【編者按】《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）第一次明確地把“科學(xué)思維”作為科學(xué)核心素養(yǎng)之一?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》同時(shí)指出，科學(xué)思維是一種對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，它可以培養(yǎng)學(xué)生縝密的邏輯能力、探索事物本質(zhì)的能力等。

基于新課標(biāo)的精神，我們應(yīng)充分考慮小學(xué)生的年齡特點(diǎn)、認(rèn)知特點(diǎn)，建立與學(xué)生思維發(fā)展規(guī)律相符的教學(xué)體系，引導(dǎo)學(xué)生分析科學(xué)現(xiàn)象與科學(xué)過程，從而形成科學(xué)思維。本專輯的幾篇文章，提出了多元策略，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，可供一線教師借鑒。

新課標(biāo)背景下，小學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)策略

【摘 要】《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確了科學(xué)課程核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與組成，提出了科學(xué)思維的目標(biāo)。小學(xué)科學(xué)教師要根據(jù)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué) 科學(xué)思維 教學(xué)策略

《課程標(biāo)準(zhǔn)》第一次明確把“科學(xué)思維”作為科學(xué)核心素養(yǎng)之一?？茖W(xué)思維在新課標(biāo)中的定義為：“從科學(xué)的視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，主要包括模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等。”［1］那么，我們要培養(yǎng)學(xué)生的哪些科學(xué)思維目標(biāo)？在教學(xué)中如何更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維呢？

一、“觀察—比較”策略

觀察描述、比較分析是生命科學(xué)領(lǐng)域的一種主要的科學(xué)思維方法。教科版四年級(jí)下冊(cè)《種子的傳播》一課要求學(xué)生觀察、比較不同種子的結(jié)構(gòu)，再總結(jié)果實(shí)的結(jié)構(gòu)與其傳播方式相適應(yīng)，從而把種子散播到遠(yuǎn)處的結(jié)論。教學(xué)中，筆者通過有意識(shí)地對(duì)學(xué)生科學(xué)思維認(rèn)知的引導(dǎo)，解決本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。

首先，筆者讓學(xué)生聚焦熟悉的事物——校園里的懸鈴木果實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注果實(shí)的球形結(jié)構(gòu)，之后學(xué)生用斜面模擬山坡，分別將圓形果實(shí)和方形盒子從一定高度掉落到斜坡上，比較誰(shuí)滾動(dòng)得更遠(yuǎn)。從學(xué)生日常熟悉的材料引入，通過模擬實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生關(guān)注植物果實(shí)的圓形結(jié)構(gòu)與滾動(dòng)距離的關(guān)系，初步引發(fā)學(xué)生關(guān)注果實(shí)的外形結(jié)構(gòu)。

接下來(lái)，筆者播放多種植物果實(shí)的圖片，使學(xué)生關(guān)注果實(shí)結(jié)構(gòu)的多種多樣，從而產(chǎn)生疑惑：這些結(jié)構(gòu)都有什么作用。再通過觀察比較蒲公英、臭椿、蒼耳果實(shí)的結(jié)構(gòu)，總結(jié)它們各自結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)：蒲公英果實(shí)有毛，小而輕；臭椿果實(shí)有膜翅，小而輕；蒼耳果實(shí)有倒鉤。從這些結(jié)構(gòu)，學(xué)生推測(cè)出蒲公英和臭椿靠風(fēng)傳播，蒼耳靠動(dòng)物傳播。此時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)證或視頻驗(yàn)證，進(jìn)一步驗(yàn)證果實(shí)的結(jié)構(gòu)與傳播方式相適應(yīng)的特點(diǎn)。而后，筆者再引導(dǎo)學(xué)生從蓮蓬生活環(huán)境判斷出它靠水傳播，再解剖觀察到蓮蓬果實(shí)有氣室，能浮在水面?？傊趯?duì)結(jié)構(gòu)的觀察上既有外部結(jié)構(gòu)，又有內(nèi)部結(jié)構(gòu)；在對(duì)結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的認(rèn)識(shí)上，既有正向思維（從結(jié)構(gòu)上推測(cè)傳播方式），也有逆向思維（從生活環(huán)境猜測(cè)傳播方式，再推測(cè)相應(yīng)結(jié)構(gòu)）。整個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)始終圍繞概念“結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”展開，通過對(duì)不同果實(shí)結(jié)構(gòu)的觀察和對(duì)比，使學(xué)生思維認(rèn)知呈現(xiàn)螺旋式上升。

二、“科學(xué)史—問題”策略

在課堂上教師沿著科學(xué)史的發(fā)展設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，能幫助學(xué)生理解科學(xué)的發(fā)展是螺旋上升的，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生懷疑和批判的科學(xué)思維。

