在科學(xué)探究中促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展

李飛

[摘 要]科學(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的外在形式，學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展是科學(xué)學(xué)習(xí)的核心目標(biāo)?？茖W(xué)探究中，注重學(xué)生思維的訓(xùn)練，對(duì)促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展、科學(xué)素養(yǎng)的形成至關(guān)重要。教師要將學(xué)生思維方法的習(xí)得、思維能力和品質(zhì)的培養(yǎng)滲透于科學(xué)探究活動(dòng)的始終，在設(shè)計(jì)方案中，提升學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性;在實(shí)踐操作中，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性;在分析數(shù)據(jù)中，提升學(xué)生思維的系統(tǒng)性;在強(qiáng)化說理中，發(fā)展學(xué)生思維的批判性。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)教學(xué);科學(xué)思維;科學(xué)探究

[中圖分類號(hào)] G623.6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1007-9068（2019）15-0078-02

科學(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的外在形式，學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展是科學(xué)學(xué)習(xí)的核心目標(biāo)。提出問題、做出假設(shè)、制定計(jì)劃、收集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評(píng)價(jià)等探究環(huán)節(jié)，離不開學(xué)生科學(xué)思維的參與，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)涉及多個(gè)科學(xué)思維方法。只有充分運(yùn)用這些思維方法，在演繹、歸納、整理中理性思考，學(xué)生的科學(xué)思維才能逐漸形成與發(fā)展。

一、在設(shè)計(jì)方案中，提升思維的嚴(yán)謹(jǐn)性

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是科學(xué)探究活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，是將頭腦中內(nèi)在的想法顯性化，并嘗試進(jìn)行程序化的假設(shè)過程。探究前的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、制定方案往往比動(dòng)手實(shí)驗(yàn)更能啟迪和培養(yǎng)學(xué)生的思維。受知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不足和身心發(fā)展不夠成熟的限制，學(xué)生考慮問題往往缺乏周密性，解決問題的方法往往粗糙、片面、缺乏科學(xué)性。因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生在探究前進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，做到合理有序、方法得當(dāng)、考慮周密、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，減少和避免學(xué)生觀察與實(shí)驗(yàn)的隨意性、盲目性。如實(shí)驗(yàn)的目的、變量的控制、操作的步驟、應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)等，教師可先讓學(xué)生充分思考和討論，必要時(shí)及時(shí)介入，通過生生之間、師生之間開展全面、多向的交流與討論，使學(xué)生思維碰撞出火花，逐步完善設(shè)計(jì)方案。

例如，蘇教版四年級(jí)上冊(cè)《冷熱和溫度》一課的教學(xué)重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生通過連續(xù)測量一杯熱水的溫度，發(fā)現(xiàn)熱水變涼過程中溫度變化的規(guī)律。如果教師直接把測量的方法、步驟、注意事項(xiàng)等告知學(xué)生，讓學(xué)生按部就班地操作，教學(xué)過程不但清晰快捷，而且教學(xué)任務(wù)也能順利完成。但如此一來，學(xué)生只是機(jī)械地操作，缺乏思維的參與和訓(xùn)練。所以，教學(xué)中，教師要圍繞測量水溫的任務(wù)，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行以下思考與交流。

1.想一想，測量中需要哪些器材？

2.使用溫度計(jì)測量要注意什么？有什么辦法能把溫度計(jì)給固定住？

3.間隔多長時(shí)間測一次？怎樣計(jì)時(shí)？什么時(shí)候做第一次記錄？

缺乏思維的參與，探究往往只能停留在操作層面。通過思考、討論、交流，學(xué)生逐步完善實(shí)驗(yàn)方案，思維始終參與其中，并且朝著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、周密的方向發(fā)展。

二、在實(shí)踐操作中，培養(yǎng)思維的深刻性

學(xué)生的思維發(fā)展是由具體形象思維逐步向抽象邏輯思維過渡的。據(jù)此，學(xué)生通過親歷探究活動(dòng)、實(shí)踐操作獲取感性認(rèn)知、直接經(jīng)驗(yàn)，再經(jīng)過分類、類比、推理、抽象、概括等思維過程深化認(rèn)知。這既有利于科學(xué)概念的形成，又有利于拓展思維的廣度和深度。

