小学科学思维型教学具象化处理策略研究

摘 要：素质教育背景下，小学科学教学要加大对学生科学思维能力的培养力度，使学生掌握认真思考科学知识、解决科学问题的必要能力，建立正确的科学探究思路，促进思维与综合能力的全面提升。思维型教学是发展学生科学思维素养的有效途径，在开展思维型教学时，教师要将相对抽象的思维能力培养落实到具象化的教学活动中，为学生创设真实的情境体验环境，让学生在各种情境与现实问题的探究中学到知识、生成思维。文章对新课标背景下的小学科学思维能力培养进行分析，结合教学实践，讨论了小学科学学科思维型教学的具象化教学设计策略，旨在以具象化的思维型教学，助力学生能力与思维发展。

关键词：小学科学；思维型教学；具象化；科学思维

中图分类号：G623.6   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2024）07-0007-06

新课标提出，小学科学教学要让学生掌握基本的科学探究思维方法，使学生生成相应的科学思维能力，突出对模型建构、推理论证以及创新思维等素养的培育。思维的养成不能一蹴而就，而要落实到长期的教学活动中，让学生在学习实践与探索中自然而然地生成。因此，在小学科学课堂中，对学生的思维培养要贯穿教学全过程，将思维型教学常态化，以具象化的教学活动与探究课题，引导学生自主学习解决问题，使学生生成初步的科学思维能力，使学生掌握正确的科学探究方法与思路。

一、 小学科学思维型教学具象化处理的内涵

思维型教学的基本流程为创设真情境、提出真问题、自主真探究、合作真互动、反思真评价以及拓展真应用。将其整合分析便要从情境和问题出发，引导学生产生认知冲突，激发学生学习兴趣，使学生在探究合作中，完成自主构建、自我反思、自我监控，最后，将所学到的知识迁移应用至问题解决中，在真实的问题解决中，发展学生思维与能力。值得注意的是，在思维型教学中，上述教学活动并非相互独立，而是交替、反复出现的。简单来说，思维型教学的具象化处理策略，就是以具象且真实存在的实际物质作为媒介，通过观察、实践、体验等多样性的教学方法培养学生的思维。常用的具象化处理策略，包括游戏教学法、实物教学法以及实地考察、实验实践活动等，这些方法可以让学生在真实情境下亲身参与、亲自体验，感受各种抽象的知识，并用这类知识完成任务，最终在这一过程中获得思维的提升。以具象化的方式开展思维型教学，更关注对学生动手实践能力、观察能力以及综合思维的培养，是让学生在实践中掌握知识、理解知识的有效策略。学生在真实环境下解决真实问题、完成真实任务，并发现事物或情境中的问题以及事物的特征与规律，便可在实践与体验中生成解决问题的能力、创新创造能力，最终促进学生的思维发展。简而言之，思维型教学具象化处理，需要教师通过真实情境真实问题、高互动性的课堂活动，以探究的形式将思维活动具象化呈现在课堂；以完整、合理的教学活动与教学设计，将每一个教学环节关联起来，实现训练学生科学思维的目的。

二、 科学思维型教学具象化处理的教学设计思路

科学课堂中的思维型教学具象化处理，是在一定的教学思想与教学理论的指导下，围绕教学内容与教学目标，选定可用于课堂教学的有效资源，构建具有稳定教学结构的探究式科学思维培养的教学活动，其能彰显新课标背景下小学科學教学的价值取向，是多种教学方法、教学手段与教学策略的结合体。因此，在设计科学思维型教学具象化处理策略时，要探索思维型教学具象化处理的具体流程。具体来说，教师应在基本教学目标与素养思维发展目标的基础上，制订思维型教学的评价标准，围绕标准甄选符合该课教学内容、学生认知水平，还可推动教学活动顺利发展的教学资源。此外，还要构建互动性的课堂氛围，正确处理师生关系与生生关系。

