指向科學(xué)思維培養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)路徑探究

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）確立了科學(xué)課程核心素養(yǎng)，涵蓋科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任。有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，是落實(shí)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的重要舉措之一。然而，實(shí)際教學(xué)中存在將科學(xué)思維簡(jiǎn)單等同于操作技能培訓(xùn)的現(xiàn)象，不少教師過于關(guān)注實(shí)驗(yàn)步驟的規(guī)范性，未能設(shè)計(jì)科學(xué)思維培養(yǎng)路徑。結(jié)果是學(xué)生雖掌握了操作技能，卻未真正獲得科學(xué)思維的發(fā)展。本文以教科版《科學(xué)》六年級(jí)下冊(cè)“宇宙”單元的教學(xué)為例，從目標(biāo)確定、主題任務(wù)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)支架構(gòu)建和成果展示與應(yīng)用四個(gè)方面進(jìn)行探討。

一、分析《課程標(biāo)準(zhǔn)》，錨定科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)定了13個(gè)學(xué)科核心概念，作為義務(wù)教育階段所有學(xué)生應(yīng)掌握的科學(xué)課程內(nèi)容?？茖W(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)有機(jī)融入學(xué)科核心概念的學(xué)習(xí)過程中。為聚焦科學(xué)思維的培養(yǎng)，教師首先須明確與本單元相關(guān)的核心概念，并以此為引領(lǐng)，確定科學(xué)思維的具體培養(yǎng)目標(biāo)。“宇宙\"單元對(duì)應(yīng)的學(xué)科核心概念是“宇宙中的地球”。在明確核心概念后，結(jié)合《課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于科學(xué)思維的描述，最終明確該單元科學(xué)思維培養(yǎng)的具體目標(biāo)如下。

1.模型建構(gòu)：能夠基于抽象數(shù)據(jù)概括天體特征，制作太陽系、銀河系等模型，并解釋天體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系。

2.推理論證：通過分析比較日食、月相等天文現(xiàn)象的觀測(cè)數(shù)據(jù)，歸納日月地相對(duì)位置與現(xiàn)象的因果關(guān)系。

3.創(chuàng)新思維：在模型制作中突破傳統(tǒng)模型的單一模式，嘗試使用多元材料和多種呈現(xiàn)形式。

二、整合課程，設(shè)計(jì)指向科學(xué)思維培養(yǎng)的主題任務(wù)

科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)為課程內(nèi)容的選擇和組織提供了核心指引。在此基礎(chǔ)上，教師可整合課程，設(shè)計(jì)以科學(xué)思維為導(dǎo)向的主題任務(wù)。

以“宇宙”單元為例，該單元包含七節(jié)課，內(nèi)容涉及太陽系大家庭、八顆行星、日食、認(rèn)識(shí)星座、認(rèn)識(shí)星空、浩瀚的宇宙和探索宇宙。教師根據(jù)之前設(shè)定的具體培養(yǎng)目標(biāo)，將七節(jié)課整合為“探尋太陽系”和“遨游銀河系”兩個(gè)主題，并設(shè)計(jì)分層遞進(jìn)的任務(wù)群。“探尋太陽系\"主題包括太陽模型制作、日食原理驗(yàn)證等四個(gè)子任務(wù)，體現(xiàn)了從簡(jiǎn)單模型制作到組合建構(gòu)的層級(jí)要求。“遨游銀河系\"主題則包含北斗七星定位建模和銀河系結(jié)構(gòu)建構(gòu)兩個(gè)子任務(wù)，要求學(xué)生在掌握太陽系模型基礎(chǔ)上，再完成銀河系結(jié)構(gòu)的建構(gòu)。該主題整合體現(xiàn)了模型建構(gòu)的層級(jí)特點(diǎn)。每個(gè)子任務(wù)以驅(qū)動(dòng)性問題激發(fā)科學(xué)思維，輔以相應(yīng)工具與資源支持。通過小組討論、合作建模以及對(duì)模型的反思與總結(jié)，教師不僅引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握了太陽系及銀河系的模型制作方法，更促進(jìn)了模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)（如表1）。

三、開展實(shí)踐，構(gòu)建指向科學(xué)思維培養(yǎng)的學(xué)習(xí)支架

為促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，教師需要提供有效的學(xué)習(xí)支架。以“宇宙”單元教學(xué)為例，教師構(gòu)建了問題支架和圖式支架，幫助學(xué)生在深入?yún)⑴c科學(xué)模型制作的過程中，有效培養(yǎng)科學(xué)思維。

（一）問題支架

問題支架有助于激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，促進(jìn)自主探究。以“探尋太陽系\"為例，為引發(fā)學(xué)生對(duì)太陽系知識(shí)的興趣，主題任務(wù)開始前，教師通過展示晴天白日和星空的圖片，提問：“平時(shí)你注意過天空嗎？”“你都看到了哪些天體？”“對(duì)這些天體你有什么了解或想知道的？”“你知道這些天體有什么聯(lián)系嗎？\"以引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考問題。隨后，教師根據(jù)教學(xué)任務(wù)依次提出“太陽為何被古人稱為‘金烏'？\"\"冥王星為何被‘降級(jí)'？\"\"‘天狗食日'的科學(xué)真相是什么？\"“我們的太陽系大家庭中，還有其他成員嗎？\"等問題，幫助學(xué)生圍繞太陽、八顆行星、月亮及其他天體展開學(xué)習(xí)。這些問題既來源于學(xué)生的生活和興趣點(diǎn)，又緊扣“太陽系”“銀河系\"的知識(shí)邏輯。

