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摘 要 發(fā)展學(xué)生的思維能力是小學(xué)階段科學(xué)課堂教學(xué)的重要目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵；重視學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，是提升課堂教學(xué)實(shí)效的根本。在教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施中努力探索，創(chuàng)設(shè)能夠引起學(xué)生認(rèn)知沖突的情境，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思索、主動(dòng)探究、積極思維，重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，追求課堂教學(xué)實(shí)效。

關(guān)鍵詞 小學(xué)科學(xué)；思維能力；實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G623.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）09-0110-03

1 引言

發(fā)展學(xué)生的思維能力是小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的重要目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵；重視并進(jìn)行學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，是提升課堂教學(xué)實(shí)效的根本。當(dāng)前的科學(xué)課堂教學(xué)，以探究式教學(xué)為主，不論是提出問(wèn)題、預(yù)測(cè)和猜想、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、尋求實(shí)證、數(shù)據(jù)收集與分析、結(jié)論與表達(dá)，還是其他各個(gè)步驟，對(duì)于學(xué)生建構(gòu)正確的科學(xué)概念的過(guò)程來(lái)講，其核心活動(dòng)都是思維，并且貫穿教學(xué)始終。學(xué)習(xí)并不是簡(jiǎn)單的信息積累，它同時(shí)包含由于新舊經(jīng)驗(yàn)的沖突而引發(fā)的觀念轉(zhuǎn)變和結(jié)構(gòu)重組。學(xué)習(xí)過(guò)程是新舊經(jīng)驗(yàn)之間雙向的、相互作用的過(guò)程。要想促使學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)性卷入學(xué)習(xí)過(guò)程，教師就要有明確的教學(xué)目標(biāo)，深刻了解學(xué)生的已有知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)，重視對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

十多年的課程改革，突出學(xué)生的主體地位的教學(xué)理念深入人心。越來(lái)越多的小學(xué)科學(xué)教師以此為指導(dǎo)思想，在教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施中努力探索，創(chuàng)設(shè)能夠引起學(xué)生認(rèn)知沖突的情境，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思索，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，啟發(fā)學(xué)生積極思維，重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，追求課堂教學(xué)實(shí)效。

通過(guò)“擺”這一課例的分析，總結(jié)實(shí)踐探索的經(jīng)驗(yàn)，提高科學(xué)教學(xué)的質(zhì)量。在備課過(guò)程中，教師進(jìn)行教學(xué)背景、學(xué)生情況、教學(xué)方式和手段選擇等方面的分析，據(jù)此制定出教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 科學(xué)概念

1）擺的擺動(dòng)快慢與擺線的長(zhǎng)度有關(guān)。

2）同一個(gè)擺，擺線越長(zhǎng)，擺動(dòng)越慢；反之越快（教學(xué)重點(diǎn)）。

3 過(guò)程與方法

1）能夠根據(jù)現(xiàn)象推測(cè)擺的擺動(dòng)快慢與什么因素有關(guān)。

2）能夠根據(jù)推測(cè)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3）能夠通過(guò)測(cè)量，收集數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析做出合理的解釋（在控制變量的條件下試驗(yàn)并搜集證據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是教學(xué)難點(diǎn)）。

4）初步意識(shí)到獲取精確的數(shù)據(jù)需要反復(fù)測(cè)量。

4 情感、態(tài)度與價(jià)值觀

認(rèn)識(shí)到對(duì)待科學(xué)研究要持實(shí)事求是的態(tài)度。為此，教師準(zhǔn)備了學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)用的材料，包括擺的裝置、實(shí)驗(yàn)記錄單、鐵架臺(tái)、自制量角器、軟尺、擺錘（3個(gè)，重量分別為5 g、10 g、20 g）、擺線等。同時(shí)，為方便教學(xué)，教師還準(zhǔn)備了顯示10 s的計(jì)時(shí)器課件、鐘擺、電腦、投影。

