體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)，發(fā)展科學(xué)思維

甄奕

科學(xué)是什么？科學(xué)首先是一個(gè)實(shí)證的系統(tǒng)，可以通過(guò)證實(shí)的方法來(lái)得出結(jié)果，而且可以重復(fù)多次，是可檢驗(yàn)的。其次，科學(xué)的結(jié)論是符合邏輯的，可以通過(guò)推理的方法得出結(jié)論。此外，科學(xué)的結(jié)論是有局限性的，隨著時(shí)間的推移，其結(jié)論也是可以改變的。

小學(xué)科學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)性課程，應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)科學(xué)的這些本質(zhì)特征。科學(xué)探究的過(guò)程能夠反映出科學(xué)的本質(zhì)，可以作為科學(xué)學(xué)習(xí)的一種方法，但是，科學(xué)探究和課堂教學(xué)之間有些地方存在著一定的矛盾或沖突。像科學(xué)家一樣進(jìn)行探究，需要充足的時(shí)間，需要豐富的知識(shí)儲(chǔ)備，因此，在科學(xué)課堂上采取探究教學(xué)容易帶來(lái)一些問(wèn)題：教學(xué)活動(dòng)盲從于形式，為了探究而探究，忽視了科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)思維?？茖W(xué)思維是指用科學(xué)的方法進(jìn)行思維，尊重事實(shí)，遵循邏輯推理?？茖W(xué)探究的過(guò)程就是用科學(xué)的思維方式獲取知識(shí)的過(guò)程，科學(xué)探究和科學(xué)思維是無(wú)法分割的，科學(xué)思維是科學(xué)探究的靈魂。科學(xué)教學(xué)要體現(xiàn)科學(xué)的本質(zhì)特征，無(wú)論探究的形式如何，都必須以科學(xué)思維為核心，把對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)貫穿在探究活動(dòng)的全過(guò)程。

如何在教學(xué)中滲透科學(xué)思維，讓學(xué)生掌握必備的科學(xué)概念，提高探究能力，發(fā)展科學(xué)精神，進(jìn)而提高科學(xué)思維能力？我主要從三個(gè)方面入手：一是要培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí);二是要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證精神;三是要培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。

在提問(wèn)與假設(shè)中培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)

科學(xué)是在不斷提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的循環(huán)往復(fù)中前進(jìn)的。一個(gè)人善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、能夠提出有價(jià)值的問(wèn)題，是具有科學(xué)思維的一種表現(xiàn)。學(xué)生有了問(wèn)題，才會(huì)思考，也才會(huì)主動(dòng)參與探究，學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)就是科學(xué)思維中那塊可以“激起千層浪”的“石頭”。

1.讓學(xué)生學(xué)會(huì)提出科學(xué)性的問(wèn)題

教學(xué)中，許多老師在一定程度上也能重視學(xué)生問(wèn)題意識(shí)的培養(yǎng)，學(xué)生也會(huì)在教師的啟發(fā)下提出一些問(wèn)題，但是學(xué)生提出的問(wèn)題中，有相當(dāng)一部分不適合他們探究，或根本沒(méi)有科學(xué)探究的意義?？茖W(xué)課堂上的研究問(wèn)題必須具有科學(xué)性，而且是具體的、明確的、可以探究的科學(xué)問(wèn)題。學(xué)生思考后提出的科學(xué)問(wèn)題一般可以分成三類(lèi)：

第一類(lèi)是“是什么”的問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題屬于知識(shí)性的，查閱資料就能獲得答案，比較簡(jiǎn)單，如“什么是太陽(yáng)能”“什么是磁鐵”“消化器官有哪些”等。

第二類(lèi)是“為什么”的問(wèn)題，如“太陽(yáng)能為什么是新能源的代表”“磁鐵為什么能夠吸起一些金屬”“消化器官為什么能分解食物”。這類(lèi)問(wèn)題需要進(jìn)行一番思考和實(shí)踐后才能回答，答案稍微復(fù)雜一些。

第三類(lèi)是“怎么樣”的問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題探究性比較強(qiáng)，如“怎樣能利用太陽(yáng)能”“不同大小磁鐵的磁性一樣嗎”“消化器官是怎樣消化食物的”等。這類(lèi)問(wèn)題一般需要通過(guò)探究才能有答案，適合小學(xué)生開(kāi)展活動(dòng)進(jìn)行研究。

