培養(yǎng)科學思維，提升核心素養(yǎng)

樊 健

（江蘇省啟東市海工小學 江蘇南通 226200）

2017年起，《義務教育小學科學課程標準》將小學科學課列為與語文、數(shù)學同等重要的“基礎性課程”，要求學校與教師將科學教育教學貫穿整個小學教學過程，與此同時，加強對科學這一門課程的教學力度與教學質量，有意識地從小培養(yǎng)學生的科學思維，提升學生的科學核心素養(yǎng)，這既是落實《全民科學素質行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）》的重要目標之一，也是為我國走科學創(chuàng)新發(fā)展之路儲備力量的必然要求。為了更好地實現(xiàn)這一教學目的，教師要充分發(fā)揮好科學學科的特點，以科學課堂為陣地，以教材內容為載體，向學生詮釋科學思維的真諦與內涵，采取豐富多樣的方式來培養(yǎng)學生的科學思維。

一、以科學課堂為陣地，詮釋科學思維的真諦與內涵

1.科學思維的邏輯性，核心素養(yǎng)的條理性

小學生當前是以感性思維為主，強調具體的、生動的、形象的認知方式。而科學精神強調要透過現(xiàn)象看到本質，通過表象看到內在，在發(fā)散性思考、無規(guī)則思考的路徑中，慢慢地培養(yǎng)思維的邏輯性，提升科學核心素養(yǎng)的條理性。以蘇教版小學科學一年級上冊第二單元“用感官觀察”為例，這個單元向學生們介紹了感官認知法——眼睛看、耳朵聽、鼻子嗅、舌頭嘗、用皮膚去感覺，教材中還以如何挑選西瓜來舉例于生活中如何動用多種感官來認識事物。在學習這堂課之前，如果教師問學生對于某樣事物的評價，絕大部分學生的答案都關注于局部且突出第一反應。比如問學生“這個西瓜怎么樣？”大部分回答都是“個頭好大/小”“吃著好/不甜”“果肉好/不紅”“瓜皮好/不綠”等，而在學習了“用感官觀察”這個單元以后，教師就可以啟發(fā)學生試著從多個角度，按照特定順序來進行事物的描述。當學生在日常觀察和作答時，有了“順序”“標準”這些概念，其思維路徑就會有條理，而不是雜亂無序，隨心隨意。

2.科學思維的方法性，核心素養(yǎng)的探究性

仍然以上面評價西瓜為例，在“用感官觀察”這堂課學習之前和學習之后，學生有一個比較明顯的變化就是有了“方法”這個概念和認知，不論是課程前半部分用感官來觀察，還是后半部分用各種工具來觀察，學生都會意識到觀察與認識陌生的事物，是要有方法的，而不是隨機隨意的，這就是教師在科學課堂上要培養(yǎng)學生的科學思維的方法性，通過教會學生若干種科學的方法，讓學生們認識到“巧借于物”，在方法的指引下去提高科學核心素養(yǎng)的探究性。在蘇教版小學科學一年級上冊第二單元“用感官觀察”中，教材還向學生舉例說明用耳朵聽和用聽診器聽的區(qū)別，通過這個例子也能夠使學生非常直接地發(fā)現(xiàn)，同樣是“聽”，除了用耳朵聽，還可以用包括聽診器在內的其他聽類工具，而且用聽診器能夠聽到的聲音更多，聽診器的使用范圍更大。借此機會，教師可以進一步向學生解釋，在觀察自然、探索自然的過程中，還有非常多的工具與方法等待學生去“解鎖”，這時候學生探索欲望和熱情就會再一次被更好地激發(fā)（因為學生知道有外力的輔助與支持）出來，其自主探究性就會更強。

3.科學思維的歷史性，核心素養(yǎng)的求真性

隨著科學技術的不斷進步，人類探索未知領域所得出的結論，也會持續(xù)變化。教師可以借助科學課堂來培養(yǎng)和提高學生核心素養(yǎng)的求真性，通過教會學生掌握科學的方法，學習科學知識來培養(yǎng)真理面前人人平等的意識。以蘇教版小學科學六年級上冊第四單元“探索宇宙”為例，在“太陽系大家族”中，教材向學生們介紹了八顆行星，但其實在教師還是學生的年代，人們認為太陽系中是有“九大行星”，直到2006年8月24日，國際天文學聯(lián)合會通過決議，重新確立了行星的概念，將冥王星定義為矮行星，從此太陽系才從“九大行星”變成了“八大行星”[1]，人們對于冥王星認識的變化，其實就體現(xiàn)了對真知的尊重和求索。求真性貫穿和滲透在科學課程的始終，學生們能夠在學習中逐漸意識到并慢慢地自我強化。

