李菲

〔摘? ? 要〕? 小學(xué)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開(kāi)科學(xué)規(guī)律的學(xué)習(xí)?？茖W(xué)規(guī)律教學(xué)是科學(xué)思維能力培養(yǎng)的重要途徑。教師需要提供合適的腳手架，幫助學(xué)生充分挖掘與科學(xué)規(guī)律相關(guān)的前概念，掌握實(shí)驗(yàn)歸納的思維方法，在解決實(shí)際問(wèn)題中理解應(yīng)用，逐步培養(yǎng)科學(xué)思維能力。

〔關(guān)鍵詞〕? ?小學(xué)科學(xué)；科學(xué)規(guī)律教學(xué)；思維能力

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 14? ? 019-021

小學(xué)科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、責(zé)任態(tài)度等方面。其中，科學(xué)觀念是在理解科學(xué)概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上形成的對(duì)客觀事物的總體認(rèn)識(shí)。學(xué)生要形成初步的科學(xué)觀念，不僅需要建構(gòu)科學(xué)概念，還需要掌握科學(xué)規(guī)律。近年來(lái)，教師對(duì)科學(xué)概念的關(guān)注度較高，但是對(duì)科學(xué)規(guī)律教學(xué)的研究較少。本文結(jié)合蘇教版小學(xué)科學(xué)的具體教學(xué)案例，談?wù)勚赶蛩季S能力發(fā)展的科學(xué)規(guī)律教學(xué)。

一、小學(xué)階段的科學(xué)規(guī)律及其特點(diǎn)

科學(xué)規(guī)律反映了科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)過(guò)程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律，反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的各個(gè)因素之間的本質(zhì)聯(lián)系，揭示了科學(xué)事物本質(zhì)屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系。

小學(xué)階段涉及的科學(xué)規(guī)律主要包括以下三類。一是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，例如拉力大小與小車(chē)前進(jìn)快慢的關(guān)系、磁鐵磁極相互作用的規(guī)律等；二是物質(zhì)的變化規(guī)律，例如水沸騰的溫度變化規(guī)律、鹽在水中溶解快慢的規(guī)律等；三是自然界的變化規(guī)律，例如月相變化規(guī)律、一天中太陽(yáng)高度角的變化規(guī)律等。

小學(xué)階段的科學(xué)規(guī)律具有以下三個(gè)顯著特點(diǎn)。

（一）科學(xué)規(guī)律的產(chǎn)生需要科學(xué)思維參與

要掌握自然界水循環(huán)的規(guī)律，學(xué)生僅僅通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象是不夠的。因?yàn)檫@一規(guī)律不能由模擬實(shí)驗(yàn)直接得出，還需要基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推理和想象。又如，研究電磁鐵磁力大小的影響因素，學(xué)生不僅要觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、獲得數(shù)據(jù)，還要經(jīng)歷比較、分析等思維過(guò)程。

（二）科學(xué)規(guī)律體現(xiàn)了有關(guān)科學(xué)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系

科學(xué)規(guī)律是由一些概念組成的，反映了這些概念之間的內(nèi)在聯(lián)系或關(guān)系。例如，蘇教版二年級(jí)的“力與橡皮筋長(zhǎng)度的關(guān)系”，這個(gè)規(guī)律是由力有大小、力可以改變物體的形狀等概念組成的。它研究的是力的大小與形變程度之間的因果關(guān)系。又如，“拉力大小與小車(chē)運(yùn)動(dòng)快慢的關(guān)系”，這個(gè)規(guī)律是由力有大小、力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等概念組成的。它研究的是力的大小與運(yùn)動(dòng)快慢之間的因果關(guān)系。

（三）科學(xué)規(guī)律有一定的局限性

科學(xué)規(guī)律應(yīng)該是在一定范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，或是在一定的條件下推理得到的?？茖W(xué)規(guī)律有它的適用范圍和成立條件。例如，蘇教版四年級(jí)“力與彈簧拉伸長(zhǎng)度的關(guān)系”，這個(gè)規(guī)律如果超出了彈簧的彈性范圍就不成立了。

二、在科學(xué)規(guī)律教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生思維能力

（一）充分挖掘與科學(xué)規(guī)律相關(guān)的前概念

充分挖掘?qū)W生的前概念是探索科學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)。所以，教師需要提供各種條件與機(jī)會(huì)，讓學(xué)生盡可能地充分挖掘或暴露與科學(xué)規(guī)律相關(guān)的前概念。

