借助科學(xué)想象實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展

江蘇徐州市銅山區(qū)大彭實(shí)驗(yàn)小學(xué)（221150） 王興林

科學(xué)中的想象實(shí)驗(yàn)指通過(guò)觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)和推理等方法，將抽象的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為具體形象的過(guò)程。這一過(guò)程不僅能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，還有助于學(xué)生更好地理解和記憶科學(xué)知識(shí)。通過(guò)想象實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以將抽象的科學(xué)理論與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，以更好地運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題?？茖W(xué)作為一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科，蘊(yùn)含著豐富的想象實(shí)驗(yàn)資源，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展至關(guān)重要?？茖W(xué)課堂中，教師要運(yùn)用有效的教學(xué)策略，創(chuàng)造條件，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展想象實(shí)驗(yàn)，通過(guò)不斷反思和質(zhì)疑，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)和規(guī)律的理解，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展，為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高奠定基礎(chǔ)。

一、利用實(shí)驗(yàn)推演，培養(yǎng)想象思維

想象實(shí)驗(yàn)是一種思維實(shí)驗(yàn)，通過(guò)在腦海中模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，幫助學(xué)生更好地理清研究思路和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)推演指通過(guò)邏輯推導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)的具體步驟和操作方法，預(yù)估實(shí)驗(yàn)的可能結(jié)果，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足之處，并及時(shí)修正，從而確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。實(shí)驗(yàn)推演過(guò)程可以幫助學(xué)生預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題和結(jié)果，評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性，從而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提高實(shí)驗(yàn)的有效性和可靠性，為實(shí)際實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。通過(guò)想象實(shí)驗(yàn)，推演實(shí)驗(yàn)過(guò)程需遵循以下四個(gè)步驟。

一是構(gòu)建實(shí)驗(yàn)所需的場(chǎng)景。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和研究問(wèn)題，在腦海中構(gòu)建實(shí)驗(yàn)所需的場(chǎng)景，包括實(shí)驗(yàn)器材和其他的必要裝置，這樣能更好地理解實(shí)驗(yàn)步驟。

二是推演實(shí)驗(yàn)步驟和操作流程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和器材，想象每個(gè)步驟的操作流程，從準(zhǔn)備工作到數(shù)據(jù)收集和分析，逐步推演整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在推演過(guò)程中，可以想象不同的變量和條件，并猜想它們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

三是預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這一步驟要想象盡可能多的不同條件下的結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)更全面的預(yù)測(cè)。

四是調(diào)整實(shí)驗(yàn)器材、方法和步驟。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)推演時(shí)，可嘗試改變實(shí)驗(yàn)條件，并猜想它們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件，能推演出不同的可能，有利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步優(yōu)化。

如研究“重力對(duì)物體下落速度的影響”時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)想象推演實(shí)驗(yàn)過(guò)程：在一個(gè)斜面上有A 和B 兩個(gè)物體，將它們同時(shí)釋放，預(yù)測(cè)它們沿著斜面向下滑動(dòng)的速度和時(shí)間。由于物體A 比物體B 重，推測(cè)物體A 下滑得更快，因?yàn)橹亓?duì)它的作用更大。物體A 和B 都從斜面的頂端開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)相同的距離后到達(dá)斜面底部。由于物體A的重力較大，推測(cè)它的速度會(huì)較快；物體B 受到的重力較小，推測(cè)它的速度會(huì)較慢。通過(guò)這個(gè)想象實(shí)驗(yàn)，可以初步得出結(jié)論：重物體A 下落的速度會(huì)快于輕物體B。通過(guò)思維模擬和想象，學(xué)生可以預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行調(diào)整，為實(shí)際實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

二、學(xué)會(huì)分析比較，培養(yǎng)批判性思維

批判性思維是對(duì)信息進(jìn)行深入、全面、客觀(guān)的分析和評(píng)估，以形成獨(dú)立、合理的判斷和決策的能力。分析比較是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的有效方式之一。通過(guò)分析比較，學(xué)生可以主動(dòng)思考和評(píng)估不同信息、觀(guān)點(diǎn)與解決方案的可靠性、合理性和有效性，學(xué)會(huì)質(zhì)疑現(xiàn)有的觀(guān)點(diǎn)、理論和假設(shè)。這樣可以幫助學(xué)生發(fā)展自主學(xué)習(xí)和思考的能力，提高學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題解決和決策能力，有效培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。教師可以通過(guò)以下四個(gè)方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