培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，就是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)提出可以引發(fā)探究活動(dòng)的問(wèn)題。明確、科學(xué)的問(wèn)題，直接指向一節(jié)課的核心概念，從而保證探究活動(dòng)的方向性、有效性。如在《怎樣得到更多的光和熱》一課中，學(xué)生通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)是地球最大的光源和熱源，而光照會(huì)帶來(lái)熱量。教師可以設(shè)置這樣的情境：炎炎夏日，你會(huì)選擇哪件衣服穿呢？然后用課件展示出5種不同顏色的上衣（材質(zhì)大小相同），引發(fā)學(xué)生思考選哪件衣服。學(xué)生會(huì)初步嘗試進(jìn)行解釋?zhuān)處燀槃?shì)引導(dǎo)他們提出探究問(wèn)題：哪種顏色更吸熱？讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)提出有價(jià)值的問(wèn)題，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的關(guān)鍵一步。

2.讓學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行合理假設(shè)

在科學(xué)探究活動(dòng)中，提出問(wèn)題之后的假設(shè)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，科學(xué)發(fā)展史中無(wú)數(shù)的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明都來(lái)源于大膽假設(shè)。提出假設(shè)的過(guò)程，有利于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。在教學(xué)中，教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生圍繞問(wèn)題調(diào)動(dòng)已有經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)出自己的猜想。但在實(shí)際教學(xué)中，我們常常發(fā)現(xiàn)，一些教師只注重學(xué)生的“猜”，而忽略了學(xué)生的“想”。猜想不是瞎猜，它是有根有據(jù)地作出判斷。學(xué)生作出的假設(shè)，必須聯(lián)系自己已有的一些生活經(jīng)驗(yàn)或前概念，不能隨意地猜。有了經(jīng)過(guò)深入思考之后的假設(shè)，學(xué)生在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中會(huì)更加投入，因?yàn)樗麄冃枰獙で笞C據(jù)支持自己的假設(shè)。

在前面的案例中，當(dāng)完成探究不同顏色吸熱能力的分組實(shí)驗(yàn)再匯報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，顏色不同的卡紙溫度不同，因此可以得出結(jié)論：顏色與吸收熱量的能力有關(guān);黑色吸熱能力最強(qiáng)，白色吸熱能力最差，而紅、藍(lán)、綠的吸熱能力相近。他們還會(huì)發(fā)現(xiàn)，盡管每個(gè)組都得出了這樣的結(jié)論，但是組與組之間的數(shù)據(jù)并不相同，甚至有較大的差距，于是產(chǎn)生了新的問(wèn)題：為什么同樣顏色的卡紙吸熱能力會(huì)不同呢？此時(shí)，教師應(yīng)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行假設(shè)：卡紙吸熱能力可能與測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)？可能與測(cè)量的方法有關(guān)？通過(guò)嚴(yán)格的控制變量的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，剛才的很多假設(shè)是不成立的。他們進(jìn)一步觀察后，發(fā)現(xiàn)每個(gè)組擺放卡紙的角度不相同。那么，是不是光照的角度也會(huì)決定吸收熱量的多少呢？這又引發(fā)了新的話題，學(xué)生開(kāi)始又一輪的探究，他們有了剛才的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，很容易設(shè)計(jì)出“改變光照角度，保持其他條件不變”的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，然后選擇同一張卡紙，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

作出假設(shè)不是一種形式，它是一種將認(rèn)識(shí)由已知推向未知，進(jìn)而變未知為已知的思維過(guò)程，也是促使學(xué)生有效思考的必要途徑。

在驗(yàn)證中培養(yǎng)實(shí)證精神

實(shí)證是科學(xué)的重要本質(zhì)特征。實(shí)證既說(shuō)明科學(xué)的結(jié)論必須靠真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，也說(shuō)明科學(xué)的結(jié)論經(jīng)得起重復(fù)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，無(wú)論是接受還是反駁一種科學(xué)結(jié)論，都應(yīng)該有證據(jù)的支持。在引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)中，教師要努力使實(shí)證意識(shí)在他們的腦海中生根發(fā)芽。

1.引導(dǎo)學(xué)生重視客觀事實(shí)

小學(xué)生容易被自己的意志所左右，以自己的思維去審視判斷客觀世界。在教學(xué)中，教師必須引導(dǎo)學(xué)生在提出科學(xué)性問(wèn)題之后，以實(shí)證的精神去解決問(wèn)題。

