基于科學(xué)思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)探析

摘 要：為解決小學(xué)科學(xué)教育中缺乏對科學(xué)思維培養(yǎng)的問題，文章首先探討了基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計對小學(xué)科學(xué)教育的重要性，其次，分析了傳統(tǒng)教學(xué)方法在科學(xué)思維培養(yǎng)方面的不足之處，并提出了一系列具體措施。通過引入實驗探究、激發(fā)好奇心、強調(diào)實踐應(yīng)用、培養(yǎng)批判性思維等教學(xué)策略，實現(xiàn)了對學(xué)生科學(xué)思維能力的有效培養(yǎng)。文章結(jié)果可為相關(guān)教育從業(yè)者提供實踐參考，以促進小學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；小學(xué)科學(xué)；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G623.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-8918（2023）46-0019-04

一、 引言

小學(xué)科學(xué)教育在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)素養(yǎng)方面起著重要作用。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往注重知識的灌輸，缺乏對科學(xué)思維的培養(yǎng)。因此，越來越多的教育者開始關(guān)注如何在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中引入基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計。基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生探究、觀察、推理和解決問題的能力，使他們成為主動學(xué)習(xí)者。這種教學(xué)設(shè)計側(cè)重于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維過程，如提出問題、構(gòu)建假設(shè)、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)和得出結(jié)論等。通過實踐和實驗，學(xué)生能夠深入了解科學(xué)原理，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)造性解決問題的能力。

二、 基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計對小學(xué)科學(xué)教育的重要性

基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計對小學(xué)科學(xué)教育具有重要性，它不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)思維能力，還能激發(fā)他們的興趣并提高他們的學(xué)習(xí)成效。下文將詳細說明基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計在小學(xué)科學(xué)教育中的重要性，并闡述其對學(xué)生的影響和益處。

首先，基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計可以幫助學(xué)生掌握科學(xué)知識。傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往側(cè)重于對知識的灌輸，學(xué)生只需被動接受。然而，這種被動接受的學(xué)習(xí)方式并不能真正加深對科學(xué)原理的理解和記憶。相比之下，基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計鼓勵學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)過程，通過實踐、觀察、實驗和推理等活動，幫助他們深入理解科學(xué)知識。例如，學(xué)生可以通過設(shè)計實驗來驗證某個科學(xué)原理，通過親身實踐獲得更深刻的理解。

其次，基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和問題解決能力?？茖W(xué)思維注重提出問題、構(gòu)建假設(shè)、設(shè)計實驗并得出結(jié)論的過程。通過引導(dǎo)學(xué)生進行探究性學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)他們的批判性思維、邏輯推理和解決問題的能力。這種培養(yǎng)方式使學(xué)生不僅能夠應(yīng)對科學(xué)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，還能在其他學(xué)科和現(xiàn)實生活中運用這些技能。例如，在小學(xué)科學(xué)課堂上，教師可以提供一個實際問題，讓學(xué)生基于科學(xué)思維進行調(diào)查和解決，從而培養(yǎng)他們的解決問題能力和創(chuàng)新思維。

再次，基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計可以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣和熱情。傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往將科學(xué)知識呈現(xiàn)為枯燥的事實和公式，缺乏吸引力和趣味性。相反，基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計通過實踐和實驗活動，讓學(xué)生親身體驗科學(xué)探究的魅力和趣味。學(xué)生能夠通過自己的觀察和實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)科學(xué)的奧秘和規(guī)律，進而產(chǎn)生對科學(xué)的濃厚興趣。這種積極的學(xué)習(xí)體驗不僅能夠提高學(xué)生的參與度和積極性，還有助于培養(yǎng)他們終身學(xué)習(xí)的意識。

此外，基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計對學(xué)生的綜合發(fā)展具有積極影響?？茖W(xué)思維強調(diào)邏輯推理、數(shù)據(jù)分析和問題解決等能力的培養(yǎng)，這些能力不僅在科學(xué)領(lǐng)域中有用，也在其他學(xué)科和現(xiàn)實生活中具有廣泛的應(yīng)用。通過培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，他們可以更好地應(yīng)對復(fù)雜問題，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)造性解決問題的能力。這將為他們未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

