以思維為核心，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

費(fèi)志明　趙海軍

摘要：思維是人腦對客觀事物的一般特性和規(guī)律的一種間接的、概括的反映過程。初中科學(xué)課程是以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的課程。培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，是初中科學(xué)教學(xué)的主要任務(wù)之一，是實(shí)施素質(zhì)教育開發(fā)學(xué)生智能，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要措施。本文就實(shí)際教學(xué)過程中通過創(chuàng)設(shè)情境、問題引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、挖掘習(xí)題等方面對誘發(fā)、激發(fā)、發(fā)展、拓展學(xué)生的思維能力的具體實(shí)踐實(shí)例進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：初中科學(xué)；思維能力；實(shí)踐研究

中圖分類號：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2018）01-0063

恩格斯曾經(jīng)說過：“思維是地球上最美的花朵，一個(gè)民族要想站在科學(xué)的最高峰，就一刻也不能沒有理論思維?！?/p>

科學(xué)教育的本質(zhì)和目的就是傳承人類的智慧，包括人類積累下來的對自然和人類社會的認(rèn)識，以及今后發(fā)展的認(rèn)識。古人主張“授人以魚，不如授人以漁”。這里的“漁”，實(shí)質(zhì)上是指教給受教育者獲取知識的思維方法，這才是教育之本。就如魯迅先生說過的：“從噴泉里出來的都是水，從血管里出來的都是血。”要想培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，教師就必須具備科學(xué)教學(xué)觀。本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)際，淺析學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐與思考，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)情境誘發(fā)學(xué)生的思維

建構(gòu)主義教學(xué)觀認(rèn)為，教學(xué)不是將知識以成品的方式交給學(xué)生的過程，而是學(xué)生通過自己與外部環(huán)境之間的交互活動獲得知識的過程，在科學(xué)課程的教學(xué)中，我們要精心設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)情景，經(jīng)常在好像沒有問題的地方提出問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲，使他們急切地想“探個(gè)究竟”，自覺不自覺地啟動自己的思維，引導(dǎo)學(xué)生跨越，讓學(xué)生親歷知識建構(gòu)的過程，誘發(fā)學(xué)生的思維。

例如：《物質(zhì)的構(gòu)成》一節(jié)課中，有關(guān)分子之間是有空隙的內(nèi)容教學(xué)時(shí)，我們可以通過如下的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生參與到知識的建構(gòu)過程中。

教師：數(shù)學(xué)中1+1=？

學(xué)生：2

教師：那么在科學(xué)中有沒有可能1+1≠2呢？

（強(qiáng)調(diào)在科學(xué)中，此時(shí)學(xué)生一片茫然）

教師出示裝有黃豆和芝麻的兩個(gè)量筒，讓一個(gè)學(xué)生讀出體積：分別為74ml和30ml，

教師：如果把兩者倒入同一個(gè)量筒，你們猜測下總體積會是多少？

教師：那么有沒有同學(xué)愿意來和老師一起完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？（找一個(gè)學(xué)生上臺）

教師：你將芝麻倒入裝有黃豆的量筒，并且搖晃幾下（如果用力搖晃，一定要捂住量筒上端，避免外泄），再讓學(xué)生讀出讀數(shù)85ml

學(xué)生：混合后的體積小于兩者的體積相加

教師：為什么混合后體積變小了呢？

學(xué)生：黃豆顆粒之間有空隙

教師：那么分子之間有空隙嗎？你能利用所給的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證嗎？

……

在整個(gè)教學(xué)過程中，教師根據(jù)學(xué)生既有青年探究學(xué)習(xí)的能力，又不失兒童好動的天性的特點(diǎn)，利用簡單的數(shù)學(xué)問題創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生的思維會更容易被調(diào)動，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候給予啟發(fā)，把學(xué)生好奇的目光聚焦到科學(xué)的探究上，不僅為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)，也讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)活動證明了科學(xué)中的1+1不一定等于2，誘發(fā)了學(xué)生的思維能力，從而學(xué)會思維的方法。

二、問題引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生的思維

思維總是伴著問題而產(chǎn)生的。要激發(fā)學(xué)生的思維，就要給學(xué)生提供機(jī)會，當(dāng)我們面對一個(gè)問題時(shí)，先是檢索自己已有的知識，看能否對問題做出解釋，此時(shí)若無法做出解釋，說明起初的設(shè)想思維受阻需要立刻轉(zhuǎn)換思維方式，就會誘發(fā)激發(fā)學(xué)生換種思維去思考如何解決問題。