曾聽(tīng)過(guò)一節(jié)《磁鐵的兩極》，課堂上學(xué)生興致勃勃地用掛曲別針的方式來(lái)研究條形磁鐵上磁性最強(qiáng)的部分。在匯報(bào)環(huán)節(jié)，每個(gè)組的學(xué)生都得出了越靠近磁鐵兩端，掛的曲別針就越多，說(shuō)明磁鐵的兩端磁性最強(qiáng)這樣的結(jié)論。在演示匯報(bào)時(shí)出現(xiàn)了問(wèn)題：有些組懸掛曲別針的方式和其他組不一樣，本應(yīng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)和別的組有較大的差異，但是他們匯報(bào)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻與其他組驚人的一致。我仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)學(xué)生記錄本上有不少涂改痕跡。在后面的分組實(shí)驗(yàn)中，我留意觀察了一個(gè)“制造巧合”的小組，發(fā)現(xiàn)記錄的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前就“利索”地將數(shù)據(jù)填寫(xiě)完畢了，令人哭笑不得。這種對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)任意處理、任憑錯(cuò)誤數(shù)據(jù)出現(xiàn)的現(xiàn)象在科學(xué)課上很常見(jiàn)，學(xué)生看似順暢的探究活動(dòng)、探究結(jié)果的背后，實(shí)際反映了他們探究活動(dòng)的隨意性。學(xué)生不具備實(shí)證精神，這才是最可怕的。

我們不難發(fā)現(xiàn)，在分組實(shí)驗(yàn)中，那些揣測(cè)老師心理、參照別組數(shù)據(jù)、猜想正確結(jié)論而放棄科學(xué)事實(shí)的學(xué)生，很多是由于不愿因結(jié)論的差異而“影響本組的榮譽(yù)”，或者對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)操作沒(méi)有信心，最后選擇趨附于其他組的觀點(diǎn)。所以，在科學(xué)探究中教師要引導(dǎo)學(xué)生重視客觀事實(shí)，而不是以“正確答案”作為標(biāo)準(zhǔn)。

2.以實(shí)證精神引領(lǐng)探究活動(dòng)

在教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證精神，應(yīng)關(guān)注以下三個(gè)方面：

第一，設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)的材料。

在課前，教師應(yīng)該準(zhǔn)備合理的、可靠的、有結(jié)構(gòu)的探究材料，探究材料并不是越多越好，教師要從學(xué)生的角度思考：這些材料如果由學(xué)生準(zhǔn)備，大概需要多長(zhǎng)時(shí)間？怎樣的探究步驟比較合理？操作中可能會(huì)遇到哪些問(wèn)題？等等。對(duì)于這些問(wèn)題要做到心中有數(shù)，盡量確保每個(gè)教學(xué)步驟有精確的材料作支持，這樣才可以避免學(xué)生因?yàn)椴牧系恼`差而造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異。

第二，創(chuàng)設(shè)平等交流的課堂氛圍，關(guān)注不同的聲音。

學(xué)生通過(guò)合作完成任務(wù)，應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)傾聽(tīng)他人的意見(jiàn)和想法，學(xué)會(huì)相互尊重、贊賞、客觀評(píng)價(jià)。在課堂上，我們欣賞那些表達(dá)流暢、表現(xiàn)出色的學(xué)生時(shí)，不能忽視學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生，并要有意識(shí)地給他們展示的空間，用由淺入深的問(wèn)題引導(dǎo)他們思考和探究，增強(qiáng)他們的自信心。

第三，引導(dǎo)學(xué)生用證據(jù)說(shuō)話，必要時(shí)重新操作。

學(xué)生所做的匯報(bào)，有可能是實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果，也有可能人云亦云，因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去說(shuō)明結(jié)論是如何得出的。在探究“影響擺的快慢的因素”活動(dòng)中，學(xué)生特別容易想當(dāng)然地隨意修改數(shù)據(jù)。教師在聽(tīng)取匯報(bào)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意引導(dǎo)學(xué)生思考：你們剛才是怎么做的，能否給我們?cè)傺菔疽幌?？你們?yōu)槭裁凑J(rèn)為這個(gè)條件會(huì)影響擺的快慢？你們剛才觀測(cè)的數(shù)據(jù)是什么？這些數(shù)據(jù)說(shuō)明了什么？引導(dǎo)學(xué)生將結(jié)論與實(shí)際的操作結(jié)果聯(lián)系在一起，引導(dǎo)他們認(rèn)識(shí)到結(jié)論的得出必須以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為證據(jù)，幫助他們形成實(shí)證的習(xí)慣，培養(yǎng)他們的實(shí)證精神。