最后，基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計在小學(xué)科學(xué)教育中具有重要性。它不僅能夠幫助學(xué)生掌握科學(xué)知識，培養(yǎng)探究精神和問題解決能力，激發(fā)學(xué)生的興趣，還能促進學(xué)生的綜合發(fā)展。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)實踐中，教育者應(yīng)該充分重視科學(xué)思維的培養(yǎng)，積極引入基于科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計，為學(xué)生提供更豐富、有趣和有效的學(xué)習(xí)體驗。

三、 傳統(tǒng)教學(xué)方法在科學(xué)思維培養(yǎng)方面的不足之處

（一）被動學(xué)習(xí)

一是缺乏自主學(xué)習(xí)：傳統(tǒng)教學(xué)方法往往促使學(xué)生扮演被動的接受者角色，他們只需要接受教師所提供的信息，并記憶和重復(fù)。這種模式限制了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，他們無法根據(jù)自己的需求和興趣主動獲取和探索新知識。

二是限制創(chuàng)造力和批判性思維：被動學(xué)習(xí)使學(xué)生缺乏對科學(xué)問題的深入思考和質(zhì)疑的機會。他們習(xí)慣于接受教師給出的答案，缺乏提出自己的觀點和解決方案的能力。這樣就限制了學(xué)生的創(chuàng)造力和批判性思維的發(fā)展，他們難以獨立思考和解決實際問題。

三是忽視實踐和應(yīng)用：被動學(xué)習(xí)強調(diào)的是理論知識的傳授，而忽視了實踐和應(yīng)用的重要性。學(xué)生只是被告知科學(xué)原理和概念，而很少有機會親自進行實驗和觀察，或?qū)⑺鶎W(xué)的知識應(yīng)用于解決實際問題。這種情況下，學(xué)生難以真正理解和運用所學(xué)的科學(xué)知識。

（二）缺乏實踐應(yīng)用

一是知識理解欠缺：僅僅通過聽講和記憶科學(xué)知識，學(xué)生很難深入理解和掌握。缺乏實踐應(yīng)用意味著學(xué)生無法將所學(xué)的知識與實際情境結(jié)合，無法親身體驗和觀察現(xiàn)象，從而難以真正理解科學(xué)原理的實際運作方式。

二是缺乏問題解決能力：科學(xué)思維要求學(xué)生能夠運用所學(xué)的知識和方法解決實際問題。然而，傳統(tǒng)教學(xué)方法往往將科學(xué)知識呈現(xiàn)為已知答案和事實，而忽視了讓學(xué)生嘗試解決問題的機會。這樣會限制學(xué)生的問題解決能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

三是缺乏探究精神：科學(xué)思維強調(diào)提出問題、構(gòu)建假設(shè)和進行實驗驗證的能力。然而，在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生很少有機會自主提出問題、設(shè)計實驗和進行探究。缺乏實踐應(yīng)用使得學(xué)生無法培養(yǎng)探究精神和主動學(xué)習(xí)的態(tài)度。

（三）缺乏批判性思維培養(yǎng)

一是缺乏質(zhì)疑意識：傳統(tǒng)教學(xué)往往強調(diào)教師的權(quán)威性和正確答案，學(xué)生被鼓勵接受教師所傳授的知識，而較少被鼓勵提出疑問。這種模式抑制了學(xué)生發(fā)展批判性思維和質(zhì)疑現(xiàn)有觀點的能力。

二是依賴記憶與重復(fù)：傳統(tǒng)教學(xué)往往要求學(xué)生背誦和記憶大量的知識點，而較少鼓勵他們理解和掌握概念的本質(zhì)。這種模式限制了學(xué)生批判性思維的發(fā)展，他們往往只關(guān)注于遵循預(yù)定的答案和程序。