一是多角度分析問(wèn)題。鼓勵(lì)學(xué)生從不同的角度審視問(wèn)題，并深入分析，使學(xué)生更全面地理解問(wèn)題，做出準(zhǔn)確的判斷，培養(yǎng)學(xué)生辨別真假、理性思考的能力，養(yǎng)成以批判性思維思考的習(xí)慣。

二是對(duì)比不同的觀(guān)點(diǎn)和證據(jù)。指導(dǎo)學(xué)生比較不同觀(guān)點(diǎn)和證據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)，分析事物之間的異同點(diǎn)，評(píng)估不同觀(guān)點(diǎn)的論證邏輯和論據(jù)的說(shuō)服力，以及證據(jù)的可信度和可靠性。這樣能使學(xué)生掌握資料收集和分析的技巧，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和評(píng)估信息的能力。

三是對(duì)比不同的解決方案。引導(dǎo)學(xué)生比較不同的解決方案，分析它們的可行性和效果。通過(guò)分析比較，學(xué)生可以評(píng)估不同方案的優(yōu)劣，做出合理的選擇，并進(jìn)行創(chuàng)造性思考，提出改進(jìn)建議。

四是對(duì)比不同的研究方法和數(shù)據(jù)分析方式。在比較不同的研究方法和數(shù)據(jù)分析方式是否科學(xué)、可靠、適用的過(guò)程中，學(xué)生發(fā)展了研究設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)解讀的批判性思維，形成了理解和應(yīng)用研究結(jié)果的能力。因此，教師要鼓勵(lì)學(xué)生多思考、多質(zhì)疑，從多個(gè)角度分析比較，學(xué)會(huì)用科學(xué)的眼光看待問(wèn)題，提出合理的解決方案，發(fā)展獨(dú)立思考和判斷的能力。

以《聲音的傳播》一課的教學(xué)為例，要求學(xué)生了解聲音在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)中可以向各個(gè)方向傳播，并能運(yùn)用感官和多種材料、多種方法進(jìn)行聲音傳播的研究。課上，教師先提問(wèn)：“為什么在學(xué)校的任何地方都能聽(tīng)到上課鈴聲和下課鈴聲呢？”這個(gè)問(wèn)題貼近學(xué)生的日常生活，自然能引發(fā)學(xué)生思考“聲音是如何傳入人的耳朵的”“聲音又是向什么方向傳播的”等問(wèn)題。學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)、思考和想象，能增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。教師再展示宇航員在太空說(shuō)話(huà)的場(chǎng)景圖，引導(dǎo)學(xué)生思考聲音在不同環(huán)境中的傳播特點(diǎn)和差異。通過(guò)分析比較，學(xué)生能夠更深入地理解聲音傳播的原理和規(guī)律，發(fā)展批判性思維。

三、鼓勵(lì)多元思考，培養(yǎng)發(fā)散性思維

發(fā)散性思維指從一個(gè)問(wèn)題或主題出發(fā)，想出多種可能性和解決方案的思維方式。在科學(xué)教學(xué)中，發(fā)散性思維可以幫助學(xué)生拓展思維的廣度和深度，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和問(wèn)題解決能力。教師要?jiǎng)?chuàng)造優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀(guān)點(diǎn)和看法，尊重每個(gè)學(xué)生獨(dú)特的思維方式，倡導(dǎo)多樣化的思考。教師可以在課堂上提出開(kāi)放性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考并提出不同的解決問(wèn)題的方法。同時(shí)，教師還要給予學(xué)生積極的鼓勵(lì)和建設(shè)性的反饋。當(dāng)學(xué)生提出不同于常規(guī)思維的觀(guān)點(diǎn)時(shí)，教師要予以肯定，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步完善思考過(guò)程。教師可以適時(shí)追問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考問(wèn)題的本質(zhì)，促使學(xué)生思考出更具創(chuàng)造性的解決方法。此外，教師還可以組織小組討論或團(tuán)體活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，鼓勵(lì)學(xué)生盡可能地提出問(wèn)題和解決問(wèn)題，并通過(guò)交流互動(dòng)，分享彼此的觀(guān)點(diǎn)。這樣的交流互動(dòng)有助于學(xué)生從不同的角度思考問(wèn)題，拓寬學(xué)生的思維空間，讓學(xué)生在合作中相互啟發(fā)，激活創(chuàng)新思維。鼓勵(lì)學(xué)生多元思考、發(fā)散思維，能促使學(xué)生更好地理解科學(xué)知識(shí)，發(fā)展科學(xué)思維，培養(yǎng)解決問(wèn)題和獨(dú)立思考的能力。