5 教學(xué)過(guò)程

因?yàn)楸菊n是在學(xué)習(xí)“機(jī)械鐘擺”的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以課前學(xué)生已經(jīng)了解擺的構(gòu)造。教學(xué)過(guò)程就此展開(kāi)。

聚焦話題——在矛盾中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 在上節(jié)課的教學(xué)中，學(xué)生了解了擺是由擺線和擺錘所構(gòu)成的，擺動(dòng)時(shí)的幅度叫作擺角，并且在活動(dòng)中每個(gè)小組制作一個(gè)擺，記錄了在10 s

內(nèi)擺的擺動(dòng)次數(shù)（對(duì)擺幅大小有要求，但不講原因）。課下，教師統(tǒng)計(jì)學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)，做成一幅柱狀圖。

上課時(shí)，首先出示柱狀圖讓學(xué)生觀察，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)每組制作的擺在10 s內(nèi)擺動(dòng)次數(shù)是不同的，由此產(chǎn)生矛盾。在矛盾中，學(xué)生的興趣被激發(fā)，他們的思維也開(kāi)始圍繞問(wèn)題“擺的擺動(dòng)快慢與什么因素有關(guān)”活躍起來(lái)。

【分析】學(xué)生在學(xué)習(xí)“機(jī)械擺鐘”時(shí)，因?yàn)橹谱鲾[、進(jìn)行單擺的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，對(duì)單擺有了初步認(rèn)識(shí)，但還沒(méi)能自覺(jué)地關(guān)注到不同的擺在擺動(dòng)中的差異。課上，教師不是簡(jiǎn)單地描述一下學(xué)生自制的單擺在10 s內(nèi)擺動(dòng)次數(shù)的數(shù)據(jù)，而是利用柱狀統(tǒng)計(jì)圖的方式表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生自然感到新奇、熟悉且直觀。于是，觸發(fā)學(xué)生的思維，促使學(xué)生自覺(jué)融入情境，主動(dòng)觀察、比較，在數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)矛盾，產(chǎn)生認(rèn)知上的沖突，意識(shí)到擺的擺動(dòng)次數(shù)與擺的結(jié)構(gòu)可能存在某種關(guān)系，從而形成質(zhì)疑——提出自己的真問(wèn)題。

初步猜想和假設(shè)——大膽猜想，碰撞思維“火花” 在探究中，學(xué)生紛紛對(duì)研究的問(wèn)題提出假設(shè)，經(jīng)過(guò)分析和梳理，呈現(xiàn)出三個(gè)主要因素，即“擺角的大小”“擺錘的輕重”

“擺線的長(zhǎng)短”，會(huì)影響擺的擺動(dòng)快慢。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想操作活動(dòng)時(shí)的情景，進(jìn)一步提出“擺角的大小”“擺角的輕重”“擺線的長(zhǎng)短”的變化對(duì)擺的擺動(dòng)快慢具有怎樣的影響。教師希望學(xué)生的推測(cè)會(huì)出現(xiàn)分歧，彼此之間會(huì)質(zhì)疑對(duì)方提出的假設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生互相探討，以使他們要研究的問(wèn)題更具有指向性。在活動(dòng)中，學(xué)生大膽想象，會(huì)碰撞出思維的“火花”，這可以極大地調(diào)動(dòng)探究的興趣，培養(yǎng)質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，感悟聯(lián)系地看問(wèn)題的思維方法。

【分析】在科學(xué)探究過(guò)程中，猜想與假設(shè)是對(duì)所研究事物的因果性、規(guī)律性做出調(diào)查或是眼前的一種解釋。它分為兩個(gè)環(huán)節(jié)：一是猜想；二是假設(shè)。猜想是學(xué)生接觸到問(wèn)題后，在已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)依靠直覺(jué)而做出的各種判斷；而假設(shè)（狹義的）是將問(wèn)題因果關(guān)系的猜想更加具體化地表達(dá)出來(lái)，期待控制條件的實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證。教學(xué)中，僅猜想到“擺的擺動(dòng)快慢可能與擺角的大小、擺錘的輕重、擺線的長(zhǎng)短有關(guān)系”，學(xué)生接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還是有明確的目的和針對(duì)性。而探討、假設(shè)的過(guò)程，因?yàn)樯g的交流，反映出學(xué)生關(guān)于這一問(wèn)題的原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，教師基于此的指導(dǎo)才具有針對(duì)性，才有助于學(xué)生明確思考的方向——積極理解各因素之間的關(guān)系，給予自己的假設(shè)識(shí)別和學(xué)習(xí)控制變量，依次采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，主動(dòng)且建構(gòu)性地卷入學(xué)習(xí)過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的制訂——“動(dòng)手”前的思考