三是缺乏證據(jù)分析：傳統(tǒng)教學(xué)往往沒有提供足夠的機會讓學(xué)生分析和評估不同觀點之間的證據(jù)。學(xué)生缺乏對科學(xué)現(xiàn)象進行觀察、實驗和數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗，無法培養(yǎng)批判性思維和判斷能力。

傳統(tǒng)教學(xué)方法在科學(xué)思維培養(yǎng)方面的不足之處是忽視了學(xué)生主動思考、質(zhì)疑和評估的能力，限制了他們批判性思維的發(fā)展。

四、 基于科學(xué)思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計的有效路徑

（一）引入實驗探究

在基于科學(xué)思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計中，引入實驗探究是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要路徑之一。以教科版科學(xué)教材五年級上冊中第一單元《光》中第2節(jié)《光是怎樣傳播的》為例，可以通過以下步驟和活動來引入實驗探究：

教師可以提出一個問題，例如：“我們平時看到的光是如何傳播的呢？”這個問題可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，啟發(fā)他們思考和探索。教師可以展示一些與光傳播相關(guān)的現(xiàn)象或圖像，讓學(xué)生觀察并描述他們所看到的現(xiàn)象。學(xué)生可以通過觀察和討論，形成初步的理解和猜想。教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出關(guān)于光傳播的假設(shè)，例如：“光是沿直線傳播的”“光可以穿透透明的物體”等。學(xué)生可以根據(jù)自己的觀察和經(jīng)驗，提出不同的假設(shè)。

同時，教師與學(xué)生一起討論如何設(shè)計實驗來驗證各種假設(shè)。例如，學(xué)生可以使用簡單的實驗器材（如手電筒、半透明材料等）來觀察光的傳播，然后思考如何準(zhǔn)確測量和記錄實驗結(jié)果，并按照設(shè)計好的實驗步驟進行實驗。他們可以觀察光線在不同材料中的傳播情況，記錄實驗過程和結(jié)果。學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。他們可以比較不同假設(shè)下的實驗結(jié)果，并得出結(jié)論。例如，他們可以發(fā)現(xiàn)光沿直線傳播、光能夠穿透透明的物體等。

（二）激發(fā)好奇心

在基于科學(xué)思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計中，激發(fā)學(xué)生的好奇心是重要的一環(huán)。以教科版科學(xué)教材五年級上冊中第一單元《光》中第5節(jié)《認識棱鏡》為例，以下是一種教學(xué)設(shè)計，旨在激發(fā)學(xué)生的好奇心：

教師可以提出一個問題：“當(dāng)我們透過一個棱鏡看東西時，為什么會出現(xiàn)顏色分散的現(xiàn)象呢？”這個問題能夠引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)他們思考和探索。同時，教師可以向?qū)W生展示一些關(guān)于棱鏡和顏色分散現(xiàn)象的圖片或?qū)嵨?，讓學(xué)生觀察并描述他們所看到的現(xiàn)象。學(xué)生可以通過觀察和討論，初步了解棱鏡的形狀、顏色分散現(xiàn)象等。同時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出關(guān)于顏色分散現(xiàn)象的假設(shè)，例如：“或許棱鏡表面有特殊的材料導(dǎo)致光發(fā)生改變”，以此引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的觀察提出不同的假設(shè)。再由教師與學(xué)生一起討論如何設(shè)計實驗來驗證各種假設(shè)。例如，學(xué)生可以使用一個光源、棱鏡和白色屏幕來進行實驗。他們可以嘗試不同角度和位置的光線照射到棱鏡上，觀察顏色分散的現(xiàn)象。實驗過程中，學(xué)生可以調(diào)整光源和棱鏡的位置，觀察顏色分散現(xiàn)象，并記錄實驗過程和結(jié)果。學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。他們可以比較不同假設(shè)下的實驗結(jié)果，并得出結(jié)論。