在邏輯推理訓(xùn)練中培養(yǎng)理性思維

科學(xué)的結(jié)論應(yīng)當(dāng)經(jīng)得起實(shí)證的檢驗(yàn)，也經(jīng)得起邏輯的檢驗(yàn)。讓學(xué)生在探究過(guò)程中通過(guò)邏輯推理、總結(jié)、驗(yàn)證并形成科學(xué)概念，可以培養(yǎng)他們的理性思維，使邏輯推理內(nèi)化為思維方式。

如《種子的構(gòu)造》一課，教師可引導(dǎo)學(xué)生觀察蠶豆、花生、玉米等6種植物的種子并思考：這些種子的內(nèi)部是什么樣的？都有什么？有哪些相似之處？在明確的觀察目的指引下，學(xué)生用指甲撕、用牙簽挑、用鑷子剝、用放大鏡觀察。學(xué)生觀察到真實(shí)的種子內(nèi)部構(gòu)造時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種探究的欲望，能夠發(fā)現(xiàn)平時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的東西，觀察的收獲會(huì)更大。種子內(nèi)部是什么樣的？它們的構(gòu)造一樣嗎？有哪些相同的地方？有哪些不同的地方？當(dāng)學(xué)生有了新的發(fā)現(xiàn)時(shí)，也正是他們最想表達(dá)的時(shí)候。此時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)將種子的內(nèi)部構(gòu)造及相同點(diǎn)、不同點(diǎn)記錄下來(lái)，并給予適當(dāng)?shù)墓膭?lì)和幫助。有了觀察記錄的信息作為證據(jù)，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生匯報(bào)交流，總結(jié)歸納不同植物種子的相同和不同之處，從而獲得結(jié)論。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)6粒種子盡管顏色、大小不同，但是它們的內(nèi)部構(gòu)造一樣：都有種皮，內(nèi)部都有“肥厚的豆瓣”——子葉，“豆瓣”上有胚根和胚芽。教師可以讓學(xué)生先用自己的語(yǔ)言描述種子內(nèi)部各部分的樣子，形容其特點(diǎn)，猜想其作用，再用科學(xué)的名稱(chēng)來(lái)統(tǒng)一規(guī)范。學(xué)生從之前猜想種子的內(nèi)部構(gòu)造，到真實(shí)觀察后歸納得出結(jié)論，逐步建構(gòu)了科學(xué)概念。

在歸納的過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)玉米的種子與其他植物的種子內(nèi)部構(gòu)造不一樣，不容易區(qū)分——玉米的胚根、胚芽連在一起，像一根光滑粗短的針。玉米的單子葉構(gòu)造與其他種子不同，給學(xué)生的慣性思維造成阻礙，他們希望找到兩片肥厚的子葉、清晰的胚根、胚芽，而把玉米種子剝得七零八落、無(wú)法再觀察。針對(duì)這種情況，教師可以借助玉米種子構(gòu)造圖的課件，讓學(xué)生觀察玉米種子上半部分是胚芽、下半部分是胚根等，了解玉米種子的內(nèi)部構(gòu)造以及單子葉植物的特點(diǎn)。

歸納，是指從許多個(gè)別的事物中概括出一般性概念、原則或結(jié)論的思維方法。在前述教學(xué)案例中，學(xué)生通過(guò)一定量的實(shí)物解剖和觀察，歸納總結(jié)出種子的內(nèi)部構(gòu)造特征。通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生從眾多個(gè)例中歸納出種子構(gòu)造的概念，發(fā)現(xiàn)了不同于一般種子的特別種子，進(jìn)而進(jìn)行新一輪的推理，符合原有條件的歸為一類(lèi)，不符合原有條件的歸為另一類(lèi)。通過(guò)歸納和推理，學(xué)生將種子的構(gòu)造分為兩類(lèi)，建立了單子葉植物和雙子葉植物的概念。

《種子的構(gòu)造》一課的教學(xué)過(guò)程是精心預(yù)設(shè)的，教師通過(guò)不斷追問(wèn)和質(zhì)疑，讓學(xué)生在邏輯推理的過(guò)程中，認(rèn)識(shí)到原有認(rèn)知的錯(cuò)誤，進(jìn)行深入的思考，提高了邏輯推理能力。