教科版一年級(jí)上冊(cè)“比較與測(cè)量”單元屬于測(cè)量體系的長(zhǎng)度測(cè)量。測(cè)量的本質(zhì)是比較，是用預(yù)先約定為“1”的物體屬性去和要測(cè)量的對(duì)象進(jìn)行比較，所量的次數(shù)便是測(cè)量的結(jié)果。在歷史上，把什么約定為“1”是極其隨性的。這正是長(zhǎng)度及其測(cè)量活動(dòng)文化性的體現(xiàn)?；诳茖W(xué)史—問題策略，我們?cè)趩卧虒W(xué)中將學(xué)生置身于“歷史上單位1的發(fā)展”這個(gè)情境，讓學(xué)生在實(shí)踐中積累測(cè)量的感受，通過問題鏈帶領(lǐng)學(xué)生思考測(cè)量的意義，從而更深入理解測(cè)量的本質(zhì)。

在第1課時(shí)《在觀察中比較》教學(xué)中，筆者拋出問題：四只恐龍模型誰(shuí)大誰(shuí)小。學(xué)生觀察比較后發(fā)現(xiàn)，采用高矮、長(zhǎng)短、胖瘦等不同的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果各不相同。如此，學(xué)生意識(shí)到標(biāo)準(zhǔn)不同，比較結(jié)果也會(huì)不同。采用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)，也正是歷史上“單位1”的發(fā)展背景。

在第2課時(shí)《起點(diǎn)和終點(diǎn)》教學(xué)中，筆者根據(jù)歷史上測(cè)量需求的發(fā)展，提出問題：如何比較兩只紙蛙誰(shuí)跳得更遠(yuǎn)。教師引導(dǎo)學(xué)生說出，起點(diǎn)到終點(diǎn)的距離表示紙蛙跳了多遠(yuǎn)；然后用紙帶記錄紙蛙跳躍距離，確定紙蛙跳遠(yuǎn)的公平比賽規(guī)則：對(duì)齊起點(diǎn)，確定終點(diǎn)。通過活動(dòng)，學(xué)生明確共同的起始線是公平比較的需要，初步產(chǎn)生測(cè)量的意識(shí)。

在第3課時(shí)《用手來(lái)測(cè)量》教學(xué)中，學(xué)生用“拃”測(cè)量桌面的長(zhǎng)度時(shí)發(fā)現(xiàn)問題：同一張桌子，大家的測(cè)量結(jié)果為什么不同。學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)，每個(gè)人的手指長(zhǎng)度不一樣，有些學(xué)生手指長(zhǎng)，有些學(xué)生手指短，使得每一拃大小不同，所以測(cè)量結(jié)果也不同。

在第4課時(shí)《用不同的物體來(lái)測(cè)量》的教學(xué)中，筆者結(jié)合上一節(jié)課的任務(wù)給出問題：還可以用什么來(lái)測(cè)量桌面的長(zhǎng)度？學(xué)生嘗試用橡皮、鉛筆等進(jìn)行測(cè)量。通過測(cè)量數(shù)據(jù)的比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)用不同的物體測(cè)量，結(jié)果很不一樣；用相同的物體測(cè)量，結(jié)果非常接近。因此，學(xué)生得出結(jié)論：用同一個(gè)物體作為工具測(cè)量不同物體，測(cè)量結(jié)果能比較出不同物體的長(zhǎng)短；用不同物體作為工具測(cè)量不同物體，測(cè)量結(jié)果不能比較出物體的長(zhǎng)短。這堂課體現(xiàn)了度量衡的標(biāo)準(zhǔn)從人的身體過渡到某個(gè)特定的器物上的發(fā)展。

在第5課時(shí)《用相同的物體來(lái)測(cè)量》的教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課用不同物體測(cè)量桌面長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，因?yàn)椴煌矬w作為單位測(cè)量的數(shù)值不能比較，因此應(yīng)統(tǒng)一使用同一個(gè)物體來(lái)測(cè)量。此時(shí)，筆者提出問題：選擇小立方體、橡皮（長(zhǎng)條形）、回形針、小棒中的哪一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)物呢？學(xué)生觀察標(biāo)準(zhǔn)物后，分析幾種標(biāo)準(zhǔn)物的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇小立方體這種不易滾動(dòng)、各個(gè)面都相同的物體作為標(biāo)準(zhǔn)物。同時(shí)，學(xué)生還把10個(gè)小立方體用膠帶粘在一起，使測(cè)量更快速便捷，減少誤差。通過活動(dòng)，學(xué)生體會(huì)到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)物測(cè)量物體長(zhǎng)度的意義。它使得測(cè)量的長(zhǎng)度可以進(jìn)行量化比較，這正是世界各個(gè)國(guó)家度量衡的統(tǒng)一歷程。

