依托科學(xué)實驗，發(fā)展科學(xué)思維

李松葉

［摘 要］科學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和問題解決能力的重要途徑。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師注重引入科學(xué)實驗，不僅可以激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、推理和實驗?zāi)芰Γ€可以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。教師可以從明確實驗?zāi)繕?biāo)、凸顯學(xué)生主體地位、注重實驗反思等方面組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗，深化學(xué)生對科學(xué)知識的理解，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

［關(guān)鍵詞］小學(xué)科學(xué);科學(xué)實驗;科學(xué)思維

［中圖分類號］ G623.6［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1007-9068（2024）09-0087-03

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出，科學(xué)思維是科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)之一?？茖W(xué)思維是指符合認(rèn)識規(guī)律、遵循一定的邏輯規(guī)則，并能夠正確認(rèn)識結(jié)果的思維，具有客觀性、精確性、可檢驗性、預(yù)見性、普適性等特點?？茖W(xué)可以啟迪學(xué)生的智慧，科學(xué)實驗可以發(fā)展學(xué)生的手眼協(xié)調(diào)能力，讓學(xué)生充分地動手、動腦，在“觀察—思考—提問—動手—合作—表達(dá)”中發(fā)展科學(xué)思維，提升探究創(chuàng)新能力。但當(dāng)前，科學(xué)實驗教學(xué)存在實驗時間短、探究過程不完整、學(xué)生主體性缺失以及重結(jié)論輕反思等不足?；诖?，教師可以從明確實驗?zāi)繕?biāo)、凸顯學(xué)生主體地位及注重實驗反思等方面組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗，以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的進(jìn)階發(fā)展。

一、明確實驗?zāi)繕?biāo)，激活科學(xué)思維

科學(xué)實驗是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的有效途徑。實驗?zāi)繕?biāo)對學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展具有指引作用，可以使學(xué)生科學(xué)探究的路徑更加明晰。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要基于學(xué)生的已有經(jīng)驗，圍繞學(xué)生的興趣點制訂實驗?zāi)繕?biāo)，以激活學(xué)生的科學(xué)思維。

1.圍繞興趣點

發(fā)現(xiàn)問題、提出問題是學(xué)生思維活動的重要體現(xiàn)?？茖W(xué)實驗要圍繞具體的問題展開探究。實驗時，教師從學(xué)生的興趣點入手，確定需要解決的問題，明確實驗?zāi)繕?biāo)，促使學(xué)生在圍繞實驗?zāi)繕?biāo)展開探究的過程中發(fā)展科學(xué)思維。以蘇教版科學(xué)教材三年級上冊《研究土壤》的單元為例，教學(xué)目標(biāo)是知道沙質(zhì)土、黏質(zhì)土和壤土是土壤的三種類型，能夠通過實驗比較三種土壤的滲水性特點等。教學(xué)時，教師先讓學(xué)生說說自己最想了解土壤的哪方面知識。通過調(diào)查研究，教師發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對哪種土壤最好和不同土壤適合種植哪些植物比較感興趣?；诖?，教師把探究哪種土壤最好以及不同土壤適合種植哪些植物作為實驗的重點，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，激活學(xué)生的科學(xué)思維。在實驗過程中，教師要了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)疑問進(jìn)行適當(dāng)點撥。這樣，有助于學(xué)生圍繞需要解決的問題展開探究，從而發(fā)展科學(xué)思維。