1）確定研究主題?！皵[角”“擺錘”，究竟哪一個(gè)因素最有可能影響擺的擺動(dòng)快慢？在課堂上因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，每個(gè)小組只能選擇一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究。在選擇研究的問(wèn)題上，教師應(yīng)給學(xué)生更大的開(kāi)放時(shí)間，讓他們小組自主選擇所要研究的問(wèn)題。

2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在課堂上，小組成員根據(jù)所選擇的研究問(wèn)題自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中控制變量是本次實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，也是本課教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。所以，在課堂上請(qǐng)學(xué)生闡述在實(shí)驗(yàn)中自己控制的變量和保持不變的量分別是什么。在學(xué)生闡述不清楚時(shí)，教師適當(dāng)點(diǎn)撥，使其不斷清晰并認(rèn)識(shí)到在實(shí)驗(yàn)中控制變量的重要性，培養(yǎng)學(xué)生考慮問(wèn)題要全面的思想方法和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)。本課的實(shí)驗(yàn)研究需要小組成員之間團(tuán)結(jié)協(xié)作才可以完成，實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要計(jì)時(shí)員、記錄員和觀察員，他們之間如果一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，就可能無(wú)法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。所以，在實(shí)驗(yàn)前先讓學(xué)生進(jìn)行交流，說(shuō)一說(shuō)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意些什么，這樣他們就可以充分意識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。

數(shù)據(jù)的收集與分析——根據(jù)事實(shí)證據(jù)形成解釋

1）收集數(shù)據(jù)。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，教師要觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)記錄單，了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)關(guān)注度，鼓勵(lì)學(xué)生重復(fù)實(shí)驗(yàn)；觀察有沒(méi)有為尋求和自己觀點(diǎn)一致而隨意取舍數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)的情況。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)在全班范圍內(nèi)展開(kāi)討論，分析問(wèn)題所在，讓學(xué)生意識(shí)到保留原始數(shù)據(jù)的重要性，借此培養(yǎng)學(xué)生尊重?cái)?shù)據(jù)的意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

【分析】從課堂教學(xué)視頻中發(fā)現(xiàn)，有三個(gè)組“自作主張”，打破紀(jì)錄的限制，多收集了一些數(shù)據(jù)信息。學(xué)生如此的自主緣于教師為學(xué)生提供了較為開(kāi)放的空間，促成了各組學(xué)生自主選擇研究專題，并針對(duì)大家的假設(shè)性解釋有目的地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、尋求證據(jù)。

2）數(shù)據(jù)的交流與分析。教師要給學(xué)生比較充分的時(shí)間交流數(shù)據(jù)信息，引導(dǎo)學(xué)生在交流時(shí)先說(shuō)明記錄單中兩個(gè)維度的關(guān)系，然后介紹數(shù)據(jù)信息，最后分析并得出結(jié)論。面對(duì)多個(gè)記錄單，還要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)在同一組實(shí)驗(yàn)中，即使嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)規(guī)范去做，也很難得到完全相同的數(shù)據(jù)，從而意識(shí)到：實(shí)驗(yàn)中誤差是不可避免的，可以通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)和增加實(shí)驗(yàn)的次數(shù)來(lái)盡量減小誤差，得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論：擺線的長(zhǎng)短會(huì)影響擺動(dòng)快慢（即：同一個(gè)擺，擺線越長(zhǎng)，擺動(dòng)越慢；擺線越短，擺動(dòng)越快），而擺錘的質(zhì)量不會(huì)影響擺的擺動(dòng)快慢。至此，聯(lián)系研究方法和結(jié)論進(jìn)行小結(jié)，突出本課的教學(xué)重點(diǎn)。

