黃秋燕 季榮臻

摘要科學探究和科學思維是科學學科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。科學教育的主要任務(wù)不是讓學生去學習、積累更多的科學知識，而是掌握從科學的視角去認識世界的思想方法，學會用科學的思維分析、處理各種實際問題，在此過程中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。科學教師要轉(zhuǎn)變教學理念、優(yōu)化教學設(shè)計、改進教學行為，讓學生的科學思維向更深處發(fā)展，促進學生進行深度學習。筆者通過《像科學家那樣“玩盒子”》一課的教學為例進行了實踐與探索。

關(guān)鍵詞 科學思維 思維范式 表達與交流

中圖分類號：G424文獻標識碼：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

科學探究和科學思維是科學學科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。科學教育的主要任務(wù)不是讓學生去學習、積累更多的科學知識，而是掌握從科學的視角去認識世界的思想方法，學會用科學的思維分析、處理各種實際問題，在此過程中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)?？茖W教師要轉(zhuǎn)變教學理念、優(yōu)化教學設(shè)計、改進教學行為，讓學生的科學思維向更深處發(fā)展，促進學生進行深度學習。筆者通過《像科學家那樣“玩盒子”》一課的教學為例進行了實踐與探索。

《像科學家那樣“玩盒子”》是自編教材中的一課。本課旨在對一年級學生進行科學方法的教育，讓他們初步認識到科學家怎么做科學，怎么像科學家那樣去發(fā)現(xiàn)、研究科學問題。本課教學從簡單的玩盒子游戲入手，以盒子作為教學載體，利用在玩盒子的過程中不斷產(chǎn)生的認知沖突，引導學生進行真實有效的探究，幫助他們體驗主動學習的樂趣，發(fā)展科學思維。

基于材料，激發(fā)科學思維

一年級學生的性格活潑，想象力豐富，對身邊的事物充滿了好奇心，有著濃厚的求知欲，但是他們的認知水平尚未脫離前運算階段，邏輯思維能力仍然以具體形象思維為主。因此，選擇生活化、趣味化、簡明化的探究材料是幫助低年段學生投入探究活動、激發(fā)科學思維的基礎(chǔ)。美國心理學家布魯納說過，學習的最好刺激，是對所學材料的興趣，要使學生上好課，就得千方百計點燃學生的興趣之火。在本課的學習中，教師利用生活中常見的紙盒子充當載體，為有趣的探究打下基礎(chǔ)。

教學片段：推空盒子

師：瞧，這就是我們要玩的小盒子（出示兩個上下堆放的紙盒）。像老師這樣沿水平方向推上面的盒子，會發(fā)生什么？

（課堂伊始，請學生推盒子玩，明確探究對象?；诤凶拥袈涞默F(xiàn)象，自然而然地聚焦到將上方的盒子推到哪個位置時會掉落的問題。）

師：如果給你們一組這樣的盒子，你們能想辦法找到盒子剛好推到哪個位置時掉下去嗎？

（學生分別演示，在學生介紹時，教師給予一定的鼓勵和引導，如提供載物平臺幫助學生更容易尋找盒子剛好掉落的位置。）

生：我們小組找到的盒子掉落的位置是在盒子的中間。

師：你是怎么知道它在中間呢？

生：看上去在中間。

師：用什么樣的方法可以更準確地幫助我們確認位置？

生：用尺子量一量。

師：你們學過用尺子測量了嗎？老師和你一起來量一下。

（師生合作演示測量盒子中間位置的方法，同時教師揭示小盒子內(nèi)部隱藏著刻度以幫助學生更方便、快捷地確認標記位置。學生在經(jīng)歷第一次畫出標記和第二次確認標記位置后，很容易就能從各小組的現(xiàn)象中歸納出小盒子推到中間位置時就會掉下去。）

師：生活中也有不少像這個小盒子一樣，推過自身的中間位置就會掉下去的物品，比如書本、尺子等。

推盒子玩的過程中，面對直觀的探究材料，教師不直接向?qū)W生示范如何尋找盒子掉落的位置，而是讓學生自己動手動腦，有助于培養(yǎng)低年段學生的探究能力。學生在“玩”盒子的過程中，無形中親歷了像科學家一樣在現(xiàn)象中歸納的科學方法。特別設(shè)計與滲透的用工具測量、用數(shù)據(jù)表達的意識，很好地激發(fā)學生的科學思維。之后由小盒子延伸到生活中的其他事物，給予學生進一步思考的空間。

引發(fā)沖突，生成科學思維

在學習過程中，認知沖突是學生已有的知識經(jīng)驗與當前面臨的學習情境之間產(chǎn)生的矛盾。在低年級課堂上制造認知沖突，是幫助學生深度學習的很好切入口。這需要教師提前對學生進行觀察和了解，只有明確了學生的前概念及其最近發(fā)展區(qū)，才能制造合適的認知沖突。