2.基于已有經(jīng)驗

學(xué)生是帶著已有經(jīng)驗走進(jìn)課堂的。在科學(xué)實驗過程中，學(xué)生的已有經(jīng)驗會影響實驗活動的開展。因此，教師要注重對學(xué)生已有經(jīng)驗的調(diào)查，確保學(xué)生的探究活動能有效促進(jìn)其科學(xué)思維的發(fā)展。如蘇教版科學(xué)教材五年級下冊《斜坡的啟示》一課，教學(xué)目標(biāo)是知道斜面是簡單機械，斜面可以省力；能夠借助對比實驗發(fā)現(xiàn)斜面的省力與斜面坡度大小之間的關(guān)系；能夠發(fā)現(xiàn)生活中的斜面，并借助斜面解決生活中的一些簡單的問題；知道哪些屬于簡單機械及簡單機械的作用等。學(xué)生對斜坡并非一無所知，因此教師可以從學(xué)生的已有經(jīng)驗入手，先讓學(xué)生說說自己對斜面的認(rèn)識及如何利用斜面達(dá)到省力的效果等，再通過科學(xué)實驗讓學(xué)生明白斜面在生活中的應(yīng)用，提升學(xué)生分析問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，已有經(jīng)驗對學(xué)生順利完成科學(xué)實驗具有助力作用。教師要關(guān)注學(xué)生的已有經(jīng)驗，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

二、凸顯學(xué)生主體地位，培養(yǎng)科學(xué)思維

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要關(guān)注學(xué)生在實驗過程中的主體作用，基于學(xué)生的前概念，結(jié)合學(xué)生的生活實際引領(lǐng)實驗探究，促使學(xué)生真正沉浸到科學(xué)探究中，敢想、敢做，敢于把自己的實驗過程以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z言表達(dá)出來，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

1.關(guān)注前概念

在走進(jìn)科學(xué)課堂之前，學(xué)生已經(jīng)積累了一定的科學(xué)常識，即所謂的前概念。這些科學(xué)常識在某種程度上會使學(xué)生產(chǎn)生思維定式，限制學(xué)生思考的廣度與深度。因此，教師要關(guān)注學(xué)生的前概念，以幫助學(xué)生突破思維定式，實現(xiàn)思維的進(jìn)階發(fā)展。如蘇教版科學(xué)教材三年級上冊《空氣占據(jù)空間嗎》一課，教學(xué)目標(biāo)是知道空氣占據(jù)空間，空氣占據(jù)空間的多少可以改變，壓縮空氣具有彈性等特點。學(xué)習(xí)前，許多學(xué)生認(rèn)為空氣看不見、摸不著，是不占據(jù)空間的?；谶@樣的認(rèn)識，教師通過三個不同的科學(xué)實驗，讓學(xué)生認(rèn)識到空氣是占據(jù)空間的。教師事先準(zhǔn)備好粉筆、水杯、水、漏斗、小口瓶、水槽、紙團(tuán)、氣球、塑料瓶、注射器、橡皮、鳳尾夾等實驗器材，并讓學(xué)生思考“裝滿粉筆的粉筆盒里還能放進(jìn)更多的粉筆嗎？”。多數(shù)學(xué)生認(rèn)為粉筆盒已經(jīng)裝滿了，不能再裝了。教師再拿出一個裝滿水的杯子，問“還能往這個杯子里倒更多的水嗎？”。學(xué)生認(rèn)為不能。最后，教師組織學(xué)生開展“水會漏下去嗎？”“紙團(tuán)會不會濕？”“氣球吹得大嗎？”三個實驗。通過實驗，學(xué)生明白了空氣跟粉筆、水一樣是占據(jù)空間的，且空氣可以被壓縮，壓縮的空氣具有彈性。這樣引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗，使學(xué)生的科學(xué)思維得到了極大發(fā)展。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師通過對學(xué)生前概念的調(diào)查，使實驗?zāi)繕?biāo)更加明確，有效激發(fā)了學(xué)生參與科學(xué)實驗的積極性和主動性，促使學(xué)生帶著問題去探究，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

2.尊重實驗發(fā)現(xiàn)

