結(jié)構(gòu)性思維給科學(xué)教學(xué)的思考

潘德順

所謂結(jié)構(gòu)，是指系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的組織形式、結(jié)合方式或排列順序，它具有整體性、層次性、有序性和相對(duì)穩(wěn)定性。任何事物都具有特定的結(jié)構(gòu)，并通過結(jié)構(gòu)來表明自己存在的價(jià)值和意義——高樓大廈有框架結(jié)構(gòu)和樓層，企業(yè)有金字塔結(jié)構(gòu)和管理層，文章有大綱結(jié)構(gòu)和段落層次……當(dāng)我們?cè)谟^察這些結(jié)構(gòu)和層次時(shí)，自然也就在腦海里形成了結(jié)構(gòu)和層次的印象。

結(jié)構(gòu)性思維，是指從結(jié)構(gòu)的視角分析事物的一種方法，強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)去認(rèn)識(shí)客觀事物，并從中尋找最優(yōu)結(jié)構(gòu)，以獲取最佳系統(tǒng)效能的思維方法。結(jié)構(gòu)思維作為一種重要的思想范式，在世界觀和方法論的體系中。在我們的思維過程和研究活動(dòng)中，有其特殊的地位，發(fā)揮著重要的作用。計(jì)算機(jī)的發(fā)明就是西方結(jié)構(gòu)性思維的產(chǎn)物，它把整個(gè)世界解析成最簡單的0和1。解決復(fù)雜問題最重要的是需要結(jié)構(gòu)性思維。結(jié)構(gòu)性思維首先要分析，分析這個(gè)問題有哪些矛盾，每一層矛盾是什么，然后對(duì)各層次的矛盾進(jìn)行排序，根據(jù)排序建立層級(jí)結(jié)構(gòu)，再根據(jù)每一層次的結(jié)構(gòu)反向還原成單一的點(diǎn)的知識(shí)。把點(diǎn)連接起來，形成一條條的線。由這些縱橫交叉的線擴(kuò)散開去，形成一個(gè)整面。形象地說，復(fù)雜問題的解決就是一個(gè)個(gè)“面”螺旋上升的過程。每一梯級(jí)按照“點(diǎn)、線、面”這樣的層次進(jìn)行分析解決，然后尋找下一個(gè)梯級(jí)的突破點(diǎn)。所以說，科學(xué)的根本的思維方法就是結(jié)構(gòu)性思維方法。

對(duì)于小學(xué)科學(xué)課程而言，課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)要充分考慮學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維，不能胡亂的堆砌，盲目的安排，應(yīng)根據(jù)兒童思維特點(diǎn)層層遞進(jìn)，逐層深入。學(xué)生的思維才會(huì)清晰，對(duì)所學(xué)的知識(shí)才會(huì)系統(tǒng)的整理與歸納。但在我們的課堂教學(xué)中，許多教師的表面文章做的“匠心獨(dú)運(yùn)”：熱鬧活潑的課堂氣氛、充足完備的實(shí)驗(yàn)材料、亦步亦趨的課堂教學(xué)，從訓(xùn)練學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維來反思這些現(xiàn)象：熱鬧的課堂就是好課嗎?完備的材料就是探究嗎?有序的教學(xué)就是有效嗎?

反思一：熱鬧的課堂就是好課嗎?

許多教師上科學(xué)課追求熱鬧、活潑的氛圍。他們認(rèn)為：科學(xué)課上學(xué)生越活潑越好，甚至是認(rèn)為越亂越好。手段“先進(jìn)”，形式花哨，“表面繁榮”，“議論聲、爭辯聲、操作聲，聲聲入耳”，看起來熱熱鬧鬧，似乎只有這樣才能充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情。熱鬧的課堂真是好課嗎?從培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維的角度審視、深入探究這些課堂的成因，深入思考這些課堂的生成，我們可以看出在這些熱鬧的背后，隱射的是一些科學(xué)教師對(duì)科學(xué)探究學(xué)習(xí)方式的誤解或是片面理解，在這些課堂中，學(xué)生往往搞不清自己在探究什么、為什么做這些活動(dòng)、要觀察哪些現(xiàn)象，對(duì)觀察到的現(xiàn)象應(yīng)該怎樣解釋或者說明。在表面熱鬧的背后是學(xué)生不能靜下心來思考問題，不能沿著探究的方向逐層深入的探求科學(xué)的規(guī)律，結(jié)構(gòu)性思維的訓(xùn)練被熱鬧的動(dòng)手操作、無序的課堂所代替。

為了贏取熱鬧的效果，多安排實(shí)驗(yàn)與活動(dòng)，確實(shí)是以活動(dòng)組織了教學(xué)，但學(xué)生只是在操作，沒有思考的余地，或僅有的一點(diǎn)思考也是片面的，零亂的，沒有系統(tǒng)的形成知識(shí)點(diǎn)。對(duì)此，江蘇省教育室科學(xué)教研員、著名科學(xué)教學(xué)專家盧新祁老師敏銳地對(duì)這樣的課堂成因和機(jī)理進(jìn)行了深刻分析，對(duì)這種熱鬧的課堂指出了批判，并提出了“安靜、沉穩(wěn)、思辨”的理想科學(xué)課堂，只有靜心才能深入思考，只能沉穩(wěn)才能有序進(jìn)展，只有思辨才能發(fā)現(xiàn)科學(xué)的真諦。