在第6課時(shí)《做一個(gè)測(cè)量紙帶》的教學(xué)中，筆者提出用10個(gè)小立方體測(cè)量大樹的周長(zhǎng)這樣的問題，引導(dǎo)學(xué)生用小立方體作為標(biāo)準(zhǔn)單位畫在紙上，制作一條可以卷的測(cè)量紙帶，測(cè)量不規(guī)則的物體，從而引出準(zhǔn)通用工具：全班范圍內(nèi)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量紙帶。

在第7課時(shí)《比較測(cè)量紙帶和尺子》的教學(xué)中，筆者出示用不同邊長(zhǎng)小立方體制作的紙帶和學(xué)生上節(jié)課制作的紙帶，讓他們觀察和比較紙帶的不同；再介紹世界各地統(tǒng)一使用相同標(biāo)準(zhǔn)單位的尺子，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到世界統(tǒng)一的尺子使測(cè)量結(jié)果有可比性，便于交流和使用。在這堂課里，學(xué)生經(jīng)歷了歷史上全世界范圍內(nèi)統(tǒng)一的度量衡，即《米制公約》的制訂。

正是將學(xué)生置身于科學(xué)史的情境中，才能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，使他們主動(dòng)靈活地建構(gòu)知識(shí)，真正體會(huì)到學(xué)習(xí)的意義所在。同時(shí)，在問題鏈的引導(dǎo)下，學(xué)生不僅能學(xué)到更多的科學(xué)知識(shí)，還能掌握思考的方法，在思維發(fā)散的過程中尋找解決問題的方案，主動(dòng)學(xué)習(xí)、深度加工，使思維的廣度和深度得以發(fā)展。

三、“觀測(cè)—評(píng)價(jià)”策略

在探究式科學(xué)教學(xué)過程中，評(píng)測(cè)是一個(gè)起整合作用的環(huán)節(jié)。教師應(yīng)把評(píng)測(cè)視作一種教學(xué)的策略，運(yùn)用于整個(gè)教學(xué)的過程之中，而不只是在教學(xué)活動(dòng)告一段落時(shí)才使用。運(yùn)用“觀測(cè)—評(píng)價(jià)”策略，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有層次、有關(guān)聯(lián)的思維表達(dá)，提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。

在教科版六年級(jí)上冊(cè)《人類認(rèn)識(shí)地球運(yùn)動(dòng)的歷史》一課中，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生通過閱讀資料，了解人類認(rèn)識(shí)地球及其運(yùn)動(dòng)的歷史，了解“地心說”“日心說”兩種解釋地球運(yùn)動(dòng)以及與太陽(yáng)的位置關(guān)系的主要觀點(diǎn)，經(jīng)歷科學(xué)思辨的過程。

課上，筆者先啟發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生將自己了解到的關(guān)于人類認(rèn)識(shí)地球的歷史史實(shí)——人物、觀點(diǎn)等信息和大家分享。此時(shí)，筆者對(duì)學(xué)生的認(rèn)知進(jìn)行第一次評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)引導(dǎo)學(xué)生將這些認(rèn)知分類，提煉出其中關(guān)于地球形狀和運(yùn)動(dòng)方面的內(nèi)容。

接下來(lái)，筆者對(duì)學(xué)習(xí)資料和學(xué)習(xí)任務(wù)做個(gè)簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)介紹一種新的學(xué)習(xí)方法——閱讀人類認(rèn)識(shí)地球形狀及其運(yùn)動(dòng)的歷史資料，分別將提取到的認(rèn)識(shí)地球形狀和運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)信息梳理建立在兩條時(shí)光軸上。

活動(dòng)主要分為三個(gè)階段，第一階段引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)時(shí)光軸及其簡(jiǎn)易做法，了解時(shí)光軸蘊(yùn)含的要素——時(shí)間、事件、主要觀點(diǎn)等。第二階段采用“扶”的方式，讓學(xué)生一起閱讀資料中第一段歷史，引導(dǎo)學(xué)生在資料中找到重要信息，發(fā)現(xiàn)信息間的關(guān)聯(lián)，將這些重要的信息摘抄在卡片上，并將某些學(xué)生的卡片進(jìn)行展示，這是學(xué)生思維的再一次展示。通過資料的引導(dǎo)，學(xué)生對(duì)地球形狀和運(yùn)動(dòng)的思維得到提升。第三階段采用“放”的方式，指導(dǎo)學(xué)生小組合作，開展閱讀、資料提取。這是學(xué)生與組內(nèi)同學(xué)思維的交流與碰撞。筆者借助時(shí)光軸這種評(píng)價(jià)工具，使每一個(gè)學(xué)生都能充分表達(dá)自己的思維。通過這一工具，筆者在課堂上觀測(cè)到學(xué)生思維水平可以分為三個(gè)水平。

