学实验是提升学生思维的重要载体，学生在实验探究过程中，如不进行思维的深度参与，那么概念的获得会大打折扣，能力的发展也随之而衰弱。本文以培养和提高学生思维为出发点，结合课堂教学实例，从三个角度阐述如何在实验教学引导学生经历思维的基本发展过程。

一、概念分解，明晰思维发展路径

围绕概念分解的实验教学，是帮助学生经历思维发展过程的有效途径。所谓概念分解，即对概念内涵进行剖分解析，充分挖掘。可以理解为把复杂的概念内涵化为一个个简单的特征，并借助与之对应的活动释义特征。概念分解的目的是化抽象为具体，深入浅出地帮助学生建构概念，而建构概念往往经历观察、分析、综合、抽象、概括、系统化等系列由浅入深的思维活动过程，故在分解式概念的建构过程中渐进发展学生的科学思维符合学生的认知逻辑，遵循儿童心理发展特点。执教前，教师可将教材概念层层剥开，看到概念内涵的各个层面，明确哪个环节或活动能帮助学生建构概念，合理安排概念习得的学习路径，促进学生思维的纵向深入。

如《物质的溶解》一课，改版后的教材活动中均选用固体作为实验材料，出于对三年级学生已有“溶解”认知和探究技能的考虑，笔者认为：认识固体在水中的溶解需要认识几个基本特征：变成微小颗粒、均匀分布、静置不沉淀，这几个基本特征构成了适宜三年级学生认知的溶解概念的内涵。根据概念的分解，设计一条与之匹配的探究路径：

首先，创设冲糖水的情境，在情境中提取指向概念特征的问题：“方糖放入水中是怎样变化的”，作为思维发展的起点;活动1观察方糖在水中的变化现象，学生观察方糖在水中的变化中直观形象地理解“变成微小颗粒”的特征;活动2探究高锰酸钾在水中的变化，学生在观察中分析与比较，抽象出高锰酸钾在水中“均与分布”的特征，进而推理“化”了的方糖在水中的分布;活动3探究小苏打、滑石粉、面粉在水中的变化现象，在这组实验中观察、比较与辨析，归纳出“静置不沉淀”的特征;完成各个观察实验后，集中所有实验对象，进行系统的比较与分析，进一步丰富感知物质溶解的特征，继而抽象概括，建构符合学生认知能力的固体“溶解”的概念。

以上实验教学中，学生在教师构建的概念分解教学框架里，在几个相对独立又紧密联系的“活动串”中，逐步认识溶解概念的核心要素。他们的思维循着提出问题、搜寻事实、捕获信息、综合信息、立论解释的路径，经历一个深入的思维发展过程。

二、问题分层，聚焦思维发展载体

基于学习情境创设问题，教学依托具有层级结构的“问题链”，是帮助学生经歷思维发展过程的有效途径。概念分解活动设计好了，活动与活动之间如何衔接，问题的设计尤为讲究。分层设计的问题，是着眼学生的“最近发展区”，从学生的实际水平出发，遵循学习发展特点而设计的步步深入概念内涵的问题。精准的分层问题，可串成一个链条，以“问题链”的形式来推进课的进程，我们希望这些问题能成为孩子进行假设、推理、论证的“踏脚石”，引导他们去思考，更好地在证据和解释间建立联系。

因此，实验教学中，教师根据学生已有的知识或经验，针对学生探究过程中产生的思维淤堵，继续挖掘适合探究的问题作为疏通淤堵的航道。如是，将知识转换成为层次鲜明、系统连贯的一串教学问题，引导学生在问题中探索与构建新知，促进学生思维向纵深发展。

本课设计的“问题链”如下：

在以上“问题链”中，学生先从聚焦问题做出解释开始，思维经历被唤醒的回忆过程，接着在观察与分析中被问题激发辩论的欲望，提出基于证据的猜测。而“高锰酸钾分布在水中哪个区域”的问题，学生经历了观察高锰酸钾和水的变化，在分析的基础上进行综合，舍弃非概念特征，进而抽象出概念本质特征的过程，此后，在问题的推动下，比较“方糖”与“高锰酸钾”的共同点与差异点，经过推理求证，归类出两者的共同概念特征。在新问题的引领中，他们再次观察、分析与综合、比较与归类，继续抽象出概念的另一特征。以上环节，学生对信息的搜集仍处于事实堆积阶段，未对干扰信息做去伪存真的干预，故提出对比所有实验对象，归纳方糖、高锰酸钾、小苏打溶液的共同特征的问题，以此让学生思维经历对概念内涵的系统性概括过程。最后，以问题结束本课学习，引导学生带着批判性思考进行新一轮的探究与思维过程。