以《磁鐵能吸什么》一課的教學(xué)為例，本課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生經(jīng)歷問(wèn)題、猜想、實(shí)驗(yàn)、結(jié)論、反思的探究過(guò)程，通過(guò)探究發(fā)現(xiàn)磁鐵能吸鐵的科學(xué)規(guī)律。在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師借助釣魚(yú)游戲引發(fā)學(xué)生思考。教學(xué)片段如下。

師：同學(xué)們都玩過(guò)用磁鐵釣魚(yú)的游戲吧！回憶一下，小魚(yú)為什么會(huì)被釣起來(lái)？

生1：因?yàn)槔锩嬗写盆F。

師：磁鐵在哪里呢？

生2：磁鐵在釣鉤上，小魚(yú)嘴里有鐵片。

生3：磁鐵在魚(yú)嘴里，釣鉤上有鐵片。

師：通過(guò)釣魚(yú)活動(dòng)，能確定磁鐵在哪里嗎？

生：（齊聲）不能確定。

師：那有沒(méi)有可能釣鉤與小魚(yú)嘴里都有磁鐵？

生4：有可能，因?yàn)榇盆F也可以吸引磁鐵。

師：雖然不能確定磁鐵在哪里，但是我們至少可以確定一點(diǎn)，是什么呢？

生5：釣鉤與魚(yú)嘴里至少有一處有磁鐵。

……

上述教學(xué)中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下積極思考，得出了不同的答案。教師沒(méi)有否定學(xué)生的答案，而是順著學(xué)生的思路逐步引導(dǎo)。這樣有助于學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)中以會(huì)問(wèn)、善問(wèn)為榮，敢于質(zhì)疑、樂(lè)于質(zhì)疑，自覺(jué)發(fā)散思維，進(jìn)行多元思考。

四、注重做思共生，激活創(chuàng)新思維

做思共生是集體智慧協(xié)同構(gòu)建的過(guò)程，不僅包括學(xué)生個(gè)體的思考，還包括學(xué)生與他人的合作交流、共同探討。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生可以從不同的視角和思維方式中獲得啟發(fā)，拓寬自己的思維邊界。同時(shí)，通過(guò)分享各自的觀(guān)點(diǎn)，學(xué)生可以相互借鑒和學(xué)習(xí)，獲得豐富的想象實(shí)驗(yàn)資源。這樣的互動(dòng)不僅培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力，也為學(xué)生提供了更廣闊的思維空間和更多樣的問(wèn)題解決方法。

做思共生的學(xué)習(xí)方式強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用。學(xué)生通過(guò)思考與分析來(lái)評(píng)估不同的方法和解決方案，并付諸實(shí)踐。這種注重實(shí)踐的學(xué)習(xí)方式，不僅有助于學(xué)生更深入地理解和掌握知識(shí)，還能夠培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)思考和反思，學(xué)生不斷調(diào)整和完善自己的思維方式，發(fā)展批判性思維和問(wèn)題解決能力。做思共生不僅是一種學(xué)習(xí)方式，更是一種培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和問(wèn)題解決能力的教育理念。