知識是思維的基礎(chǔ)，我們強(qiáng)調(diào)思維的同時(shí)，不能降低學(xué)生對基礎(chǔ)知識和基本技能掌握的要求。著名物理學(xué)家勞厄說過：“重要的不是獲取知識，而是發(fā)展思維能力?！笨茖W(xué)學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)是要教會學(xué)生運(yùn)用科學(xué)原理解決問題的能力。要注重培養(yǎng)學(xué)生勇于求索和大膽質(zhì)疑問難的精神。

例如：在八下第四章《滑動變阻器的使用》教學(xué)時(shí)，教師展示一個(gè)可以調(diào)節(jié)亮度的臺燈，并調(diào)節(jié)亮暗，教師接著提問：“在燈亮暗變化的過程中，電源電壓變了嗎？燈泡改變了嗎？”學(xué)生回答“都沒有變”。

教師接著追問：“那為什么燈泡的亮暗發(fā)生了變化？”

生：這是因?yàn)殡娐分械碾娏鞔笮”桓淖兞?/p>

教師：電路中的電流是怎么改變的？

學(xué)生：電路中的電阻改變了

教師：很好，那么電路中的電阻是如何改變的？你能不能設(shè)計(jì)出改變電燈亮度的電路？

（因?yàn)椴艑W(xué)過影響電阻大小的因素，學(xué)生馬上就會做出回答）

學(xué)生1：改變接入電路的電阻絲的長度（圖甲）

學(xué)生2：改變接入電路的電阻絲的圈數(shù)（將電阻絲纏繞在鉛筆上）（圖乙）

教師：你們覺得這兩種方案有什么共同點(diǎn)？

學(xué)生：都是改變了電阻絲接入電路的有效長度

教師出示滑動變阻器的實(shí)物圖，接著提問：“這個(gè)滑動變阻器如何接入電路呢？”

教師：變阻器上有幾個(gè)接線柱？實(shí)際應(yīng)用中該如何接線呢？

①“能否直接接ab或者cd兩個(gè)接線柱？”

②“如果要使滑片右移時(shí)接入電路的電阻增大，你可以如何接線？”

③“如果要使滑片左移時(shí)接入電路的電阻減小，你可以如何接線？”

④“你能總結(jié)出滑動變阻器接線的規(guī)律了嗎”

⑤你能利用所給的器材改變小燈泡的亮度嗎？

（器材：小燈泡、導(dǎo)線、電源、開關(guān)、滑動變阻器）

……

整個(gè)教學(xué)不僅以問題為起點(diǎn)，而且問題層層推進(jìn)，使整個(gè)環(huán)節(jié)收尾相接，環(huán)環(huán)相扣，思維步步深入，思維品質(zhì)步步提高，在不斷提出問題和解決問題的過程中，讓學(xué)生多角度多層的質(zhì)疑，加深了學(xué)生對知識的理解，同時(shí)開發(fā)和培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力。

三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)發(fā)展學(xué)生的思維

科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，只有通過實(shí)驗(yàn)，才能科學(xué)地了解世界、認(rèn)知世界、改造世界。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，其核心就是培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的積極思維。尤其是遇到問題時(shí)，如何利用科學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行問題的解決。教師要鼓勵學(xué)生仁者見仁，智者見智，不要輕易否定學(xué)生的觀點(diǎn)，打擊他們思考探求的積極性。

例如：《大氣壓》教學(xué)后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如何粗略估算大氣壓的值教學(xué)。

方案一：

1. 把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用一個(gè)橡皮帽封住注射器的小孔；2. 如圖3所示，用細(xì)尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與固定在墻上的彈簧測力計(jì)的掛鉤相連，然后水平向右慢慢地拉動注射器筒。當(dāng)注射器中的活塞剛開始移動時(shí)，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F；

3. 觀察并記錄注射器筒上所標(biāo)明的容積V，用刻度尺測出注射器的全部刻度長度L。

4. 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)方案，用測得和記錄的物理量計(jì)算大氣壓強(qiáng)