例如，教學(xué)蘇教版五年級(jí)上冊(cè)《簡單電路》時(shí)，教師給學(xué)生提供了1節(jié)干電池、1顆小燈泡、2根導(dǎo)線，讓學(xué)生采用試碰法，使小燈泡亮起來，并準(zhǔn)確畫下線路連接方法，比比看誰的方法多。課堂上，學(xué)生興趣盎然，忙得不亦樂乎，點(diǎn)亮燈泡的興奮得跳起來，尚未點(diǎn)亮燈泡的急得滿頭汗。操作結(jié)束后，教師收集各小組的線路圖，全部呈現(xiàn)在黑板上，引導(dǎo)學(xué)生觀察探討燈泡亮起來的規(guī)律。學(xué)生經(jīng)過觀察、比較、分析、概括等一系列思維活動(dòng)，達(dá)成了只有讓電流從正極通過負(fù)極形成一個(gè)完整的電路，小燈泡才能亮起來的共識(shí)。

以上案例中，教師充分發(fā)揮學(xué)生樂于探究、喜愛動(dòng)手的特點(diǎn)，讓學(xué)生在動(dòng)手操作中尋找點(diǎn)亮小燈泡的方法，并通過畫圖這種使思維可視化的手段，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比較、分類、分析、概括等思維訓(xùn)練，探究科學(xué)規(guī)律。

三、在分析數(shù)據(jù)中，提升思維的系統(tǒng)性

信息和數(shù)據(jù)是科學(xué)實(shí)證的重要依據(jù)。學(xué)生在獲得相關(guān)實(shí)驗(yàn)信息和數(shù)據(jù)之后，需要進(jìn)行梳理分析，做出判斷，得出結(jié)論。在這個(gè)過程中，學(xué)生將綜合運(yùn)用信息和數(shù)據(jù)，基于理性分析，經(jīng)歷思維批判，將直覺概念上升為科學(xué)概念。

例如，教學(xué)蘇教版四年級(jí)下冊(cè)《小車的運(yùn)動(dòng)》一課時(shí)，教師組織學(xué)生做“拉力大小與小車運(yùn)動(dòng)快慢的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，并把各小組測量的數(shù)據(jù)匯總在一張表上，如下表：

從表中來看，大多數(shù)小組完成了3次實(shí)驗(yàn)，第1組和第2組分別完成了4次和5次實(shí)驗(yàn)，第4組只完成了兩次實(shí)驗(yàn)。學(xué)生動(dòng)手能力和合作效能不同，小組之間的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度有所差異，出現(xiàn)這樣的情況也屬正常。如果僅從追求結(jié)果的角度出發(fā)，學(xué)生憑借該表數(shù)據(jù)獲得“拉力越大，小車運(yùn)動(dòng)越快”的結(jié)論是沒有問題的?？墒侨绻麖呐囵B(yǎng)學(xué)生思維系統(tǒng)性的層面出發(fā)，表中的數(shù)據(jù)還有待分析。教師引導(dǎo)學(xué)生從以下角度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：

師：請(qǐng)仔細(xì)觀察匯總表，你覺得哪個(gè)小組的數(shù)據(jù)比較有說服力？為什么？

生1：我覺得第2組的數(shù)據(jù)有說服力，因?yàn)樗麄儨y量了5次，有5個(gè)數(shù)據(jù)，其他組的數(shù)據(jù)沒有他們多。

生2：獲得的數(shù)據(jù)越多，越有說服力。

師：我非常贊同你的觀點(diǎn)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)次數(shù)越多越接近事實(shí)。從第2組的數(shù)據(jù)中，我們能得出什么結(jié)論？

生3：拉力越大，小車運(yùn)動(dòng)就越快。

師：要是只憑第2組的數(shù)據(jù)得出結(jié)論，你們認(rèn)為科學(xué)嗎？

生4：我認(rèn)為不科學(xué)，第2組的數(shù)據(jù)僅僅是他們這個(gè)小組測到的結(jié)果。

師：你的意思是第2組的數(shù)據(jù)只能代表他們組的結(jié)果，只看一個(gè)小組的數(shù)據(jù)，比較片面是嗎？

生4：是的，數(shù)據(jù)還是不夠多。

師：應(yīng)該怎么辦呢？

生4：每一組的數(shù)據(jù)都要看。

生5：如果每一組的數(shù)據(jù)都能證明“拉力越大，小車運(yùn)動(dòng)越快”，說明這個(gè)結(jié)論是科學(xué)的。

師：你們同意嗎？

生：同意。（多數(shù)學(xué)生點(diǎn)頭示意）

師：好。請(qǐng)你們觀察全部數(shù)據(jù)，看看是不是每個(gè)小組的數(shù)據(jù)都能證明“拉力越大，小車運(yùn)動(dòng)越快”的結(jié)論。