關(guān)于擺角的大小是否影響擺的擺動(dòng)快慢的問(wèn)題，“擺角小于5°時(shí)，其影響忽略不計(jì)；大于5°時(shí)就會(huì)有影響”，這是單擺的特殊性，本不是小學(xué)研究的問(wèn)題，但是學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)并認(rèn)為它是個(gè)影響因素。教師可以利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)豐富學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的不同感受。所以，在“擺角的大小是否影響擺的擺動(dòng)快慢”這個(gè)問(wèn)題上，可以畫(huà)一個(gè)問(wèn)號(hào)，啟發(fā)學(xué)生感悟；不是每次研究都會(huì)有一個(gè)圓滿的結(jié)果。啟發(fā)他們多思考：這可能是因?yàn)椴僮?、自己的能力、?duì)擺的認(rèn)識(shí)等多種因素的影響造成的，所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)即使不能說(shuō)明問(wèn)題，對(duì)于別人的研究或者自己今后的研究，也是有參考價(jià)值的。

【分析】從教師的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施情況看，這兩個(gè)環(huán)節(jié)有兩點(diǎn)促進(jìn)教學(xué)的實(shí)效性：一是重視學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)及其之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)與分析，促成學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)信息的思維加工；二是重視科學(xué)方法學(xué)習(xí)、科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)和獲取科學(xué)解釋的有機(jī)結(jié)合，促成三維目標(biāo)的達(dá)成。

另外，還有一個(gè)值得稱道的細(xì)節(jié)?！白宰髦鲝垺钡囊粋€(gè)小組研究的是“擺角的大小是否影響擺的擺動(dòng)快慢”，當(dāng)這個(gè)小組在教師的鼓勵(lì)下與大家分享研究結(jié)果的時(shí)候，映入大家眼簾的記錄單上填滿了數(shù)據(jù)：“我們按照20°、40°、60°的幅度試驗(yàn)5次，數(shù)據(jù)都差不多，好像擺角大小影響擺動(dòng)快慢的情況不一定；后來(lái)我們又增加了10°和50°，結(jié)果還是差不多。我們就覺(jué)得自己原來(lái)想的和實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一樣?！苯處熂皶r(shí)肯定和鼓勵(lì)了學(xué)生，因?yàn)檎J(rèn)識(shí)到：實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，學(xué)生能更自覺(jué)地關(guān)注數(shù)據(jù)信息，從而自然促成他們主動(dòng)地思考和自我反?。粦?yīng)該抓住這個(gè)有力的教育時(shí)機(jī)，實(shí)施科學(xué)思想方法和科學(xué)態(tài)度教育，啟發(fā)學(xué)生感悟科學(xué)的本質(zhì)。

回顧與反思

1）讓學(xué)生談自己在這節(jié)課中的收獲，也是他們對(duì)本課教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理和歸納的過(guò)程，更是他們的自我評(píng)價(jià)。

2）出示鐘擺，讓學(xué)生分析怎樣調(diào)整時(shí)間已經(jīng)慢了的機(jī)械時(shí)鐘。這個(gè)環(huán)節(jié)使本課的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際的生活聯(lián)系了起來(lái)。

3）讓學(xué)生回家思考怎樣制作一個(gè)10 s擺動(dòng)10次的擺，使本課的教學(xué)內(nèi)容延伸到課后。

【分析】回顧和反思研究、學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，引導(dǎo)學(xué)生自我評(píng)價(jià)，有利于學(xué)生了解自己學(xué)習(xí)的結(jié)果和梳理學(xué)習(xí)過(guò)程，從而將新學(xué)到的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)歷與舊知識(shí)建立聯(lián)系，促進(jìn)知識(shí)技能的內(nèi)化；有利于培育學(xué)生自我監(jiān)控的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生反思的能力，促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。