方案二：

A. 記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F，這就是大氣對吸盤的壓力。

B. 將蘸水的塑料掛衣鉤的吸盤放在光滑玻璃板上，用力擠壓吸盤。

C. 用彈簧測力計(jì)鉤著掛鉤緩慢向上拉，直到吸盤脫離玻璃板面。

D. 量出吸盤與玻璃板接觸面的直徑：計(jì)算出吸盤與玻璃板的接觸面積為S。

E. 根據(jù)p=F/S，計(jì)算出大氣壓的大小p。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅讓學(xué)生掌握知識，還要讓他們知道如何思維，雖然每位學(xué)生的思維角度不同，但他們在交流中互相得到啟發(fā)，還能學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。這樣就讓學(xué)生有了獨(dú)立思考問題與合作交流的機(jī)會，提高和發(fā)展了學(xué)生的思維，讓學(xué)生利用已有的知識創(chuàng)造性地解決問題，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生思維的廣闊性。

四、挖掘習(xí)題拓展學(xué)生的思維

科學(xué)教學(xué)不僅是教給學(xué)生已有的知識，而且要通過科學(xué)課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)、發(fā)展和訓(xùn)練學(xué)生的思維，在今后面臨新的問題時(shí)能找到解決問題的新思維和新方案。在平時(shí)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生“上課聽得懂，但是一做題又不懂”，究其原因其實(shí)就是思維缺乏靈活性。因此，在平時(shí)的教學(xué)過程中，教師要有目的地根據(jù)一道題巧做加工，讓學(xué)生在完成的過程中，提出自己新的問題或者思考，自己設(shè)計(jì)題目，讓其他同學(xué)進(jìn)行分析，進(jìn)而來增強(qiáng)思維發(fā)散和知識交叉，拓展學(xué)生思維的廣闊性和靈活性。

例如：如圖所示，小球放在光滑的墻角。已知地面水平，墻面豎直，球與墻面相互接觸，則下列關(guān)于小球受力情況的示意圖正確的是（ ）

好多學(xué)生在分析過程中誤把墻面考慮進(jìn)來，導(dǎo)致選錯(cuò)答案。因此，教師在分析講評中要多問幾個(gè)為什么，通過引導(dǎo)鍛煉學(xué)生的思維具體如下：

師：小球處在什么狀態(tài)？

生：靜止?fàn)顟B(tài)。

師：在什么情況下小球才能處于靜止?fàn)顟B(tài)呢？

生：不受任何外力或而立平衡的條件下。

師：該小球肯定是受力的，那么請大家分析以下小球的受力情況，找出平衡力并思考一下，那個(gè)答案符合題意。

好多學(xué)生找到小球受到了支持力、重力和墻面的對它的壓力，也只知道了重力和支持力是一對平衡力，但怎么也找不到壓力的平衡力。

……

整個(gè)過程不僅讓學(xué)生對所學(xué)的知識進(jìn)行了整理、應(yīng)用，同時(shí)對學(xué)生的思維能力有效拓展，提高了學(xué)生在今后生活中面對新問題時(shí)，引起學(xué)生思考的波瀾，能有效的進(jìn)行思維轉(zhuǎn)化，即把所需要解決的問題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解決的問題。

當(dāng)然，培養(yǎng)思維的方法還有很多，比如類比思維、抽象思維、聯(lián)想思維、邏輯思維、逆向思維、創(chuàng)造性思維等，甚至是綜合性思維，都需要我們在平時(shí)的教學(xué)中結(jié)合相應(yīng)的知識內(nèi)容，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，不斷慢慢培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

總之，要培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，要求教師把知識作為過程而不是結(jié)果教給學(xué)生，為學(xué)生的思維發(fā)展創(chuàng)造良好的思維環(huán)境。思維能力不可能憑空培養(yǎng)，必須以知識學(xué)習(xí)為載體，我們要在新一輪課程改革的過程中不斷加強(qiáng)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。正如愛因斯坦所說“學(xué)習(xí)知識要思考、思考、再思考，我就是靠這個(gè)學(xué)習(xí)方法成為科學(xué)家的?！蔽覀円ㄟ^知識的教學(xué)幫助學(xué)生在自主探究和合作交流的過程中注重發(fā)展學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，提高課堂效率。

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（作者單位：浙江省海寧市教研室 314400；浙江省海寧二中 314400）