例如，蘇教版五年級(jí)在研究杠桿規(guī)律時(shí)，有兩種挖掘前概念的方法。第一種是出示一個(gè)很重的箱子，幾個(gè)學(xué)生都搬不動(dòng)它，此時(shí)，讓學(xué)生想辦法移動(dòng)它。面對(duì)這樣的情境，有部分學(xué)生會(huì)想到用一個(gè)撬棍去撬動(dòng)它。分析此時(shí)學(xué)生要調(diào)動(dòng)的前概念是：用類似撬棍這樣的工具能輕松地撬起重物。挖掘的方式是回憶日常生活經(jīng)驗(yàn)。第二種是讓學(xué)生玩蹺蹺板。兩個(gè)體重差不多的學(xué)生，坐在蹺蹺板上，腳不能蹬地，想辦法讓蹺蹺板繞著支點(diǎn)上下轉(zhuǎn)動(dòng)并盡可能地保持平衡。分析此時(shí)學(xué)生要調(diào)動(dòng)的前概念有兩個(gè)：一是像蹺蹺板這樣的裝置是可以翹起重物的；二是怎么做才能讓對(duì)方撬起來(lái)或落下去。這時(shí)，學(xué)生挖掘前概念的方式有三種：一是回憶日常生活經(jīng)驗(yàn)；二是親自去玩一玩蹺蹺板，在真實(shí)的體驗(yàn)中，用自己的想法進(jìn)行嘗試；三是觀察兩位玩蹺蹺板同學(xué)的動(dòng)作和蹺蹺板的狀態(tài)，獲得足夠的感性認(rèn)識(shí)。

我們對(duì)比這兩種挖掘前概念的方法，第二種與第一種相比：從挖掘與科學(xué)規(guī)律相關(guān)的前概念的角度來(lái)看，不僅呈現(xiàn)了杠桿的裝置可以省力，還突顯了用力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離與用力大小的關(guān)系；在獲得前概念的方式上，更貼近學(xué)生的生活，趣味性強(qiáng)，而且學(xué)生能在真實(shí)的體驗(yàn)、觀察與思考中獲得足夠的感性認(rèn)識(shí)。正是因?yàn)閷W(xué)生獲得了足夠的感性認(rèn)識(shí)、挖掘了較多的前概念，才能為接下來(lái)研究杠桿省力、費(fèi)力、不省力也不費(fèi)力的規(guī)律奠定基礎(chǔ)。

因此，在科學(xué)規(guī)律的教學(xué)過(guò)程中，教師需要思考兩點(diǎn)：一是要研究的科學(xué)規(guī)律需要用到哪些科學(xué)概念，盡可能地提供各種條件幫助學(xué)生挖掘這些前概念，獲得足夠的感性認(rèn)識(shí)；二是挖掘或獲得這些前概念的方式應(yīng)該貼近學(xué)生的真實(shí)生活，可以是親身體驗(yàn)、回憶、實(shí)驗(yàn)、觀察、思考等。

（二）掌握實(shí)驗(yàn)歸納的思維方法

科學(xué)規(guī)律的建立需要以相關(guān)的科學(xué)概念為基礎(chǔ)，結(jié)合抽象思維、形象思維和直覺(jué)思維，利用歸納、演繹、類比等各種思維方法，對(duì)觀察到的結(jié)果進(jìn)行綜合、全面地分析。因此，學(xué)生在充分挖掘前概念的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)耐緩?，利用合適的思維方法，對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行分析，概括出科學(xué)規(guī)律?？梢?jiàn)掌握思維方法在建立科學(xué)規(guī)律的過(guò)程中顯得尤為重要。學(xué)生在建立科學(xué)規(guī)律時(shí)，常用的思維方法有：實(shí)驗(yàn)歸納、理論分析、類比等。分析小學(xué)階段涉及的科學(xué)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在教學(xué)中常常使用實(shí)驗(yàn)歸納的思維方法。

實(shí)驗(yàn)歸納，即直接從觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析、歸納、概括而總結(jié)出科學(xué)規(guī)律的方法。在小學(xué)科學(xué)規(guī)律教學(xué)中的具體做法如下。

1.對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或日常生活經(jīng)驗(yàn)分析歸納得出結(jié)論