水平1：學(xué)生能閱讀資料但難以識(shí)別“地心說”“日心說”觀點(diǎn)的異同；不能提取出人類認(rèn)識(shí)地球及其運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)信息，并按時(shí)間排序。

水平2：學(xué)生能閱讀資料并識(shí)別“地心說”“日心說”觀點(diǎn)的異同；能提取出人類認(rèn)識(shí)地球及其運(yùn)動(dòng)的部分關(guān)聯(lián)信息，將它們按時(shí)間排序。

水平3：學(xué)生能閱讀資料并識(shí)別“地心說”“日心說”觀點(diǎn)的異同；能提取出人類認(rèn)識(shí)地球及其運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)信息，將它們按時(shí)間準(zhǔn)確排序。

在這堂課中，整個(gè)教學(xué)過程是資源共享、思維關(guān)聯(lián)的過程，借助時(shí)間軸這一評(píng)價(jià)工具，使學(xué)生對(duì)地球形狀及其運(yùn)動(dòng)的思維認(rèn)識(shí)可視化，并引導(dǎo)學(xué)生每個(gè)人都參與其中，產(chǎn)生思維碰撞，在碰撞中促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

四、“設(shè)計(jì)—建?！辈呗?/p>

模型建構(gòu)作為一種認(rèn)識(shí)手段和思維方式，是學(xué)生根據(jù)研究問題和情境，在對(duì)客觀事物抽象和概括的基礎(chǔ)上構(gòu)建易于研究的、能反映事物本質(zhì)特征和共同屬性的理想模型、理想過程、理想實(shí)驗(yàn)和科學(xué)概念的過程。模型建構(gòu)有助于學(xué)生抓住事物的關(guān)鍵要素，加深對(duì)概念、過程和系統(tǒng)的理解，形成系統(tǒng)的科學(xué)思維。［2］教學(xué)中，學(xué)生只有親歷模型建構(gòu)的各個(gè)過程，才能體會(huì)模型建構(gòu)的特點(diǎn)，才能得到科學(xué)思維的鍛煉，進(jìn)而提升科學(xué)素養(yǎng)。

在教學(xué)教科版四年級(jí)上冊(cè)《我們是怎樣聽到聲音的》一課，探究耳郭和鼓膜的功能時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生回顧之前幾節(jié)課所學(xué)習(xí)到的聲音的產(chǎn)生及其模型后，從它們的結(jié)構(gòu)出發(fā)，尋找生活中相似的材料來(lái)建構(gòu)模型。

在耳郭的功能探究中，學(xué)生提出用紙喇叭來(lái)模擬耳郭。一位學(xué)生與另一位學(xué)生隔著一張A4紙的距離輕聲說一句悄悄話，再將A4紙卷成一個(gè)喇叭，通過喇叭再說一遍，并比較兩次內(nèi)容的準(zhǔn)確性。在課堂中我們發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)悄悄話的音量把握不準(zhǔn)，或是有學(xué)生聽力極為靈敏，兩次都能聽見，因此不能很好地突出紙喇叭的作用。后來(lái)，筆者加入演示：在A4紙一端放著分貝儀，在另一端輕輕敲擊音叉；再將A4紙卷成一個(gè)喇叭，再次敲擊音叉，比較分貝儀上兩次的讀數(shù)。通過兩次分貝儀讀數(shù)的不同，學(xué)生“看見”聲音，很直觀地感受到耳郭的作用：收集聲音。這是課堂上學(xué)生第一次嘗試建構(gòu)模型。有了本次經(jīng)驗(yàn)后，在鼓膜的功能探究中，筆者一介紹鼓膜的特點(diǎn)——薄，學(xué)生很快就能想出用氣球皮、塑料袋、保鮮膜等材料來(lái)模擬鼓膜。在嘗試用保鮮膜和盒子制作鼓膜模型進(jìn)行探究時(shí)，學(xué)生觀察不到鼓膜的振動(dòng)，于是提出用轉(zhuǎn)化法，即在鼓膜上加上少量的鹽，通過鹽來(lái)觀察鼓膜的振動(dòng)。就這樣，學(xué)生經(jīng)歷“設(shè)計(jì)—建?！?，真正從經(jīng)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，親歷過程，使思辨和體驗(yàn)得到統(tǒng)一，使科學(xué)思維得到鍛煉。

綜上所述，本著對(duì)學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)的要求，教師可借助觀察—比較、科學(xué)史—問題、觀測(cè)—評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)—建模等多種教學(xué)策略，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分析與綜合、比較與分類、抽象與概括等科學(xué)思維，以尋求學(xué)生科學(xué)思維的進(jìn)階和全面發(fā)展。

（作者單位：北京師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］胡衛(wèi)平.深入理解科學(xué)思維 有效實(shí)施課程標(biāo)準(zhǔn)［J］.課程·教材·教法，2022，42（08）：55-60.