让学生的科学思维向更深处发展

黄秋燕 季荣臻

摘要科学探究和科学思维是科学学科核心素养的重要内容。科学教育的主要任务不是让学生去学习、积累更多的科学知识，而是掌握从科学的视角去认识世界的思想方法，学会用科学的思维分析、处理各种实际问题，在此过程中培养学生的科学素养。科学教师要转变教学理念、优化教学设计、改进教学行为，让学生的科学思维向更深处发展，促进学生进行深度学习。笔者通过《像科学家那样“玩盒子”》一课的教学为例进行了实践与探索。

关键词 科学思维 思维范式 表达与交流

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.05.021

Let Students’ Scientific Thinking Develop Deeper

HUANG Qiuyan[1]， JI Rongzhen[2]

（[1] Chongning Road Experimental Primary School， Wuxi， Jiangsu 214001；[2] Wuxi Institute of Educational Sciences， Wuxi， Jiangsu 214001）

Abstract： Scientific inquiry and scientific thinking are the important contents of the core quality of science. The main task of science education is not to let students learn and accumulate more scientific knowledge， but to master the thinking method of understanding the world from a scientific perspective， learn to analyze and deal with various practical problems with scientific thinking， and cultivate students’ scientific literacy in the pro？ cess. Science teachers should change teaching ideas， optimize teaching design， improve teaching behavior， let stu？ dents’ scientific thinking develop deeper， and promote students’ deep learning. The author takes the teaching of"playing with a box like a scientist" as an example to practice and explore.

Keywords： scientific thinking； thinking paradigm； expression and communication

科學探究和科学思维是科学学科核心素养的重要内容。科学教育的主要任务不是让学生去学习、积累更多的科学知识，而是掌握从科学的视角去认识世界的思想方法，学会用科学的思维分析、处理各种实际问题，在此过程中培养学生的科学素养。科学教师要转变教学理念、优化教学设计、改进教学行为，让学生的科学思维向更深处发展，促进学生进行深度学习。笔者通过《像科学家那样“玩盒子”》一课的教学为例进行了实践与探索。

《像科学家那样“玩盒子”》是自编教材中的一课。本课旨在对一年级学生进行科学方法的教育，让他们初步认识到科学家怎么做科学，怎么像科学家那样去发现、研究科学问题。本课教学从简单的玩盒子游戏入手，以盒子作为教学载体，利用在玩盒子的过程中不断产生的认知冲突，引导学生进行真实有效的探究，帮助他们体验主动学习的乐趣，发展科学思维。

基于材料，激发科学思维

一年级学生的性格活泼，想象力丰富，对身边的事物充满了好奇心，有着浓厚的求知欲，但是他们的认知水平尚未脱离前运算阶段，逻辑思维能力仍然以具体形象思维为主。因此，选择生活化、趣味化、简明化的探究材料是帮助低年段学生投入探究活动、激发科学思维的基础。美国心理学家布鲁纳说过，学习的最好刺激，是对所学材料的兴趣，要使学生上好课，就得千方百计点燃学生的兴趣之火。在本课的学习中，教师利用生活中常见的纸盒子充当载体，为有趣的探究打下基础。

教学片段：推空盒子

师：瞧，这就是我们要玩的小盒子（出示两个上下堆放的纸盒）。像老师这样沿水平方向推上面的盒子，会发生什么？

（课堂伊始，请学生推盒子玩，明确探究对象。基于盒子掉落的现象，自然而然地聚焦到将上方的盒子推到哪个位置时会掉落的问题。）

师：如果给你们一组这样的盒子，你们能想办法找到盒子刚好推到哪个位置时掉下去吗？

（学生分别演示，在学生介绍时，教师给予一定的鼓励和引导，如提供载物平台帮助学生更容易寻找盒子刚好掉落的位置。）

生：我们小组找到的盒子掉落的位置是在盒子的中间。

师：你是怎么知道它在中间呢？

生：看上去在中间。

师：用什么样的方法可以更准确地帮助我们确认位置？

生：用尺子量一量。

师：你们学过用尺子测量了吗？老师和你一起来量一下。

（师生合作演示测量盒子中间位置的方法，同时教师揭示小盒子内部隐藏着刻度以帮助学生更方便、快捷地确认标记位置。学生在经历第一次画出标记和第二次确认标记位置后，很容易就能从各小组的现象中归纳出小盒子推到中间位置时就会掉下去。）

师：生活中也有不少像这个小盒子一样，推过自身的中间位置就会掉下去的物品，比如书本、尺子等。

推盒子玩的过程中，面对直观的探究材料，教师不直接向学生示范如何尋找盒子掉落的位置，而是让学生自己动手动脑，有助于培养低年段学生的探究能力。学生在“玩”盒子的过程中，无形中亲历了像科学家一样在现象中归纳的科学方法。特别设计与渗透的用工具测量、用数据表达的意识，很好地激发学生的科学思维。之后由小盒子延伸到生活中的其他事物，给予学生进一步思考的空间。