通過以上實驗探究的過程，學(xué)生參與了科學(xué)思維的各個環(huán)節(jié)，從而激發(fā)了他們的好奇心。他們提出問題、觀察和思考、提出假設(shè)、設(shè)計實驗、進行實驗、分析和總結(jié)。這樣的教學(xué)設(shè)計有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、觀察力和實驗?zāi)芰Γ瑫r激發(fā)他們對光學(xué)現(xiàn)象的好奇心和求知欲。

（三）強調(diào)實踐應(yīng)用

在基于科學(xué)思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計中，強調(diào)實踐應(yīng)用是培養(yǎng)學(xué)生實際應(yīng)用科學(xué)知識和技能的重要路徑之一。將教科版科學(xué)教材五年級上冊中第二單元《地球表面的變化》中的第3節(jié)《地震的成因及作用》融入教學(xué)設(shè)計中，可以通過以下步驟和活動來強調(diào)實踐應(yīng)用：

一是引入問題：教師可以提出一個問題，例如：“什么是地震？它是如何發(fā)生的？”這個問題能夠引起學(xué)生的興趣，激發(fā)他們思考和探索。

二是知識探究：教師可以引導(dǎo)學(xué)生閱讀相關(guān)的教材內(nèi)容或觀看相關(guān)的視頻，從而了解地震的成因和作用，利用教材、視頻中的內(nèi)容，教師可以向?qū)W生提供簡明扼要、易于理解的信息，讓學(xué)生建立起初步的知識框架。

三是實踐活動1：模擬地震造成的影響。學(xué)生分組進行實踐活動，模擬地震對環(huán)境和建筑物的影響。學(xué)生可以使用模型或簡單的材料，例如沙土、積木等，構(gòu)建小規(guī)模的建筑物。然后，他們可以用不同強度的震動來模擬地震，觀察建筑物的倒塌情況，并記錄實驗結(jié)果。通過這個實踐活動，學(xué)生可以直觀地了解地震對建筑物和環(huán)境的破壞作用。

四是實踐活動2：制作簡易的地震儀器。學(xué)生可以分組制作簡易的地震儀器，例如簡易測震儀或震動傳感器。學(xué)生可以使用一些常見的材料，如彈簧、線圈、紙板等，根據(jù)設(shè)計原理搭建地震儀器。然后，學(xué)生可以在不同條件下進行實驗，觀察并記錄地震儀器的反應(yīng)。通過這個實踐活動，學(xué)生可以體驗到地震檢測和測量的實際過程。

五是應(yīng)用探究：教師引導(dǎo)學(xué)生討論地震對社會和人類生活的影響，并以小組形式進行應(yīng)用探究。學(xué)生可以選擇一個實際的地震事件，了解該地震對當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)、經(jīng)濟、環(huán)境等方面造成的影響，以及人們采取的防災(zāi)減災(zāi)措施。學(xué)生可以展示他們的調(diào)查結(jié)果，并就如何增強地震災(zāi)害預(yù)防意識和應(yīng)對能力進行討論。

通過以上實踐應(yīng)用的活動，學(xué)生將不僅僅是被動地學(xué)習(xí)地震的知識，而是親身參與實驗和探究，并將所學(xué)的知識應(yīng)用到實際情境中。這樣的教學(xué)設(shè)計有助于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、問題解決能力和團隊合作精神，同時加深他們對地震的理解和認識。需要注意的是，具體的教學(xué)設(shè)計需要考慮學(xué)生的年齡和認知水平，保證活動的安全性和教學(xué)效果。教師還可以根據(jù)學(xué)生的興趣和實際情況進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和擴展。

（四）培養(yǎng)批判性思維

教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出問題，激發(fā)他們思考和質(zhì)疑現(xiàn)有的知識或觀點。這些問題可以是關(guān)于實驗結(jié)果的解釋、科學(xué)原理的適用性或不同觀點之間的沖突等。通過面臨問題和挑戰(zhàn)，學(xué)生被迫思考和尋找合理的解釋。通過鼓勵學(xué)生提問，可以激發(fā)他們的好奇心和思辨能力。教師可以使用開放性問題引導(dǎo)學(xué)生進行討論和探究，促使他們思考問題的不同角度和解決途徑。同時鼓勵學(xué)生進行觀察和數(shù)據(jù)收集，并提供充足的機會來沉思和分析所觀察到的現(xiàn)象。通過直接觀察和收集實驗證據(jù)，學(xué)生可以建立自己的認知，并從事實出發(fā)進行推理和分析。