4.科學思維的實踐性，核心素養(yǎng)的應用性

辯證唯物主義指出“實踐是檢驗真理的唯一標準”，這體現(xiàn)了科學思維的實踐性，即，不僅要認識科學，尊重科學，求取科學，還要運用科學，用科學知識來服務生活，解決生活中的各種問題，這也是教師在科學課堂上要提升學生科學核心素養(yǎng)中的應用性，培養(yǎng)運用科學的思維方式認識事物、解決問題、規(guī)范行為的能力。以蘇教版小學科學二年級下冊第四單元“打開工具箱”中的第十二課“做個小溫室”為例，教師在這節(jié)課中可以小溫室為載體，帶領學生來認識溫室的結構和功能、設計并制作小溫室、探究小溫室的作用，通過這種將工程實踐和科學探究有機結合在一起的課程，使學生自然而然地從理論認識進階到生活運用，促進動手能力得到很好的鍛煉。這對于培養(yǎng)學生學習了科學知識后，主動地于生活中去運用有非常好的示范作用。

二、以科學內容為載體，培養(yǎng)學生思維的科學與理性

1.觀察記錄教學法

觀察記錄教學法，指的是教師指導學生通過數(shù)據(jù)記錄、現(xiàn)象描繪、過程追蹤、前后對比的方式來學習科學知識，培養(yǎng)科學思維，提升核心素養(yǎng)。以蘇教版小學科學二年級上冊第一單元“關心天氣”為例，教師可以一周為一個周期，即當堂課之后的下一堂課，作為觀察記錄的周期，每天三個點——早晨、中午、晚上，讓學生根據(jù)自己方便的時間，自由地選擇具體測量時間點，連續(xù)七天，每天三次。其一是借助溫度計來測量，并記錄下具體的數(shù)字。其二是感官感知，用簡單符號、繪畫、文字的形式來描述當時的體感感受。其三是收看天氣預報，將天氣預報的內容進行簡單的摘要。一周之后，將以上三種方式集合在一起制作一份觀察報告。比如，數(shù)據(jù)類的記錄，可以繪制成曲線圖，下方再配以符號、繪畫、文字，同時將自己的記錄和感受，與天氣預報進行對比，看天氣預報的準確率有多高。在這樣一個七天觀察周期里，學生通過多種方式來進行觀察，同時也巧借了溫度計、新聞等多種工具。學生還可以比較針對同一個觀察對象，不同觀察方式所得的記錄差異，在差異中去理解各種觀察記錄工具、方式的利弊，最終得出針對這次天氣觀測的綜合解讀。

2.假設驗證教學法

假設驗證教學法，指的是教師鼓勵學生們根據(jù)一定的科學事實和科學原理，對某一未知事物進行假設性說明，并在后期于實踐中進行檢驗。比如上面舉例的七天天氣觀察活動，在這個周期結束后，教師可以鼓勵學生們根據(jù)這段時間的認識和學習，自己對未來三天進行天氣假設。學生在該單元的“四季的天氣”里面會學習到四季的氣候特點，教師還可以在這個單元中為學生們拓展中國的二十四節(jié)氣這一傳統(tǒng)文化，豐富學生們對于天氣的認識。假如這時候正處于季節(jié)轉換的階段，那么就可以讓學生大膽地假設未來三天的天氣在溫度上、在體感上會有怎樣的波動，假如這時候正處于當季階段，如正是酷暑時節(jié)，那么學生就可以大膽地假設未來三天的天氣仍然會維持在高溫炎熱的狀態(tài)等。不論是做出怎樣的假設，學生都要進行科學合理的說明與解釋。而后，在接下來的三天里，再通過真實的天氣情況進行驗證。在這個過程中，一方面，培養(yǎng)了學生主動運用科學知識的良好習慣，另一方面，訓練了學生“以科學知識和原理為根本，大膽假設，小心求證”的思維方式。這次的“小試牛刀”可以為學生后續(xù)高階的科學學習進行很好“練兵”。

3.實驗操作教學法

實驗操作教學法，指的是教師指導和陪同學生開展科學實驗來培養(yǎng)學生的科學思維，提高學生的科學核心素養(yǎng)。以蘇教版小學科學五年級上冊第一單元“光與色彩”為例，在“光的傳播”這一課中，教材就介紹了“小孔成像”的實驗，在實驗過程中，教師要提醒學生關注實驗的材料、實驗的步驟、實驗的原理、實驗的結果、實驗的誤差、實驗的關注點這幾個維度，可以讓學生們進行分組實驗，通過組與組來進行實驗結果的對比，并在對比異同點中凸顯出該實驗的若干注意事項。比如，黑色小孔如果沒有在白色塑料板的中間，而是向上、下、左、右進行偏移，那么成像會有怎樣的特點？比如，蠟燭、白色塑料板、黑色小孔，這三者在位置上有怎樣的講究（處于同一直線）？在實驗操作之后，教師繼續(xù)啟發(fā)學生們思考，生活中都有哪些小孔成像的例子？比如太陽光透過樹葉照在地上形成的圓形光斑。在這個生活實例中，小孔成像的原理是如何體現(xiàn)出來的？等等。通過實驗操作教學法，一方面，訓練了學生動手操作的實踐能力，另一方面，培養(yǎng)了學生觀察生活、聯(lián)系生活、將理論知識遷移到生活實際的學習習慣。