（一）明确教学流程

思维型教学的具象化处理，要建立在思维型教学原理的理论指导之上，即围绕教学内容，以动机激发认知冲突，引导学生自主建构、自主监控以及迁移应用，再将上述内容构建成有机整体，使其互相联系，成为既具有较强逻辑联系又能互相渗透的整体。常规的思维型教学包括六大基本流程：①（创设情境）即围绕教学内容，创设教学情境。②（提出问题）提出核心问题，围绕重难点进行假设，并制订后续学习计划。③（自主探究）收集可用于科学探究与问题解决的相应证据，并在诸多资源中整合有效信息加以处理。④（合作交流）在探究中得到问题结论或完成任务，并开展互动性表达；在多人交流与沟通下实现思维进阶，发现探索问题的新方法与新思路。⑤（总结反思）总结探究学习过程，并设立新情境。⑥（应用迁移）将所学知识以及总结得来的经验，迁移应用至新问题的解决中，在“反复锤炼、分析问题、实践探究、交流互动、总结思考”的过程中，使学生生成科学思维，培养学生的科学探究能力。总而言之，对学生科学思维的培养要贯穿于上述所有流程，而上述每一个环节、每一个阶段都有科学思维的参与，可实现科学思维培养的常态化，达成思维型教学的目的。

（二）激活探究思维

思维型教学需要强化对学生的思维引导，以系统且多元化的教学手段，激活学生的探究思维，赋予其继续学习的动力。首先，从教学过程中的情境导入开始，探寻可诱发学生思维生成的动机。随后，在教学过程中激发学生的认知冲突，调动学生的思维动力。接下来，以反思、评价、总结触发学生的自我思维监控。最后，通过拓展与应用，引导学生的思维迁移。在教学过程中，教师要为学生提供具有明确指向性的探究性问题，确保问题可以从认知冲突的角度出发，且对学生具有一定吸引力，能够让学生生成探究欲望。以认知冲突的层级性问题为出发点，设置出开展科学探究的基本程序，以此指引学生在学习的过程中调动思维，使用科学思维方法，在亲自体验、亲自实践的过程中，经历探究、思考与思维发展。在教学反思与自我监控这一层面，要给予学生自主交流、讨论的空间，要求学生在回顾本课探究经历以及探究中使用的思维方法时做出反思、交流，完成生生交流或师生互动，让学生了解自己目前对知识点与思维方法的掌握情况，从而在自我监控的基础上，进行自我调节与自我提升。在拓展激发思维迁移时，要将在本课得到训练的科学思维与本课学到的新知应用、迁移至其他情境、其他问题之中，让学生将已经整理、总结完成的科学概念、实践技能与学习经验，应用到新的问题与探究活动之中，在新情境下解决新问题，以此巩固思维训练成果。

（三）甄选教学资源

具象化处理后的思维型教学要引导学生在掌握知识探究方法的基础上，自主构建概念，并解决实际问题，整个学习过程均以学生为主体，使学生完成自主学习行为与自主建构行为。为达到这一目标，教师要为学生提供足量的教学资源，以供学生完成自主探究。教学资源应具备一定的拓展性，可丰富学生视野，激发学生思考意愿、求知欲、好奇心。之后，教师应结合教学资源、课堂教学内容以及需着重培养的素养目标，设计学习目标单、学习支持单与素养评价单，用于辅助或推动学生进行自主探究行为。

学习目标单的设计要立足本课的教学内容、学情，设计相应的教学目标、素养生成目标能力与思维提升目标。将传统的三维教学目标变更为新课标背景下的核心素养新目标，着重提炼出核心素养中的科学思维方法，并将其列为重点目标。在教学设计的过程中，也要精准提炼出本课的科学思维方法，确保教学活动设计始终围绕科学思维的核心目标，让教学活动、教学内容触动学生的思维，激发学生的主观能动性，引导学生深度参与其中，自主完成探究学习，在体验中获得更真实的感悟，在具象化的实践活动中获得思维能力的提升。

学习支持单即在课上供学生自主探究时的各项支持性资源，包括但不限于科学实验记录、实验观察记录、调查记录以及学习课堂知识所需的科学阅读资料等。在设计学习知识单时，一定要从教学目标、素养目标出发，确保支持单的主线为构成本课教学活动探究活动的驱动性任务链。在真实情境中的问题支持下，便可引导学生参与自主探究，并有序完成学习任务，促进学生高阶思维的生成。

素养评价单应基于课堂教学内容的学习目标，聚焦知识内容的深度建构以及探究任务与问题的解决，紧紧围绕科学学科核心素养，并实现教学评一致化。

总而言之，具象化处理后的思维型教学中的教学资源，要始终聚焦小学科学的思维素养目标，在明确素养生成目的的基础上，凸显科学思维。随后，再基于课上的教学活动设计相匹配的问题链，引导学生在探究问题、解决问题的过程中实现思维进阶。最后，要设置与本课知识与技能目标相匹配的素养标准，聚焦学生的科学思维生成情况及问题解决能力。