本课七个问题由浅入深，层层推进，前一个问题为后一个问题奠定基础，后一问题是前一问题的丰富与拓展，学生在这种具有强逻辑性与跟进性的问题驱动下，实验思路更明晰，实验操作更具方向性和针对性，发展了从目前的一步为起点，以更深的目标为方向，一步一步深入达到的递进思维。

三、记录分步，搭建思维发展支架

根据实验的内在逻辑，设计与学生探究相宜的分步式实验记录单，是帮助学生经历思维发展过程的有效途径。分步记录能帮助学生留下逐步接近概念内涵的关联证据，降低论证的难度。学生的认知思维发展来自于获得知识和答案的思维过程，分步式实验记录单为学生的认知思维发展提供“脚手架”，它让学生在思维的不同阶段，都有合理的载体进行输出与表达。通过一步步的思维联结，把前后的实验现象、数据转化为证据，形成合理的解释，思维在探究中走向理性。

以“高锰酸钾的溶解”为例，该实验间接解决上一实验“糖在哪”的遗留问题，因此什么现象证明溶解后的高锰酸钾的分布位置，成了本实验观察的重点。观察重点可细化为搅拌前后高锰酸钾及水的变化，高锰酸钾的变化即颗粒大小、颜色的变化;水则重在观察其颜色变化，此现象的描述准确与否，关乎学生对溶解概念的理解。故实验记录单的设计如下：

本记录单分3步：①引导学生对高锰酸钾的外形特征——主要是颗粒大小、颗粒颜色进行记录和描述;②基于对实验材料认知的基础上，记录搅拌前高锰酸钾及水的变化;③记录搅拌后高锰酸钾及水的变化。对高锰酸钾外形特征的认知影响搅拌前后高锰酸钾在水中变化的判断，第①②步的现象记录分别为第③步结论的证据，随着高锰酸钾在水中的变化由宏观转入微观，学生的思维由直观转入抽象，基于分步式指引，学生每记录一次，便向溶解的特征靠近一步，他们轻易且清晰表达了搅拌前后的变化过程，在实验现象对比中，领会现象之间的关联性，逐步建立知识网络。

分步式记录指引下，每一步记录都使学生经历了观察分析的内部思维转化为外显的文字或图示的过程;当记录成果在集体面前展示、交流分享时，他们综合每一步记录的文字或图示，转化为有理有据、逻辑清晰的口头语言，思维在输入与输出中得到锻炼。正是这份记录，有效的帮助学生观察、回顾、分析和总结，最终合理推断高锰酸钾在水中的分布，归类方糖在水中的分布。至此，分步式记录成为学生寻找规律、得出结论的重要依据和证据，促进并承载了学生分析与综合、比较与归类、抽象与概括等思维过程。

以上3种有助于学生经历思维发展过程的途径，在科学实验教学中并不是孤立存在的，它们相互融通，彼此促进。概念的分解是实验活动和记录的起源;一层层问题将各个实验活动紧密串起，帮助活动记录走向实效;分步记录步步接近概念内涵，有助于实验活动的去伪存真。实验教学并非仅依赖于某一策略发展学生思维，而是多策略协同共进，共同提升学生的思维品质。

【参考文献】

[1]李平凡.分解概念，细化观点，丰富层次[J].语文月刊，2018（05）：15-17.

[2]单华瑞.《热是怎样传递的》教学分析[J].湖北教育（科学课），2016（06）：32-34.

[3]蔡海建.利用问题链提升学生的科学思维能力——以“光的色散实验”教学为例[J].物理之友，2019，35（05）：35-37.

[4]陈枝钧.让记录成为习惯  使探究走向深入——小学科学课堂提高实验记录有效性的策略初探[J].名师在线，2019（01）：47-48.