4.問題巧設教學法

問題巧設教學法，指的是教師將教材中的知識內容設計成若干個問題，通過向學生拋設問題，引導學生帶著問題來學習和思考，用這種方式去培養(yǎng)學生的科學思維，提升學生的科學素養(yǎng)。以蘇教版小學科學六年級上冊第二單元“遺傳與變異”為例，這節(jié)課里面既介紹了遺傳在人類社會中的表現(xiàn)，又介紹了在動植物界的表現(xiàn)，教師可以結合生活中的例子，圍繞著本節(jié)課的內容來設計相關問題，比如，農(nóng)民伯伯播種前，為什么要先精挑細選出顆粒飽滿的種子？飼養(yǎng)員在留種雞時，為什么要精選體格勻稱健壯的雞？為什么高莖豌豆的種子會長出矮莖的豌豆？為什么有的父母雖然都是近視眼，但其子女卻不會近視？可以發(fā)現(xiàn)，教師在設計這些問題時，并不是從抽象的理論知識入手（比如，什么叫作變異？生物變異的種類有幾種？），而是將抽象的理論知識融入具體的實例中，從學生在生活中見到的、聽到的、想到的、接觸到的現(xiàn)象入手去設計問題。這種問題設計方式，一方面拉近了科學與學生之間的距離，另一方面也更容易引發(fā)學生自主探究和思考的興趣與積極性。

5.矛盾障礙教學法

矛盾障礙教學法，指的是教師在教學過程中展示出生活中問題的一面，鼓勵引導學生在化解矛盾、消除障礙的過程中去解決問題，以培養(yǎng)自己的科學思維，提升自己的科學核心素養(yǎng)。以蘇教版小學科學一年級上冊第三單元“用大腦思考”中的第九課“樹葉變黃了”為例，這節(jié)課向學生們介紹了自然變化的現(xiàn)象。樹葉變黃并不是忽然的，一瞬間的事情，而是有一個漸進的過程，教師可以提前搜集好樹葉在變黃過程中的若干狀態(tài)，在課堂上將這些不同深淺顏色的樹葉打亂，讓學生們?yōu)闃淙~變化的過程進行排序。對于這個難題，教師可以提醒學生們先回到教材中來，去書本上找答案并嘗試著排序，思考銀杏葉變黃的順序是由外向內還是由內向外，是由前到后還是由后到前。在學生們嘗試著解決了這個問題后，教師可以再為學生們布置課外作業(yè)，讓學生們在課后選擇一種植物來觀察和搜集它變黃、變綠、從茂盛到凋零的順序。通過矛盾障礙教學法，學生可以在過程中訓練自己發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。

6.信息技術教學法

信息技術教學法，指的是教師利用信息技術來開展科學教學，運用動態(tài)的教學資料來培養(yǎng)學生的科學思維，提升學生的科學核心素養(yǎng)[2]。以蘇教版小學科學五年級下冊第二單元“仿生”為例，仿生學是近年來發(fā)展起來的工程技術與生物科學相結合的一門交叉學科，目前廣泛地運用在軍事、醫(yī)療、美容、食品、汽車、機械制造等多個不同領域，教師可以在網(wǎng)絡上搜集仿生學在各個領域的應用實例，并以視頻的方式展現(xiàn)給學生。比如在2000年的悉尼奧運會游泳比賽中，澳大利亞選手伊恩·索普穿黑色連體緊身泳裝，宛如碧波中前進的鯊魚，劈波斬浪，一舉奪得3枚金牌，而他身穿的鯊魚皮泳衣也從此名震泳界。鯊魚皮泳衣就是仿造了鯊魚皮膚的特點（粗糙的V形皺褶可以大大減少水流的摩擦力，使身體周圍的水流更高效地流過）來幫助游泳的人以更快的速度游泳[3]。通過信息技術教學法，這類科學知識能夠被學生更好地理解，同時其科學原理也可以更好地被詮釋，既提高了科學知識的易懂性，又提高了課堂的趣味性。

結語

青少年是科技創(chuàng)新的“后備軍”，是加快創(chuàng)新驅動發(fā)展、提升全民科學素質的“新生力量”，更是未來支持和保證我國走科技創(chuàng)新發(fā)展的“主力軍”?？茖W教師要充分利用好小學科學這一門課程，引導和啟發(fā)學生在科學的世界里遨游飛行，讓學生的思維始終處于積極活躍的、求取進步的狀態(tài)，這不僅能夠為學生其他學科的發(fā)展打下扎實的基礎，同時也將對學生的成長與學習創(chuàng)造一個非常好的思維環(huán)境，讓學生能夠在理性光芒的照耀和引導下健康快樂地成長。