（四）构建互动氛围

思维型教学强调教师与学生的双主体发展，即在整个教学活动中，要构建良好的教学氛围、互动氛围，使师生共同探究、共同学习、共同提升。在整个思维型探究学习的过程中，教师和学生是课堂的共同参与者，也同样是课堂的共同设计者，更是整个思维活动探究的亲身经历者及实践探究者。因此，教师要把握好整个教学过程中与学生之间的互动，构建良好、稳定的师生关系。首先，在整个教学过程中，教师要关注学生的思维发展与思维变化，了解学生在学习与探究过程中的全部思维活动，并开展对学生思维过程、思维特点及思维发展状况的全过程监控，在适宜的时机给予学生针对性的指导以及探究方向上的指引。在学生完成探究或已有思路后，再给学生提供表达个人思维过程的机会。学生的思维表达，既可以是口头语言上的表达，又可以是以绘画形式或思维导图的表达。总之，教师要关注学生的变化与学生的需求，及时与学生进行思维互动。

此外，教师还要构建稳定良好的生生互动环境。在具象化的思维型教学中，教师要引导学生自主探究，并设计小组合作互动探究等活动，让学生在其他成员的帮助下完成整个探究过程，或鼓励学生与其他同学交流，探索自己的想法与思维过程。在这类互动下，学生既可以学到对方的优点，了解对方的思维特征，又可以在探究中获得新思路、新灵感，这样能有效提高思维探究活动的效果。所以，教师要合理安排自主探究活动、合作探究活动，让学生在思考学习方法的过程中与其他学生进行思维互动，进一步提高学生在学习过程中的思维参与度，并引导学生自我监控。在反思与交流的过程中，学生会分析当前自身思维方面的不足，掌握自我控制、自我调节的方法，不断提升自我，进一步完善个人的思维品质，进而实现预设的素养目标和思维目标。

三、 小学科学具象化的思维型教学设计——以教科版《压缩空气》教学为例

《压缩空气》是教科版小学科学三年级上册“科学”单元的重要课程，是小学阶段非常典型的科学探究课程，文章以该课程为例，探索思维型教学的具象化处理策略。

（一）梳理课堂教学大环节

首先，教师要从本课教学内容出发，找准重难点，分析思维型教学的特征，构建课堂教学大环节。具象化的思维型教学设计的三大核心环节是认知冲突、自主构建与迁移应用，而教师为完成本课探究任务创建的真实情境，将是本次探究活动的核心情境。同理，自我监控作为学生在学习过程中的反思手段，也将贯穿于所有学习环节。因此，这两个环节要以全过程覆盖的形式穿插在整个课堂教学中。教师要结合空气压缩这一主题，创设生活情境，并在情境中提出可引发学生认知冲突的问题。在自主建构的过程中，引导学生自主探究并开展合作交流，之后要求学生总结、反思，并完成新知的迁移应用。最后，将自我监控贯穿整个课堂，完成本课教学设计的矩阵层级式大环节梳理。

其次，梳理各个大环节的教学活动设计。在创设情境并引发认知冲突中，教师带领学生在课堂中制作了简易的空气压缩枪，使用的材料包括筷子、濕纸团与吸管。在课上，教师播放了提前制作好的微课课件，课件中展示了简易空气压缩枪的制作步骤，要求学生根据微课中的演示一步一步地制作压缩枪作品。在学生展示作品后，教师设计认知冲突性问题，如“湿纸团是怎样发射出来的？”“为何发射湿纸团的时候会有‘砰的一声？”“为什么要使用湿纸团，干纸团不行吗？”等。用这些问题启发学生思考，并顺势将课堂的话题导入本课的教学主题中，再直接过渡到引导学生自主构建与自主探索的阶段。在该阶段，教师要设置大量的交流合作环节与自主探究环节，引导学生参与实践，并在实践中收集证据用于论证个人假设、推论。在此阶段，带领学生探索空气压缩枪的原理，并使用类比思想，使学生寻找与空气压缩有关的新知识，继而导入迁移与应用环节，如带领学生探索空气压缩这一科学现象在生活领域中的应用。