從學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維訓(xùn)練來審視科學(xué)教學(xué)，“熱鬧”應(yīng)該不是表面的繁華，不是聲聲入耳的喧鬧，而應(yīng)是民主的課堂、開放的課堂，并且以學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維訓(xùn)練為前提，把課堂還給學(xué)生，讓課堂充滿生命活力。這種課堂的“活力”，是師生作為參與者具有個(gè)性生命價(jià)值的重要體現(xiàn)。

開放的課堂要“開放”和“有序”?！伴_放”是充分肯定和尊重學(xué)生“學(xué)”的主性地位，學(xué)生在課堂上享有相當(dāng)?shù)闹鲃?dòng)權(quán)，擁有積極思維和參與教學(xué)活動(dòng)的充分余地?！坝行颉敝刚n堂教學(xué)的進(jìn)程、活動(dòng)的組織、學(xué)生思維的訓(xùn)練是漸進(jìn)式的，學(xué)生必須在活動(dòng)中學(xué)習(xí)，在活動(dòng)中思維，讓學(xué)生在課堂中有充分的思考的時(shí)間，充分表達(dá)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)和提高他們的思維能力。

[課例1]

在上《磁鐵有磁性》一課時(shí)，有位教師創(chuàng)設(shè)了這樣一個(gè)情境：

師：請(qǐng)大家仔細(xì)觀察，看看有什么奇怪現(xiàn)象發(fā)生。(老師邊說邊將一根條形磁鐵平放到一堆回形針上。然后拿了起來，水平呈現(xiàn)在學(xué)生眼前)

生1：磁鐵能吸住許多回形針。

生2：有的地方吸得多，有的地方吸得少。

師：你能說得具體點(diǎn)嗎?

生2：磁鐵的兩端吸得多。中間吸得比較少。

師：你的回答不但科學(xué)，而且具體。同學(xué)們，看到這個(gè)現(xiàn)象，你們想到了什么?

生3：磁鐵兩端的吸力較強(qiáng)，中間部分較弱。

師：這種吸引力我們稱它為磁性。

生4：磁鐵越靠兩端磁性越強(qiáng)。越靠中間磁性越弱。

師：如果在這句話的前面再加上“可能”一詞，就更科學(xué)了，因?yàn)檫@是我們猜想的，還沒有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?，F(xiàn)在同學(xué)們能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下這個(gè)假設(shè)嗎?

在這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)中，這位教師并沒有為了盡快得到“磁鐵越靠兩端磁性越強(qiáng)，越靠中間磁性越弱”這一科學(xué)結(jié)論而直奔中心，而是將實(shí)驗(yàn)作為一種生活現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生充分感知，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生的思維伴隨著觀察一步步走向深入，逐漸認(rèn)識(shí)到事物現(xiàn)象后面的本質(zhì)，經(jīng)歷了“現(xiàn)象——問題——假設(shè)——驗(yàn)證——結(jié)論”的科學(xué)過程，在這個(gè)過程中訓(xùn)練了學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維。

反思二：完備的材料就是探究嗎?

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“心理學(xué)研究表明，對(duì)于兒童來說，態(tài)度的形成需要實(shí)踐的過程，技能的形成需要反復(fù)的模仿練習(xí)，而知識(shí)的獲取主要通過感性經(jīng)驗(yàn)的積累，他們常常依靠動(dòng)手操作來認(rèn)識(shí)和理解世界，而他們所能認(rèn)識(shí)和理解的也往往局限于他們自己可以動(dòng)手操作的具體事物?！?/p>

所以，準(zhǔn)備充足的實(shí)驗(yàn)材料對(duì)于科學(xué)課來說是至關(guān)重要的，但許多教師在上科學(xué)課時(shí)，實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備的很充分，但教學(xué)效果并不理想。

[課例2]

一位教師執(zhí)教《我們周圍的空氣》時(shí)，有這樣一個(gè)教學(xué)片段：

師：你們想用什么方法研究空氣呢?

生：用玻璃杯扣住空氣。

生：用塑料袋兜住空氣。

生：在氣球中吹入空氣。

師：好，你們想怎么玩就怎么玩，開始!