以《杠桿是怎樣工作的》這一單元的教學(xué)為例。教師可以引導(dǎo)學(xué)生從日常生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題，通過(guò)假設(shè)和猜想設(shè)計(jì)合理的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)杠桿原理。教師先將學(xué)生劃分成若干學(xué)習(xí)小組，讓各小組自行討論，選擇合適的器材，如機(jī)械實(shí)驗(yàn)盒、鉤碼、鑷子等，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。再引導(dǎo)各小組開(kāi)展合理有序的分工合作，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)想象實(shí)驗(yàn)研究更多的杠桿工作情況，分析并歸納出杠桿工作的原理，思考杠桿省力的條件。最后，組織各小組互動(dòng)交流，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并達(dá)成共識(shí)，總結(jié)出規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要進(jìn)行必要的督導(dǎo)和巡視，確保每個(gè)學(xué)生都能進(jìn)行有效的思考和學(xué)習(xí)。同時(shí)，對(duì)有新奇想法的學(xué)生，教師要及時(shí)予以肯定，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中體會(huì)到思維創(chuàng)新的樂(lè)趣。

五、適當(dāng)課外延展，拓展想象空間

特級(jí)教師章鼎兒強(qiáng)調(diào)，教師不應(yīng)將上下課鈴聲視為教學(xué)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。適當(dāng)?shù)恼n外延展活動(dòng)能夠給學(xué)生提供更廣闊的學(xué)習(xí)空間，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，使學(xué)生的視野和思維更加開(kāi)闊與活躍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力的有效提升。在科學(xué)教學(xué)中，教師通過(guò)各種途徑創(chuàng)造學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，能幫助學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)獲得更全面的成長(zhǎng)。通過(guò)實(shí)踐探究，學(xué)生可以更好地理解和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，同時(shí)也更容易將學(xué)科知識(shí)內(nèi)化為學(xué)科素養(yǎng)。因此，教師要積極探索各種課外延展活動(dòng)，以拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

課外延展活動(dòng)對(duì)拓展學(xué)生的想象空間和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力非常重要。教師要適時(shí)開(kāi)展課外延展活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，打破常規(guī)思維模式，拓寬學(xué)生的思維邊界，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。教師可以從以下四個(gè)方面入手設(shè)計(jì)課外延展活動(dòng)。

一是提出具有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的問(wèn)題。如提出關(guān)于未來(lái)科技發(fā)展、人類(lèi)探索宇宙的方式、環(huán)境保護(hù)新方法等開(kāi)放性問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生自主思考和探索。

二是開(kāi)展閱讀、觀(guān)察和體驗(yàn)活動(dòng)。推薦學(xué)生閱讀科幻小說(shuō)、探險(xiǎn)故事或藝術(shù)作品等，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)想象來(lái)理解故事情節(jié)、角色動(dòng)機(jī)或藝術(shù)創(chuàng)意。

三是組織參觀(guān)博物館、科技展覽或自然景點(diǎn)。通過(guò)觀(guān)察和體驗(yàn)不同的事物，激發(fā)學(xué)生對(duì)世界多樣性的想象。

四是開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)。如組織學(xué)生參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)、藝術(shù)創(chuàng)作等活動(dòng)，通過(guò)親身實(shí)踐進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和批判性思維。

以《記錄天氣變化》一課的教學(xué)為例。課前，教師讓學(xué)生了解不同天氣的特點(diǎn)，并用簡(jiǎn)潔明了的語(yǔ)言描述它們，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到天氣變化對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的影響。課上，教師先播放一些天氣變化影響人類(lèi)生活的紀(jì)錄片，加深學(xué)生對(duì)天氣變化重要性的認(rèn)識(shí)；再介紹我國(guó)最早的天氣記錄；最后，讓學(xué)生制作“天氣預(yù)測(cè)儀”，或觀(guān)察、記錄一周的天氣變化。這樣指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的科學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生活實(shí)際中，有助于培養(yǎng)學(xué)生探索、觀(guān)察、想象和體驗(yàn)的能力，促進(jìn)知識(shí)與技能的有效融合。通過(guò)課外延展活動(dòng)，學(xué)生可以獲得更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，有效發(fā)展創(chuàng)新思維，提高綜合素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力。

想象實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。在科學(xué)課堂上，教師要巧妙利用想象實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)推演、分析比較、多元思考和做思共生等探究活動(dòng)。這樣將抽象的科學(xué)理論與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，學(xué)生能夠更好地運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決生活實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的持續(xù)發(fā)展。