在科學(xué)實驗過程中，教師要為學(xué)生留足探究思考的時間，讓學(xué)生能夠在探究中不斷獲得新的發(fā)現(xiàn)，從科學(xué)發(fā)現(xiàn)中領(lǐng)悟?qū)嶒灥囊饬x與價值，從而激活探究動力，促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展。以蘇教版科學(xué)教材五年級上冊《光的傳播》一課為例，教學(xué)目標(biāo)是在教師的指導(dǎo)下，初步學(xué)會設(shè)計、安裝和制作適宜的實驗裝置，觀察與發(fā)現(xiàn)光在空氣中的行進(jìn)路徑；通過對光在空氣中傳播現(xiàn)象的研究與發(fā)現(xiàn)，體驗科學(xué)探究活動的樂趣。教師讓學(xué)生圍繞“光照射到物體表面時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”展開探究。在問題的驅(qū)動下，學(xué)生先用小鏡子把陽光反射到背光的墻上，認(rèn)識光的反射現(xiàn)象；再觀察光照射到不同物體上時物體表面出現(xiàn)的現(xiàn)象，了解到不同物體表面的反光效果是不同的，歸納出反光效果好的物體表面光滑的特點。在學(xué)生對光的傳播現(xiàn)象有一定了解的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生利用光的反射特點自制潛望鏡，了解平面鏡中物體的像與物體之間的關(guān)系及平面鏡反射光的特點。在實驗過程中，教師要充分尊重學(xué)生的觀察發(fā)現(xiàn)，認(rèn)真傾聽學(xué)生對光的傳播現(xiàn)象的分析，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。在實驗過程中，教師不以自己的發(fā)現(xiàn)代替學(xué)生的發(fā)現(xiàn)，尊重學(xué)生在實驗過程中的發(fā)現(xiàn)，鼓勵學(xué)生把自己的實驗所得呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生真正感受到科學(xué)實驗對科學(xué)探究的助力作用，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量。

3.聯(lián)系生活實際

科學(xué)與生活有著密切的關(guān)系，許多科學(xué)發(fā)明都是從日常生活中獲得靈感的。教師要關(guān)注學(xué)生的生活，找準(zhǔn)學(xué)生生活與科學(xué)的聯(lián)結(jié)點，讓學(xué)生能夠運用科學(xué)原理來解釋生活現(xiàn)象，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。如蘇教版科學(xué)教材四年級下冊《太陽鐘》一課，教學(xué)目標(biāo)是通過科學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)影子的方向和長度是隨時間的變化而改變的，知道太陽的（視）運動與影子之間的關(guān)系。教師事先準(zhǔn)備好橡皮、鉛筆、尺子、手電筒、彩筆等實驗器材。教學(xué)時，為了讓學(xué)生明白太陽和影子的關(guān)系及影子長短變化的不同，教師讓學(xué)生結(jié)合自己的生活經(jīng)驗，說一說在什么地方、什么時間可以看到自己的影子。學(xué)生紛紛想到在陽光、燈光下可以看到自己的影子，但對影子的長短變化及太陽和影子的關(guān)系的感受并不深刻。于是，教師讓學(xué)生站在陽光或者燈光下感受影子的長短變化，并試著說一說這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。在實驗過程中，學(xué)生已有的生活經(jīng)驗對其進(jìn)行科學(xué)猜想及驗證等具有促進(jìn)作用。于是，教師讓學(xué)生聯(lián)系生活實際展開科學(xué)探究，拓展學(xué)生的實驗空間，使學(xué)生不拘泥于課堂，在廣闊的天地中進(jìn)行實驗探究，獲得了科學(xué)思維的發(fā)展。

三、注重實驗反思，深化科學(xué)思維

在實驗過程中，學(xué)生掌握了一些實驗方法。那么，哪些實驗方法對學(xué)生來說是有價值的，哪些實驗方法還需要改進(jìn)？教師要注重引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)實驗進(jìn)行反思與總結(jié)，幫助學(xué)生積累科學(xué)學(xué)習(xí)的基本經(jīng)驗，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，提升科學(xué)實驗的品質(zhì)。

