利用探究活動培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

張開明

科學(xué)思維是指形成并運用于科學(xué)認(rèn)識活動、對感性認(rèn)識材料進(jìn)行加工處理的方式與途徑的理論體系；它是真理在認(rèn)識的統(tǒng)一過程中，對各種科學(xué)的思維方法的有機(jī)整合，是人類實踐活動的產(chǎn)物。而教學(xué)中的科學(xué)探究可以使學(xué)生獲取更多知識與技能，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要載體。小學(xué)生以直觀、形象思維為主，抽象概括能力較弱，而探究活動比較貼合小學(xué)生的思維特點。因此，教師應(yīng)充分利用探究活動培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

一、創(chuàng)設(shè)探究情境，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的廣闊性

科學(xué)思維的廣闊性能促使學(xué)生在探究活動過程中從多個角度觀察實驗現(xiàn)象，同時又有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)與探究主題相關(guān)的細(xì)節(jié)。精心設(shè)計探究情境能更好地激發(fā)學(xué)生探究興趣，使學(xué)生的思維觸角伸向更寬、更廣的未知領(lǐng)域，獲得獨特的感悟。

《肥沃的土壤》的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生建立“腐殖質(zhì)”科學(xué)概念，引導(dǎo)學(xué)生知道腐爛的動植物會變成土壤的一部分，是植物生長過程中吸收的主要營養(yǎng)。三年級學(xué)生都學(xué)過描寫祖國大好河山的美文，對“肥沃”一詞并不陌生，知道“肥沃”一詞是指土壤里含有較多的適合植物生長的養(yǎng)分，那么土壤里的養(yǎng)分具體是指哪些物質(zhì)呢？針對于此，探究土壤里的重要組成物質(zhì)腐殖質(zhì)就成為這堂課的重點。學(xué)生雖然對土壤都有一定的了解，但是一般都只是簡單知道土壤的表面顏色是土黃色，是由一些細(xì)小的顆粒組成的，至于土壤的里面有什么就沒有仔細(xì)研究過。課堂上，教師可以引入電子教材中的相關(guān)視頻，讓學(xué)生觀察土壤的表層和下層的顏色有什么不同。學(xué)生發(fā)現(xiàn)表層土的顏色比下層土要黑很多，這是什么原因呢？學(xué)生紛紛猜測是不是被太陽曬黑了，教師繼續(xù)播放視頻，展示落葉腐爛的過程，落葉腐爛后變成土壤的一部分，使土壤發(fā)生改變，還有其他動物的遺體在土壤中也會慢慢腐爛分解，進(jìn)而形成腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)越多，土壤顏色就越深和肥沃。學(xué)生看完視頻后明白：語文課本中所說的黑土地原來就是因為腐殖質(zhì)多，土地才會變黑的呀！

從案例可以看出，教師可以利用視頻導(dǎo)入新課，提出探究問題，激發(fā)學(xué)生探究興趣。視頻能使學(xué)生在短時間內(nèi)了解腐殖質(zhì)的形成過程，掌握土壤顏色與土地肥沃度之間的關(guān)系，對土壤就有了豐富的感性認(rèn)識，還能從科學(xué)課堂中所學(xué)的知識聯(lián)想到其他方面，科學(xué)思維就變得越發(fā)開闊了。

二、制訂探究計劃，培養(yǎng)科學(xué)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性

制訂探究計劃既有利于實驗活動的順利進(jìn)行，又有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。但是制訂探究計劃前需要對整個實驗過程進(jìn)行規(guī)劃，對具體的細(xì)節(jié)進(jìn)行預(yù)先考慮。三年級的學(xué)生還不具備獨立設(shè)計的能力，對如何制訂詳細(xì)的探究計劃存在一定的畏難情緒，這就需要教師給予適當(dāng)而及時的指點。