問題支架，能夠引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中，深入探究知識(shí)，提升信息獲取的能力，從而進(jìn)一步理解科學(xué)概念和現(xiàn)象背后的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的培養(yǎng)。

（二）圖式支架

圖式支架是指運(yùn)用各種圖式工具，如思維導(dǎo)圖等，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。六年級(jí)學(xué)生正處于具象思維向抽象思維過渡的關(guān)鍵階段，雖然能夠理解簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系，但仍需要圖表等直觀支持。例如，教學(xué)“遨游銀河系\"主題時(shí)，教師可為學(xué)生提供思維導(dǎo)圖，幫助他們明確銀河系的結(jié)構(gòu)一一銀盤、銀核和懸臂。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生利用廢舊材料（如光盤、LED燈）制作銀河系模型。學(xué)生在制作過程中，依據(jù)思維導(dǎo)圖梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，將抽象的銀河系轉(zhuǎn)化為可視化模型：用光盤模擬銀盤，用LED燈表示恒星，通過合理布局展現(xiàn)懸臂結(jié)構(gòu)及太陽系在銀河系中的位置。這樣的過程不僅提升了學(xué)生的模型制作能力，更加深了他們對(duì)復(fù)雜天體系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)關(guān)系的理解。

通過圖式支架，學(xué)生能夠清晰把握知識(shí)的層級(jí)關(guān)系和邏輯聯(lián)系，系統(tǒng)性地構(gòu)建科學(xué)思維。

四、通過成果展示與應(yīng)用，鞏固提升科學(xué)思維

當(dāng)教師明確科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)以科學(xué)思維為導(dǎo)向的主題任務(wù)，并圍繞目標(biāo)組織相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)后，學(xué)生的科學(xué)思維能力將得到有效發(fā)展。為了進(jìn)一步幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，成果展示成為一種重要手段。通過展示與應(yīng)用，學(xué)生不僅提升了模型建構(gòu)、推理論證和創(chuàng)新思維能力，還學(xué)會(huì)了從多角度審視和優(yōu)化自己的科學(xué)思維成果，實(shí)現(xiàn)深層次的思維提升。

（一）模型展示

模型展示是學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)成果的直觀呈現(xiàn)。不同小組在展示自建模型以解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，由于關(guān)注的角度、選擇的材料和制作細(xì)節(jié)存在差異，因此呈現(xiàn)出各具特色的模型。這些不同的模型從多個(gè)維度展示天體的復(fù)雜特征。通過這些模型展示，學(xué)生能夠更全面地觀察天體的復(fù)雜特征，從而加深對(duì)科學(xué)思維的掌握。

以銀河系模型展示為例，某次課上，各小組紛紛展示自己制作的銀河系模型。一組學(xué)生用來粒模擬恒星，用藍(lán)色卡紙制作銀盤，用白色紙條表示懸臂，清晰地展示了銀河系的基本結(jié)構(gòu)和太陽系的位置；另一組學(xué)生則用彩色塑料顆粒模擬恒星，通過不同顏色區(qū)分恒星的類型，并使用小電機(jī)實(shí)現(xiàn)了銀河系模型的旋轉(zhuǎn)，生動(dòng)地展現(xiàn)了銀河系的動(dòng)態(tài)特征。學(xué)生制作的模型采用了不同的材料來模擬恒星，如粉筆灰、米粒和彩色塑料顆粒等。盡管模型存在差異，但它們都指向銀河系的關(guān)鍵特征，包括豐富的恒星、懸臂的旋轉(zhuǎn)以及標(biāo)明太陽系位置等。通過相互觀察和討論，學(xué)生不僅深刻理解了太陽系在銀河系中的位置，還認(rèn)識(shí)到模型在解釋科學(xué)現(xiàn)象時(shí)的多維性和局限性。這種觀察、討論過程，進(jìn)一步提升了學(xué)生推理論證的能力，使他們能夠基于證據(jù)和邏輯對(duì)不同模型進(jìn)行評(píng)估和改進(jìn)。

（二）模型應(yīng)用

模型應(yīng)用指的是通過比較不同特征的模型，拓寬學(xué)生的認(rèn)知視野，助力其推理論證、創(chuàng)新思維等能力的提升。

以“展示日食模型\"為例：學(xué)生可以用三張不同顏色的圓紙片模擬太陽、月球和地球，通過移動(dòng)紙片直觀地展示日食發(fā)生時(shí)三者的位置關(guān)系；也可以利用手電筒、小球和地球儀，通過光影變化解釋日食現(xiàn)象。在比較這兩種模型時(shí)，學(xué)生不僅要理解日食的形成原理，還要學(xué)會(huì)從視覺和光影兩個(gè)不同角度思考問題。這種多視角的分析和比較，激發(fā)他們從新角度審視問題的能力，提升創(chuàng)新思維。

綜上所述，為切實(shí)提升學(xué)生的科學(xué)思維，本文構(gòu)建了“錨定科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)、設(shè)計(jì)指向科學(xué)思維培養(yǎng)的主題任務(wù)、構(gòu)建指向科學(xué)思維培養(yǎng)的學(xué)習(xí)支架以及成果展示與應(yīng)用\"的教學(xué)路徑。同時(shí)，為教師提供了包括問題支架、圖式支架在內(nèi)的具體教學(xué)參考策略，助力教師優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，提升教學(xué)質(zhì)量，從而更有效地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。未來，期待更多教師關(guān)注該路徑在不同學(xué)段、不同課型中的實(shí)踐效果評(píng)估及推廣應(yīng)用的優(yōu)化策略。

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（浙江省紹興市柯橋區(qū)浙光小學(xué)）