1.關(guān)注實驗過程，在推理中深化思維

通過科學(xué)實驗揭示現(xiàn)象或者得出結(jié)論是科學(xué)教學(xué)的常態(tài)。要讓學(xué)生真正通過科學(xué)實驗發(fā)展科學(xué)思維，積累科學(xué)經(jīng)驗，離不開對實驗結(jié)果的反思。只有引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實驗現(xiàn)象，并通過推理回顧實驗過程，才能幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)原理，深化科學(xué)思維。如蘇教版科學(xué)教材四年級上冊《點亮小燈泡》一課，教學(xué)目標(biāo)是能夠用一根導(dǎo)線和一節(jié)電池把小燈泡點亮；觀察發(fā)光小燈泡的連接裝置，畫出電流在小燈泡內(nèi)的流動路線；經(jīng)歷多種簡單電路的連接過程；學(xué)會檢查電路裝置，避免短路現(xiàn)象的產(chǎn)生。在實驗過程中，有的學(xué)生能夠快速點亮小燈泡，有的學(xué)生卻總是點不亮。教師要引導(dǎo)學(xué)生對實驗過程進(jìn)行反思和總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，推理出點亮小燈泡需要具備的條件。在教師的啟發(fā)與引領(lǐng)下，學(xué)生用假設(shè)推理的方式對自己的實驗過程進(jìn)行描述，科學(xué)思維得到極大的發(fā)展。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生對實驗過程進(jìn)行反思和總結(jié)，讓學(xué)生站在宏觀的角度闡述自己的推理過程，在推理中深化自己的科學(xué)思維。

2.關(guān)注實驗結(jié)果，在論證中深化思維

在科學(xué)實驗過程中，科學(xué)結(jié)論的得出需要從正反兩個方面進(jìn)行論證。教師要鼓勵學(xué)生大膽思考，通過正面和反面論證的方法來獲得對科學(xué)知識的正確認(rèn)識。如蘇教版科學(xué)教材四年級上冊《導(dǎo)體和絕緣體》一課，教學(xué)目標(biāo)是經(jīng)歷對多種物體的預(yù)測、檢測與記錄等活動過程，能夠?qū)κ占降男畔⑦M(jìn)行整理與分析，并提出自己的問題；學(xué)會初步判斷生活物體中哪些是導(dǎo)體，哪些是絕緣體。教師事先準(zhǔn)備好實驗盒、泡沫、螺絲刀、海綿、回形針、鋁箔紙、玻璃杯、鑰匙、一角硬幣、五角硬幣、橡皮筋、調(diào)羹、木條、螺帽、信封、石塊、陶瓷片、插頭共18種待檢測物體。實驗過程中，教師先讓學(xué)生預(yù)測一下這些物體中哪些是導(dǎo)體，哪些是絕緣體，再引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)實驗對自己的預(yù)測進(jìn)行驗證。在驗證過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生從正反兩方面闡述自己對導(dǎo)體和絕緣體的認(rèn)識，使學(xué)生能夠從不同角度發(fā)現(xiàn)和思考問題。教師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實驗結(jié)果表達(dá)自己的想法，可以使學(xué)生得出的結(jié)論更加科學(xué)合理和具有說服力。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師鼓勵學(xué)生從正反兩方面論證自己的觀點，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)批判意識，深化學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

綜上所述，科學(xué)思維是一種創(chuàng)新、開放的思維，也是一種理性、求真的思維?？茖W(xué)實驗是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的重要組成部分，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)具有舉足輕重的作用。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師通過科學(xué)實驗來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，可以讓學(xué)生的科學(xué)探究過程有目標(biāo)、有方法、有過程、有反思，幫助學(xué)生在科學(xué)實驗中獲得科學(xué)知識，提高學(xué)生的動手能力和探究能力，使學(xué)生的科學(xué)思維獲得真正的發(fā)展。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1］ 方麗麗.指向科學(xué)思維發(fā)展的小學(xué)科學(xué)進(jìn)階實驗串設(shè)計研究[J].教學(xué)與管理，2023（32）：46-49.

[2］ 魏艷紅.科學(xué)觀察實驗組織策略探析[J].小學(xué)教學(xué)參考，2023（33）：84-86.

[3］ 陰玉潔.反思與突破：小學(xué)科學(xué)實驗室內(nèi)涵式發(fā)展的困境與路徑[J].教育與裝備研究，2023，39（12）：70-76.

[4］ 黃瑞.優(yōu)化實驗材料，助力科學(xué)探究：以教科版《科學(xué)》三年級上冊為例[J].教學(xué)月刊小學(xué)版（綜合），2023（12）：22-26.

（責(zé)編 蔡宇璇）