引发冲突，生成科学思维

在学习过程中，认知冲突是学生已有的知识经验与当前面临的学习情境之间产生的矛盾。在低年级课堂上制造认知冲突，是帮助学生深度学习的很好切入口。这需要教师提前对学生进行观察和了解，只有明确了学生的前概念及其最近发展区，才能制造合适的认知冲突。

教学片段：推有重物的盒子

师：老师这里还有一个盒子，我们也来推推看。（教师把盒子推出一半多，盒子不掉落。）

生：这是怎么回事？

生：有磁铁。

生：粘住了。

生：有东西，压住了。

师：你们能不能让盒子也像这样推出一半不掉下来？你们会怎么做？

（学生小组合作，在“材料超市”中选择物品并尝试设计、制作出推过中间红线而不会掉落的小盒子。）

师：刚才，老师拍下了不少小组的精彩照片，我们一起来看一看。（投影展示各小组的尝试结果。）好多组都不约而同地选择了小铁片，这是怎么回事呢？

生：小铁片比较重，容易成功。

生：我们把弹珠放在盒子里，也成功了。可是弹珠会滚来滚去，一不小心盒子还是会掉下去。

生：我们用的是橡皮泥小球，只要把它往下压一下，它就不会滚动了，也能成功的。

生：我们组用的是回形针，不管怎么放，都不能让盒子推出一半多。

师：看了这么多组的小盒子，现在你们有什么发现？

生：当盒子一边有重物以后，就能推出一半多也不掉落。

教师演示的盒子与学生玩的空盒子产生不同的对比，这恰巧与学生之前建立起来的经验产生了冲突。学生在惊讶之余自发产生感兴趣的探究问题——为什么盒子没有掉下来？问题是思维的起点，只有学生自发产生的问题才是推动他们积极探寻原因的内驱力。学生在此环节会迅速作出各种猜测，而为了验证自己的猜测，他们就必须尝试设计方案来进行实验。学生不仅像科学家那样亲历了用实验验证假设的完整过程，同时再一次不自觉地运用了在现象中归纳的科学方法。由此，科学的思维方式在学生的头脑中悄然生成。

升级问题，挑战思维范式

前两个活动中，学生体验了向科学家那样探究的乐趣，在现象中尝试发现规律，在猜想验证中作出合理解释。这时要想把学生的学习热情推向最高潮，就必须打破学生刚刚建构起的认知平衡，将冲突进行二次升级，挑战他们的思维范式，使学生科学思维向更深处发展。

教学片段：再推有重物的盒子

师：大家想一想，如果还要继续推这个盒子，会发生什么？推推你们的盒子试试看。

（学生再次推盒子，盒子掉落。）

师：老师也来推推我的盒子。（演示推盒子至3/4处，盒子不掉落。）你们有什么新的想法？

生：里面的东西肯定不是一个，是很多个。

生：应该是很重的东西。

生：还要把它往后面放一点。

生：我们打算放五个小铁片试一试。

师：是一次性放五个进去吗？

生：不，是每次加一个。

师：为什么会想到这样做呢？

生：我们想看看2个、3个、4个的铁片时候，盒子会怎么样。

师：像这样按照一定的顺序来研究重物对盒子的影响，还真有科学家探究的味道呢！根据你们的想法，能做出像老师这样也不掉落的盒子吗？

（学生分小组进行方案设计并制作，交流展示。）

师：看了这么多组的小盒子，它们有什么共同点？

生：物体更加重，放得更加靠后。

师：要做出推到像老师这样也不掉落的盒子，需要怎么样？

生：放更重的物体，把物体放在盒子的最后，就能把盒子推得更远了。

学生在前两个活动中渐渐学会像科学家那样的研究方法在这个环节得到进一步迁移和强化。学生在已有的经验中作出猜测、形成假设，像科学家那样去设计方案进行检验，并逐步形成基于现象和证据的合理解释。本环节注重学生的科学表达与交流能力培养，并渗透一定的对比实验原则。在展示图纸方案、展示盒子设计的两次交流中，让学生感受到自己“玩盒子”的过程与科学家探究之间的相似之处，树立起他们学科学的信心，培养他们的理性思维。

本课教学始终贯穿明、暗交织的两条主线。内容有趣、材料有趣、过程有趣的“玩盒子”活动是本课的明线，是学习活动的“硬件基础”。“像科学家那样”作为本节课的暗线，类似课程的“软件系统”，依托层层递进的认知冲突，渗透“在现象中归纳”“在实验中验证”“用结论来解释”的科学方法，促进学生的科学思维向更深处发展。