蘇教版二年級(jí)在研究“手電筒放置的遠(yuǎn)近與光斑的關(guān)系”這一規(guī)律時(shí)，教師常用的做法就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，分析、歸納出結(jié)論。在實(shí)際教學(xué)時(shí)，學(xué)生拿著手電筒，將其上下移動(dòng)，控制手電筒與桌面的距離，同時(shí)觀察光斑的大小與亮度。接著，學(xué)生匯報(bào)手電筒放置的遠(yuǎn)近與光斑的關(guān)系。此時(shí)，教師會(huì)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生多數(shù)會(huì)非常關(guān)注光斑的變化，僅能匯報(bào)光斑有大有小、有亮有暗，而忽視了手電筒放置的遠(yuǎn)近，不能將手電筒的遠(yuǎn)近與光斑的關(guān)系建立起聯(lián)系。顯然，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，學(xué)生并沒(méi)有建立該科學(xué)規(guī)律，更沒(méi)有掌握實(shí)驗(yàn)歸納的思維方法。

歸納推理是由一些個(gè)別、特殊的判斷推出一般的判斷的思維方式。歸納推理的具體步驟為：搜集資料，即通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)，得出大量的感性材料；整理材料，即將材料歸類，并得出反應(yīng)事物外部特征和條件的判斷；抽象概括，即經(jīng)過(guò)分析、綜合、比較等，排除無(wú)關(guān)的、非本質(zhì)的因素，抽象出各個(gè)本質(zhì)因素，概括出一般性的規(guī)律。從這三個(gè)步驟來(lái)看，剛才的實(shí)驗(yàn)探究?jī)H僅進(jìn)行了第一步搜集資料，教師就急著讓學(xué)生進(jìn)行抽象概括了。顯然，這對(duì)二年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)難度較大，學(xué)生很難將手電筒的遠(yuǎn)近與光斑的變化建立起聯(lián)系，大部分學(xué)生只能關(guān)注到光斑的變化。因此，在實(shí)驗(yàn)后，教師必須給學(xué)生提供適當(dāng)?shù)哪_手架，幫助學(xué)生整理材料和抽象概括，逐步掌握實(shí)驗(yàn)歸納這種思維方法。

整理收集到的材料最常用的方法就是實(shí)驗(yàn)記錄。教師可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，用簡(jiǎn)易的記錄方式，讓學(xué)生將觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行記錄。研究手電筒放置的遠(yuǎn)近與光斑的關(guān)系時(shí)，可以利用雙頭夾將三個(gè)手電筒分別夾在鐵架臺(tái)的三個(gè)高度上，學(xué)生只需要打開(kāi)不同位置的手電筒，三個(gè)大小、亮度不同的光斑就會(huì)照射到桌面上。此時(shí)，教師再提供一張記錄單，記錄單分三欄，分別標(biāo)出手電筒的位置“遠(yuǎn)、中、近”。學(xué)生將此記錄單放在手電筒下并平鋪在桌面上，就能在記錄單上呈現(xiàn)出三個(gè)光斑。學(xué)生只需要沿著光斑的輪廓畫(huà)出對(duì)應(yīng)位置的光斑大小并寫(xiě)出亮度即可。對(duì)此次實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的記錄過(guò)程不僅完成了第一步搜集資料，同時(shí)也完成了第二步整理材料。因?yàn)榻處熢O(shè)計(jì)的記錄單將手電筒的位置遠(yuǎn)、中、近標(biāo)記出來(lái)，同時(shí)在相應(yīng)的位置讓學(xué)生記錄光斑的情況。學(xué)生在記錄現(xiàn)象的同時(shí)，也在對(duì)不同位置照射的光斑進(jìn)行了整理。第三步，抽象概括。教師可以設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題：“依據(jù)觀察到的現(xiàn)象，思考手電筒放置的遠(yuǎn)近與光斑大小、亮度有什么關(guān)系？”讓學(xué)生在比較、分析中概括出科學(xué)規(guī)律。

因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或日常生活經(jīng)驗(yàn)分析歸納得出結(jié)論，學(xué)生不僅需要做實(shí)驗(yàn)和觀察現(xiàn)象，還需要對(duì)搜集到的資料進(jìn)行整理，進(jìn)而經(jīng)歷分析、比較、綜合等思維過(guò)程，概括出科學(xué)規(guī)律。教師需要適時(shí)地給學(xué)生提供腳手架，例如，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，方便學(xué)生操作；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄單，幫助學(xué)生整理信息；提煉關(guān)鍵問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展；等。