最后，结合本课的教学大环节设计对应的引导策略。具象化思维型教学要体现学生的自主探究与自主构建，通过真实的实践活动，促进学生的思维发展。所以，教师设计的教学活动应体现科学探究过程中的思维含量，教师不能仅围绕本课的重要知识点设计活动，而是要以激发学生的内驱力为导向，设计针对性的探究活动与可促进学生深度思考的问题。如若不然，那么即便是需要学生探究的教学活动，也只是教师“推着”学生开展探究，学生仅仅在配合教师提出的问题盲目地操作，这样的教学计划是难以达成锻炼学生的思维目的。所以，具象化思维型教学要突出教师在整个课堂活动的引导作用，教师要作为本课的引领者，帮助学生找到正确的科学探究之路。

（二）建立思维学习大支架

具象化思维型课堂的主体始终是学生，尽管教师要与学生共同发展，但整个教学活动与探究行为的主要执行者依然是学生。为促进学生在自主探究中发展科学思维，教师需要在课堂中建立合适的学习支架，指导学生完成探究，或使用思维载体，让学生的思维可视化。所以，在课堂教学时，教师可以为学生设计探究记录单或学习记录单，并将其作为整个思维发展及探究学习的支架或载体，将探究单融合到整个课堂的大环节中，使其二者深度结合。在整个探究过程中，学生会将发现的证据全部记录在探究单中，这样便于学生在自我监控、反思总结的过程中，重新梳理获得证据，以及利用证据推导结论。因此，探究记录单是学生在本课探究中思维活动的具象化体现，将其设定为具象化思维型教学的重要节点与核心支架是可行的。在教学实践中，探究记录单可以与板书对接、与学生的表达对接、与整个探究过程中的证据呈现对接。

首先，对接板书。板书是整个课堂教学的信息载体，板书的内容包括本课的重难点知识、学生口头表达或自主学习过程中重点内容的精简提炼，以及关键概念的总结梳理。在以探究记录单为思维学习支架的思维型课堂中，板书还应记录学生探究记录单中的信息。在本课教学中，探究记录单在学生自主构建这一环节发挥了重要作用，有大量的表达信息可直接提炼成本次思维探究学习的主要证据及对应结论。在学生交流与汇报的环节中，教师便可以让学生对照探究记录单中的内容讲解本组的探究过程或探究思维，教师则可在聆听的过程中，从中整理或提炼出重要信息，将其记录在板书之上。

其次，对接学生表达。在传统的科学课堂上，学生在交流与表达时常出现词不达意的情况，或汇报小组在探究过程中表达不流畅、规范性差，严重影响了课堂学习效率。而以探究记录单对接学生的表达，则可以借助记录单中具有逻辑性结构性的内容，帮助学生记录探究重点，使学生有条理、有逻辑地完成汇报与表达，大大节省了课堂汇报时间，也能够让其他组学生听清楚、听明白，有利于其他学生从中发现问题，开展下一轮的组际交流。

最后，对接探究证据。探究记录单是学生在自主探究过程中记录所有探究证据的载体与支架，学生在发现证据后，应第一时间将其记录在探究记录单中，这样可以保证证据都是学生在探究时的真实发现，具有真实性与时效性。在后续的交流与汇报过程中，这类记录单中的证据也可以直接作为探究活动中的旁证，成为课堂的重要教育资源，给学生的推理与论证提供了保障。

（三）完善论证表达环节

在探究活动结束后，学生的论证与表达是整个具象化思维型教学的重要环节，也是最能体现出学生思维成长、思维属性的关键环节。通常情况下，该环节处于具体的实验探究环节后，学生会根据探究过程中获得的所有证据素材进行逻辑推理，并将该推理梳理总结后在课上汇报或与其他同学交流。

本课认知冲突环节便导入了多个探究性问题，这些问题由学生制作的空气压缩枪衍生而来，具有真实性，也对学生有一定的吸引力。通过这些问题导入后续的自主探究与自主建构是可行的，在探索问题的过程中，学生已经具备了一定的自主性与积极性，且学生的论证思维也已被激活。