教學片段：推有重物的盒子

師：老師這里還有一個盒子，我們也來推推看。（教師把盒子推出一半多，盒子不掉落。）

生：這是怎么回事？

生：有磁鐵。

生：粘住了。

生：有東西，壓住了。

師：你們能不能讓盒子也像這樣推出一半不掉下來？你們會怎么做？

（學生小組合作，在“材料超市”中選擇物品并嘗試設(shè)計、制作出推過中間紅線而不會掉落的小盒子。）

師：剛才，老師拍下了不少小組的精彩照片，我們一起來看一看。（投影展示各小組的嘗試結(jié)果。）好多組都不約而同地選擇了小鐵片，這是怎么回事呢？

生：小鐵片比較重，容易成功。

生：我們把彈珠放在盒子里，也成功了?？墒菑椫闀L來滾去，一不小心盒子還是會掉下去。

生：我們用的是橡皮泥小球，只要把它往下壓一下，它就不會滾動了，也能成功的。

生：我們組用的是回形針，不管怎么放，都不能讓盒子推出一半多。

師：看了這么多組的小盒子，現(xiàn)在你們有什么發(fā)現(xiàn)？

生：當盒子一邊有重物以后，就能推出一半多也不掉落。

教師演示的盒子與學生玩的空盒子產(chǎn)生不同的對比，這恰巧與學生之前建立起來的經(jīng)驗產(chǎn)生了沖突。學生在驚訝之余自發(fā)產(chǎn)生感興趣的探究問題——為什么盒子沒有掉下來？問題是思維的起點，只有學生自發(fā)產(chǎn)生的問題才是推動他們積極探尋原因的內(nèi)驅(qū)力。學生在此環(huán)節(jié)會迅速作出各種猜測，而為了驗證自己的猜測，他們就必須嘗試設(shè)計方案來進行實驗。學生不僅像科學家那樣親歷了用實驗驗證假設(shè)的完整過程，同時再一次不自覺地運用了在現(xiàn)象中歸納的科學方法。由此，科學的思維方式在學生的頭腦中悄然生成。

升級問題，挑戰(zhàn)思維范式

前兩個活動中，學生體驗了向科學家那樣探究的樂趣，在現(xiàn)象中嘗試發(fā)現(xiàn)規(guī)律，在猜想驗證中作出合理解釋。這時要想把學生的學習熱情推向最高潮，就必須打破學生剛剛建構(gòu)起的認知平衡，將沖突進行二次升級，挑戰(zhàn)他們的思維范式，使學生科學思維向更深處發(fā)展。

教學片段：再推有重物的盒子

師：大家想一想，如果還要繼續(xù)推這個盒子，會發(fā)生什么？推推你們的盒子試試看。

（學生再次推盒子，盒子掉落。）

師：老師也來推推我的盒子。（演示推盒子至3/4處，盒子不掉落。）你們有什么新的想法？

生：里面的東西肯定不是一個，是很多個。

生：應(yīng)該是很重的東西。

生：還要把它往后面放一點。

生：我們打算放五個小鐵片試一試。

師：是一次性放五個進去嗎？

生：不，是每次加一個。

師：為什么會想到這樣做呢？

生：我們想看看2個、3個、4個的鐵片時候，盒子會怎么樣。

師：像這樣按照一定的順序來研究重物對盒子的影響，還真有科學家探究的味道呢！根據(jù)你們的想法，能做出像老師這樣也不掉落的盒子嗎？

（學生分小組進行方案設(shè)計并制作，交流展示。）

師：看了這么多組的小盒子，它們有什么共同點？

生：物體更加重，放得更加靠后。

師：要做出推到像老師這樣也不掉落的盒子，需要怎么樣？

生：放更重的物體，把物體放在盒子的最后，就能把盒子推得更遠了。

學生在前兩個活動中漸漸學會像科學家那樣的研究方法在這個環(huán)節(jié)得到進一步遷移和強化。學生在已有的經(jīng)驗中作出猜測、形成假設(shè)，像科學家那樣去設(shè)計方案進行檢驗，并逐步形成基于現(xiàn)象和證據(jù)的合理解釋。本環(huán)節(jié)注重學生的科學表達與交流能力培養(yǎng)，并滲透一定的對比實驗原則。在展示圖紙方案、展示盒子設(shè)計的兩次交流中，讓學生感受到自己“玩盒子”的過程與科學家探究之間的相似之處，樹立起他們學科學的信心，培養(yǎng)他們的理性思維。

本課教學始終貫穿明、暗交織的兩條主線。內(nèi)容有趣、材料有趣、過程有趣的“玩盒子”活動是本課的明線，是學習活動的“硬件基礎(chǔ)”?！跋窨茖W家那樣”作為本節(jié)課的暗線，類似課程的“軟件系統(tǒng)”，依托層層遞進的認知沖突，滲透“在現(xiàn)象中歸納”“在實驗中驗證”“用結(jié)論來解釋”的科學方法，促進學生的科學思維向更深處發(fā)展。