2.根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納得出結(jié)論

蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)《擰螺絲的學(xué)問(wèn)》一課，學(xué)生在認(rèn)識(shí)輪軸之后，要研究“輪軸如何更省力”的規(guī)律。教師通過(guò)演示得到一組數(shù)據(jù)：軸上阻力1.8N，小輪上用力是1.1N，大輪上用力是0.6N。學(xué)生對(duì)這一組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，初步得出了“在大輪上用力更省力”的結(jié)論?？墒牵鳛榭茖W(xué)規(guī)律，僅僅通過(guò)一組數(shù)據(jù)就得出結(jié)論是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。因此，教師引?dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，一組數(shù)據(jù)是否能有力地證明觀點(diǎn)。接著為了獲得更多的數(shù)據(jù)，教師巧妙地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，將豎立的輪軸裝置改為平躺的。此外。將阻力和用力的鉤碼都改為彈簧秤。這樣一來(lái)，學(xué)生只需要將阻力的彈簧秤放置在不同的位置，就可以任意設(shè)置不同的阻力大小。接著在小輪和大輪上分別用力拉彈簧秤到平衡位置，就能讀出相對(duì)應(yīng)的用力大小。因?yàn)槊總€(gè)小組設(shè)置的阻力各不相同，就會(huì)出現(xiàn)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

搜集到大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。教師提供的記錄單分為三列，分別是阻力、小輪上用力和大輪上用力。不同的阻力與相對(duì)應(yīng)的小輪上用力、大輪上用力填在一行，這其實(shí)也是在幫助學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。最后，學(xué)生需要經(jīng)過(guò)比較、分析，歸納出“輪軸如何更省力”的規(guī)律。面對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師同樣需要給學(xué)生提供思維的腳手架。

因此，根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納得出結(jié)論需要學(xué)生具備證據(jù)意識(shí)，學(xué)會(huì)對(duì)大量的證據(jù)進(jìn)行歸納和推理論證。在數(shù)據(jù)收集的過(guò)程中，要確保數(shù)據(jù)的多樣性，教師可以通過(guò)語(yǔ)言引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)等方式，促使學(xué)生搜集大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。要使學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，教師可以利用列表式的記錄單等方式幫助學(xué)生整理數(shù)據(jù)。要使學(xué)生對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸納，教師可以提供常用的論證句式，幫助學(xué)生進(jìn)行比較、分析、歸納等科學(xué)思維活動(dòng)。

（三）在解決實(shí)際問(wèn)題中理解應(yīng)用

科學(xué)規(guī)律的學(xué)習(xí)是為了運(yùn)用科學(xué)規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。因此，在科學(xué)規(guī)律教學(xué)中，教師要選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)際問(wèn)題，使學(xué)生掌握應(yīng)用科學(xué)規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的思維過(guò)程、思維策略和思維方法，從而發(fā)展思維能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力等。

因此，教師提供給學(xué)生理解運(yùn)用的問(wèn)題，需要貼近學(xué)生的實(shí)際生活，是從真實(shí)生活中產(chǎn)生的。這樣才能激發(fā)學(xué)生的探究興趣，促使學(xué)生在不斷思考中解決問(wèn)題。另外，這個(gè)問(wèn)題還需要指向科學(xué)規(guī)律的運(yùn)用。通過(guò)運(yùn)用科學(xué)規(guī)律，檢驗(yàn)對(duì)科學(xué)規(guī)律的掌握情況，同時(shí)能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，小學(xué)科學(xué)課程培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)離不開(kāi)科學(xué)規(guī)律的學(xué)習(xí)?？茖W(xué)規(guī)律的自身特點(diǎn)使科學(xué)規(guī)律教學(xué)成為科學(xué)思維能力培養(yǎng)的重要途徑。在科學(xué)規(guī)律教學(xué)中，學(xué)生要充分挖掘與科學(xué)規(guī)律相關(guān)的前概念，掌握實(shí)驗(yàn)歸納的思維方法，在解決實(shí)際問(wèn)題中理解應(yīng)用，逐步培養(yǎng)科學(xué)思維能力。

【本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度重點(diǎn)課題“小學(xué)科學(xué)‘雙螺旋結(jié)構(gòu)課題構(gòu)建與實(shí)施的研究”的階段性成果，編號(hào)：B/2021/02/174】

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