《把鹽放到水里》一課要求學(xué)生探究影響鹽在水里溶解快慢的因素。探究活動開始之前，教師用PPT出示了實驗方案的空白表格，和學(xué)生一起針對問題、假設(shè)、實驗步驟、實驗結(jié)論四個方面進(jìn)行探討。教師首先要求學(xué)生明確本次探究活動的問題：鹽在水中溶解快慢與水的溫度有關(guān)嗎？然后假設(shè)這些因素可能會是什么，比如鹽在水中溶解快慢與水的溫度有關(guān)，水的溫度越高鹽溶解得就越快，再具體討論實驗的步驟：準(zhǔn)備的實驗材料有粗鹽2包各5克、燒杯2個、玻璃棒2根、量筒1個、冷水、熱水、秒表1個，實驗的時候，先用量筒量取出相同體積的水倒入燒杯，并同時往兩杯水中放入相同質(zhì)量的鹽，玻璃棒攪拌的速度要一樣，用秒表記錄食鹽溶解完的時間，最后將實驗得出的結(jié)論記錄下來。實驗方案制訂好后，教師還可以組織學(xué)生交流，比如思考“為什么要用相同體積的水？為什么要用相同質(zhì)量的鹽？為什么要用相同的速度攪拌？”等等，初步培養(yǎng)學(xué)生在實驗時注意控制變量的意識。

從案例可以看出，教師在動手操作之前，先指導(dǎo)學(xué)生制訂好詳細(xì)的實驗計劃，并要考慮到其中的每一個細(xì)節(jié)，這樣就能使學(xué)生的思維由模糊變得清晰，由粗糙變得細(xì)致，由松散變得嚴(yán)謹(jǐn)?？茖W(xué)探究是一個細(xì)致的過程，制訂計劃更有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣。

三、開展探究活動，培養(yǎng)科學(xué)思維的主動性

探究活動需要學(xué)生動腦、動手，也就是在這種手腦并用的狀態(tài)下，學(xué)生的科學(xué)思維得到迅猛發(fā)展。課堂上，教師要給足時間讓學(xué)生進(jìn)行探究活動，讓學(xué)生在積極思維的過程中主動觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)，獲得感性經(jīng)驗。

《運動與呼吸》一課要求學(xué)生探究呼吸的快慢現(xiàn)象，教科書給出了一張表格讓學(xué)生記錄自己在安靜狀態(tài)下、運動結(jié)束時、休息3分鐘后的呼吸次數(shù)。學(xué)生都有運動后呼吸加快的體驗，但是對具體的數(shù)據(jù)變化及個體間的差異等了解得不是很清楚，更不知道呼吸與肺活量、人體健康之間存在著怎樣的聯(lián)系，因此在課堂上需要開展探究活動，以使學(xué)生獲得真實的數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析，這樣學(xué)生會對呼吸的概念有一個比較全面的感知?；顒又?，教師可以通過提出“運動前后呼吸有什么變化”的問題引出測量活動，讓學(xué)生明白數(shù)據(jù)是得出結(jié)論的重要依據(jù)，然后教師從測什么、怎么測、測幾次、記什么、怎么記、怎樣確定結(jié)果等方面給予學(xué)生具體的指導(dǎo)，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中運動可以采用高抬腿原地跑并逐漸加快速度的方式，教師吹口哨進(jìn)行統(tǒng)一計時。學(xué)生把三次實驗取得的數(shù)據(jù)記錄在表格中，然后計算出平均值后再進(jìn)行分析，從而對自己在同一狀態(tài)及不同狀態(tài)下的呼吸情況有了許多新發(fā)現(xiàn)。此時，教師讓學(xué)生把自己的數(shù)據(jù)與小組內(nèi)其他同學(xué)的進(jìn)行比較，看看能發(fā)現(xiàn)什么，再出示實驗數(shù)據(jù)，讓學(xué)生把自己的數(shù)據(jù)與老師出示的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，看看還能有什么新發(fā)現(xiàn)。這樣學(xué)生就可以根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行推測：呼吸與身體的高矮胖瘦、強(qiáng)弱及年齡等有關(guān)。

從案例可以看出，學(xué)生在平時的生活中很少主動關(guān)注自己的生活習(xí)慣，也很少關(guān)注身邊他人的行為，通過探究活動，能使學(xué)生習(xí)得一些將知識與生活相聯(lián)系的做法，進(jìn)而產(chǎn)生主動關(guān)注身邊事和人的意識，培養(yǎng)學(xué)生思維的主動性。