學(xué)生一聽“開-就不迫不及待地動(dòng)用做起來，有的用玻璃杯扣空氣，有的用塑料袋兜空氣，有的往塑料袋、氣球里吹氣。采集到空氣后，有的孩子把塑料袋拋來拋去，有的孩子用手猛按塑料袋，教室里“啪”“啪”聲音不斷，此起彼伏，整個(gè)課堂歡聲笑語。教學(xué)無法延續(xù)，教師大聲喊著“安靜、安靜”。但學(xué)生依然我行我素。

完備的實(shí)驗(yàn)材料成為學(xué)生玩耍和作樂的工具，不僅沒有達(dá)到預(yù)定的教學(xué)效果，更談不上對(duì)學(xué)生結(jié)構(gòu)性思維的訓(xùn)

練，所以，對(duì)于實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備，要有結(jié)構(gòu)性，活動(dòng)中的學(xué)具要有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)?！皩W(xué)具的種類和組合以及交給孩子們的次序就是學(xué)具的結(jié)構(gòu)，所謂結(jié)構(gòu)嚴(yán)密指的是各個(gè)學(xué)具之間、學(xué)具與教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)之間具有緊密的聯(lián)系?！焙⒆觽兠鎸?duì)有結(jié)構(gòu)的學(xué)具，可以產(chǎn)生自主活動(dòng)的沖動(dòng)，產(chǎn)生科學(xué)問題，不需要教師的“開場白”。而面對(duì)無結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)松散的學(xué)具，孩子們往往陷入迷茫之中，從而產(chǎn)生雜亂無章的問題，因此，往往要老師“撥亂反正”，最終自己被迫提出科學(xué)問題來。

不是準(zhǔn)備了材料發(fā)給學(xué)生就是探究，不是學(xué)生操作了就是探究，教師把材料交給學(xué)生活動(dòng)，不但自己要明確，還得讓學(xué)生知道，為什么要做這些活動(dòng)，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的內(nèi)因，發(fā)揮他們的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生帶著問題去活動(dòng)，帶著問題去思考，不是單純地玩，而是學(xué)習(xí)研究。在課例2中。教師要交待清楚學(xué)生怎樣去觀察空氣：可以用鼻子聞，用眼睛看，用手摸等多種感官去感知，看誰的觀察最細(xì)致，看誰的發(fā)現(xiàn)最多，學(xué)生帶著思考帶著問題去研究，自然不會(huì)亂成一團(tuán)，自然不會(huì)無序，然后再組織交流玩法和發(fā)現(xiàn)的問題，并進(jìn)行研討，材料的思維訓(xùn)練價(jià)值才能得以體現(xiàn)。

反思三：有序的教學(xué)就是有效嗎?

有些課堂教學(xué)看起來環(huán)環(huán)相接，一步一步讓人目不暇接，學(xué)生卻不能對(duì)所探究的問題深入思考，即使回答也是低質(zhì)量的，浮于表面的，課堂中的活動(dòng)本身所蘊(yùn)含的知識(shí)能力太淺，沒有太多的思維訓(xùn)練成分。教師看起來給予了學(xué)生充分的自主探究的權(quán)利，學(xué)生有說的、有做的，一節(jié)課下來，許多學(xué)生竟然不知道這節(jié)課究竟學(xué)了什么?其實(shí)，活動(dòng)不過是玩游戲的過程而已，學(xué)生在玩完之后，各個(gè)方面有沒有得到真正意義上的提高，這樣的課堂雖有序，但無效。

許多教師的教學(xué)完全依照自己的設(shè)計(jì)思路牽著學(xué)生的鼻子走，名義上是探究，實(shí)質(zhì)只不過是教師劃定圈內(nèi)的活動(dòng)。有些教師的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)精確到幾分幾秒，整節(jié)課就像是走馬觀花，一路高歌，似乎就是為了完成他既定的時(shí)間。學(xué)生對(duì)某一問題剛有所思考的時(shí)候，已經(jīng)進(jìn)入第二環(huán)節(jié)，淺嘗輒止。

著名特級(jí)教師路培琦在《擺》一課中，讓學(xué)生用20分鐘的時(shí)間做一個(gè)15次／lO秒的擺，這是一個(gè)學(xué)生自主探究的過程，也是思維由淺入深訓(xùn)練其結(jié)構(gòu)性思維的過程，能否成功做出一個(gè)15次／10秒的擺，絕不是路老師的終極目標(biāo)，提出這樣一個(gè)活動(dòng)要求目的在于引起學(xué)生對(duì)自己做擺過程的關(guān)注；關(guān)注做擺過程中產(chǎn)生的問題；關(guān)注做擺過程中問題的解決方法；關(guān)注自己在做擺的過程中的思維過程。當(dāng)把擺做成功的時(shí)候不正是對(duì)擺的本質(zhì)了解的時(shí)候嗎?在這樣的過程中不正是對(duì)學(xué)生結(jié)構(gòu)性思維極好的訓(xùn)練嗎?

對(duì)孩子結(jié)構(gòu)性思維的訓(xùn)練的關(guān)注與否應(yīng)該作為評(píng)價(jià)一節(jié)科學(xué)課優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，如果在課堂上我們都能以“訓(xùn)練學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維”為理念指導(dǎo)我們的科學(xué)教學(xué)，那么，科學(xué)課的活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生更大的效益，孩子的科學(xué)素養(yǎng)會(huì)得以迅速提升。