學(xué)生需要學(xué)習(xí)如何進行推理和解釋現(xiàn)象。教師可以教授一些基本的科學(xué)推理技巧，例如因果關(guān)系的分析、比較和對比、類比和歸納等。學(xué)生可以應(yīng)用這些技巧來解釋他們觀察到的現(xiàn)象，并提出合理的論證和解釋。教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用批判性思維工具，如SWOT分析、因果圖、決策矩陣等，幫助他們系統(tǒng)地分析問題和評估不同的解決方案。這些工具可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、問題解決和決策能力。此外，教師還可組織學(xué)生參與實驗和探究活動，以此培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。他們可以設(shè)計實驗來驗證假設(shè)、比較不同條件下的結(jié)果，并對實驗過程進行分析和評估。通過實驗和探究，學(xué)生將面對問題、提出假設(shè)、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果，并從中得出結(jié)論。最后，教師可以組織小組或全班討論，鼓勵學(xué)生表達自己的觀點，并與他人進行思想交流和辯論。探究活動或課堂討論中，教師可以設(shè)立科學(xué)論證的環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生就某個科學(xué)觀點或結(jié)論進行爭論。通過參與科學(xué)爭論，學(xué)生能夠?qū)W會提出證據(jù)、進行論證，并根據(jù)論證的質(zhì)量來評估和修正自己的觀點。在這樣的環(huán)境中，學(xué)生需要提供合理的論據(jù)來支持自己的觀點，并接受他人的質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。教師可以布置開放性的問題或挑戰(zhàn)，鼓勵學(xué)生提出多種可能的解決方案，并評估這些方案的優(yōu)缺點。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的寬容性、尊重他人觀點的能力，并激發(fā)創(chuàng)新思維。此外，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生反思自己的學(xué)習(xí)過程和思維方式。學(xué)生可以通過回顧實驗過程、討論結(jié)果，思考他們的假設(shè)是否成立，哪些因素可能影響了實驗結(jié)果。同時，學(xué)生可以思考他們在學(xué)習(xí)中的困惑、發(fā)現(xiàn)和改進，以及如何運用科學(xué)思維來解決問題。

通過以上路徑，學(xué)生將逐漸培養(yǎng)批判性思維的能力，包括質(zhì)疑權(quán)威、觀察和收集證據(jù)、分析推理、進行實驗和探究、參與討論和互動，以及評估和反思。這些技能將使學(xué)生成為積極的科學(xué)思考者，能夠在解決問題和面對挑戰(zhàn)時運用批判性思維。

五、 結(jié)論

綜上所述，基于科學(xué)思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計是一種有益且有效的教學(xué)方法。它不僅幫助學(xué)生掌握科學(xué)知識，還培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神、邏輯思維和問題解決能力。通過引導(dǎo)學(xué)生進行實踐和實驗，他們能夠親身經(jīng)歷科學(xué)研究的過程，加深對科學(xué)的理解。在未來的研究中，可以進一步探討如何設(shè)計和實施基于科學(xué)思維的教學(xué)活動，并評估其對學(xué)生學(xué)習(xí)成效和科學(xué)思維能力的影響?？傊?，基于科學(xué)思維的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)探索精神，為培養(yǎng)未來科學(xué)家和創(chuàng)新者奠定了堅實的基礎(chǔ)。通過不斷研究和改進，可以不斷完善這種教學(xué)方法，進而不斷提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)造力。

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作者簡介：李文霞（1974～），女，漢族，甘肅甘谷人，甘肅省酒泉市玉門市第一小學(xué)，研究方向：小學(xué)科學(xué)教學(xué)。