四、引入競爭機(jī)制，培養(yǎng)科學(xué)思維的敏捷性

小學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力往往不夠集中，如果一個探究活動中的注意點比較多，就有可能會使他們產(chǎn)生厭倦、不耐煩的情緒，做實驗的時候磨磨蹭蹭或者隨心所欲，這樣就會使探究活動的效果大打折扣。但是小學(xué)生又很喜歡挑戰(zhàn)，如果在探究活動中引入競爭機(jī)制，就能有效激起他們的內(nèi)在學(xué)習(xí)動力，愉快地完成探究活動。

《空氣占據(jù)空間嗎》一課要求學(xué)生能用不同證據(jù)證明空氣占據(jù)空間?？諝饪床灰?、摸不著、聞不到，那怎樣讓三年級的學(xué)生理解這些抽象物質(zhì)的特征呢？最好的方法就是開展探究活動。比如教師可以設(shè)計“壓杯入水”小實驗：將幾張餐巾紙揉成一團(tuán)壓扁塞在玻璃杯底，再把杯子豎直向下倒扣在水中，觀察杯底的紙團(tuán)會不會濕。這個實驗對于三年級的學(xué)生來說還是比較簡單的，基本能順利完成，但在真正進(jìn)行實驗的時候，筆者上第一個班級科學(xué)課時學(xué)生卻狀況百出：或者斜著把杯子放入水中，或者把杯子拿出來時舀到了水，甚至沒有拿穩(wěn)杯子而直接讓杯子滑入水中，等等。究其原因，就是因為學(xué)生過于自信，覺得這個實驗太簡單了而沒有仔細(xì)去領(lǐng)會操作要領(lǐng)，同時也反映出學(xué)生的動手能力比較差。在筆者上第二個班級科學(xué)課時，在上課之前就引入競爭機(jī)制：以小組為單位，在規(guī)定的時間內(nèi)看哪個小組成功完成實驗的人數(shù)多，哪個小組就是本堂課的科學(xué)實驗先進(jìn)小組，在評比欄中給這個小組加上一朵小紅花。這樣的比賽激發(fā)了學(xué)生的實驗興趣，當(dāng)教師接下來提出“杯子始終保持豎直狀態(tài)”“從水中拿出杯子后，擦干杯口再觀察”等實驗要求時，學(xué)生都聽得格外仔細(xì)，動手操作的時候都能按照要求去做，而且動作快，完成質(zhì)量高。

從案例可以看出，學(xué)生的思維會有一定的惰性，如果教師一直照本宣科，課堂學(xué)習(xí)氣氛就會變得沉悶，而競爭機(jī)制恰如一股“新鮮的空氣”激活了學(xué)生思維，不但提高了學(xué)生動手的速度，使其養(yǎng)成快速、正確操作的好習(xí)慣，而且還提升了學(xué)生思維的敏捷性。

五、重視課后延伸，培養(yǎng)科學(xué)思維的持久性

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，光靠有限的課堂時間還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，最重要的一步還是要激發(fā)學(xué)生的探究熱情，讓學(xué)生帶著問題走進(jìn)教室，然后帶著新問題走出教室，將科學(xué)探究活動的熱情延伸到課后?！妒澄锱c營養(yǎng)》一課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生知道食物含有的七大營養(yǎng)素。其中檢測食物是否含有淀粉的實驗是采用碘酒遇到淀粉會變藍(lán)的特性進(jìn)行的。通過探究活動，學(xué)生對碘酒的特性產(chǎn)生了濃厚的興趣，于是筆者就給學(xué)生講了《神秘信件》，讓學(xué)生知道人們在戰(zhàn)爭時期利用碘酒的特性傳遞情報。然后布置讓學(xué)生回家以后也利用碘酒的特性制作一封神秘郵件的作業(yè)，學(xué)生都非常樂意。他們用米飯粒在白紙上寫字，等痕跡干了以后，白紙上就什么都看不出了，但是用碘酒一涂，馬上就顯出字跡，這使他們十分興奮，知道了生活中還有許多有趣的現(xiàn)象等著自己去發(fā)現(xiàn)，從而萌生出想要探究更多科學(xué)奧秘的愿望。

從案例中可以看出，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究興趣可以從課堂延伸到課外，學(xué)生將所學(xué)知識運用于實踐，會使自己的科學(xué)思維得到更為持久的發(fā)展。

科學(xué)探究活動是學(xué)生習(xí)得科學(xué)知識的重要方式，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的有效途徑。因此，教師要利用一切有利因素，充分發(fā)揮科學(xué)探究活動的價值，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。