此时，顺势开展后续的实践探究活动，能进一步激发学生的主观能动性。学生会在初步的思维推理下得出假设，随后，使用教师给予的教育资源与各种实验材料开展实验，并在实验中获得证据，在缜密的推理后验证假设，这便是学生的思维活动过程。论证与表达则放在学生完成探究活动、梳理思维活动之后。值得注意的是，小学生的思维较为发散，学生在探究与思考过后得出的结论，未必与课本上的知识点完全一致，或许会生成除主要结论以外的一部分“副产物”，而这种“副产物”，实际上也是小学生创新精神与发散思维的体现，教师要注重引导学生正确表达此类看似与常规不同的内容，鼓励学生多元表达，并为学生讲解此类“副产物”的价值与意义，让学生的创新思维发散思维在各种“副产物”中寻找落点。

四、 小学科学思维型教学具象化处理的要点总结

（一）以问题为起点

思維型教学具象化处理要围绕本课的主要问题，凸显科学学科本质。教师要始终坚持为学生普及科学，即通过实验证据解释客观世界运行机制与事物发展变化规律的学科。在学生全面把握学科本质与内涵的基础上，为学生设计良好的教学环境实验条件与实验情境，给学生提供足量的教学资源实验材料，使学生在学习的过程中自主收集可用于证明客观世界运行机制与事物发展变化规律的证据。

科学探究要建立在合理的科学问题的前提之下，所以具象化思维型教学要以问题为起点，让学生在适宜的场所，通过各种科学探究的方法手段，在动脑思考、动手操作后得到结论。这意味着教师要结合本课的教学内容，精心设计教学计划，为学生准备适宜的结构化材料，分析学生的学习规律、认知发展规律与兴趣取向，从可引起学生认知冲突的探索问题入手，让学生在开放的环境与学习流程下收集证据，用于证明问题下的假设。

（二）用证据做推论

思维型教学要引导学生完成自主构建，学生要在足量的证据与真实的探究中获得知识、生成认知构、建结构化的框架体系。所以，具象化的思维型教学是基于证据的推理论证，掌握科学探究一般规律，并从中获得科学探究思维能力的过程，这一过程是从具象到抽象的认知过程，学生要在具象且真实存在的现实问题中获得证据，再由证据得到抽象性的科学结论，这也是科学推理的过程，是学生针对假设进行批判性的思考、搜集证据用于证明个人假设、开展整体性论证的过程。在教学中，学生推理论证能力的发展可体现基于证据的逻辑推理，使用比较与分类、分析与综合、归纳与演绎等思维方法，在证据与结论之间建立合理的联系，并提出个人的见解。所以，在具象化的思维型教学中，教师要强调证据的重要性，也要引导学生基于证据完成逻辑推理，培养学生的推理论证能力，并将其作为发展学生科学思维的实践支持。

对应到各个教学流程中，在创设情境时，教师要引入生活化情境，引导学生以科学道理解释生活经验。在引发认知冲突时，聚焦核心知识点，導出与学生过往生活经验或认知经验相悖或相冲突的问题。在自主构建时，教师要基于实际的科学现象或未知的科学命题，鼓励学生做出假设，确定实验的探索方向，再引导学生以小组为单位设计实验，并自主完成实验。在此过程中，要求学生收集证据，并开展基于证据的归纳推理或演绎推理，引导学生使用科学思想方法完成科学探究，以证据解释科学现象完成个人假设的论证。在自我监控时，要让学生从整个探究过程入手，分析自己在学习中的表现，包括探究行为、思维方法、证据收集、小组合作这几个环节，并将监控、反思结果在课上与教师或其他同学分享交流。在拓展迁移阶段，要引导学生使用已获得的知识概念、方法技能解决新情境下的新问题，从而巩固所学知识，完成知识迁移，切实培养学生的问题解决能力。

五、 结论

如今，小学科学教育强调学生的核心素养发展，而科学思维正是核心素养的重要组成部分，也是学生学习科学知识、探索科学道理的关键能力与必备素养。思维型教学的具象化处理，则是将思维教学与探究性教学深度结合，旨在立足真实情境与真实，培养学生的科学思维，促进批判性思维解决问题能力与科学精神发展，促进学生核心素养生成。教师要坚持在完成课本基础知识教学的前提下，给学生带来真实的学习体验、实践体验，让学生了解科学知识的生成过程、掌握系统的科学学习方法、养成良好的科学探究习惯、生成具体的科学思维，最终，使学生真正理解科学的本质，完成高效率学习。

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作者简介：王青（1981～），女，汉族，江苏徐州人，江苏师范大学附属实验学校小学部北校区，研究方向：小学科学教学。