（學(xué)生再次觀察數(shù)據(jù)，一致同意拉力的大小與小車運(yùn)動(dòng)的快慢有重要的關(guān)系）

接下來，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行組間數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ?。如小車?個(gè)墊圈時(shí)各個(gè)小組的數(shù)據(jù)是4.0、4.1、4.1、3.6、3.1、4.3、4.2、3.1，每一組的數(shù)據(jù)有所不同，這再一次引發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)差異原因的思考。通過交流，學(xué)生從主觀和客觀兩方面尋找導(dǎo)致差異的原因，意識(shí)到實(shí)驗(yàn)需要精益求精，應(yīng)積極思考如何為結(jié)論提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。

縱橫對(duì)比數(shù)據(jù)，多角度地分析數(shù)據(jù)，培養(yǎng)了學(xué)生尊重事實(shí)的意識(shí)，使學(xué)生考慮問題、解決問題的思維朝著系統(tǒng)、全面的方向發(fā)展。

四、在強(qiáng)化說理中，發(fā)展思維的批判性

語言是思維的工具，是思維的外殼。加強(qiáng)科學(xué)課堂的語言訓(xùn)練，特別是說話有理有據(jù)的訓(xùn)練，是發(fā)展學(xué)生思維嚴(yán)密性、批判性的有效途徑。例如，教學(xué)蘇教版六年級(jí)上冊(cè)《蠟燭的變化》一課時(shí)，在學(xué)生做完加熱白糖的實(shí)驗(yàn)后，師生進(jìn)行了如下對(duì)話：

師：白糖最后變成了黑色的物質(zhì)，那它還是白糖嗎？

（學(xué)生稍許沉默，接著三三兩兩地開始輕聲討論，教師靜靜地等待）

生1：我覺得還是白糖。

師：為什么你這樣認(rèn)為？

生2：雖然加熱時(shí)間長了，白糖顏色發(fā)生了變化，但白糖還是白糖。

生3：我也覺得是白糖。

師：說說你的理由。

生3：我們加熱白糖時(shí)并沒有添加其他物質(zhì)，雖然白糖由白色變成黑色，但糖還是原來的糖，這個(gè)沒有變。

師：你們不但說出了自己的判斷，還講出了判斷的理由和依據(jù)，這非常好！說話有理有據(jù)，才能讓人信服。

生4：老師，我認(rèn)為加熱后白糖就不是白糖了。

師：你的理由和依據(jù)又是什么呢？

生4：我偷偷嘗了下，它是苦的，而白糖是甜的，味道不一樣了。

（教師點(diǎn)頭表示贊許）

生5：我也認(rèn)為不是白糖了。大家想想，水變成冰，冰還能變成水，但是白糖加熱到最后發(fā)黑了，不能變回白糖了。

師：（豎起大拇指）你都會(huì)列舉水的形態(tài)變化來佐證自己的觀點(diǎn)了，了不起！

生6：我也認(rèn)為那不是白糖。肉燒焦了就不能吃了，它里面的蛋白質(zhì)成分也會(huì)發(fā)生改變。同理，白糖燒焦后，成分發(fā)生了改變，不再是白糖了。

學(xué)生通過擺事實(shí)、講道理，逐漸明白白糖加熱到最后的物質(zhì)從顏色、氣味、味道等都有別于白糖，變成了其他物質(zhì)。

問題的拋出，引發(fā)了學(xué)生的思維沖突。學(xué)生輕聲討論時(shí)，教師不打斷，不著急，給予他們充足的時(shí)間進(jìn)行思維碰撞。在交流中，教師通過“為什么你這樣認(rèn)為”“說說你的理由和依據(jù)”等問題，引導(dǎo)學(xué)生利用證據(jù)思維，有條理地對(duì)自己的結(jié)論進(jìn)行闡釋。長此以往，學(xué)生的證據(jù)意識(shí)會(huì)不斷增強(qiáng)，批判性思維能力也會(huì)進(jìn)一步提升。

總之，教師要借助科學(xué)探究這一“腳手架”，在探究活動(dòng)的各個(gè)要素和環(huán)節(jié)中挖掘思維訓(xùn)練的點(diǎn)，拓寬思維發(fā)展的面，滲透思維方法的訓(xùn)練，逐步提升學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)，助推學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。

（特約編輯 木 清）