用科学的理性思维来丰富孩童的探究经历

用科学的理性思维来丰富孩童的探究经历许多科学概念的形成过程，没有孩子们亲身的体验，没有孩子们积极的参与，很多知识便如同过眼烟云，很难扎根在学生的脑海中。当前，很多教师在科学课堂教学中十分重视引导学生“动手做”探究实验，随着对科学探究研究的深入，我们越来越多地认识到：真正的探究应该发生在孩子们的头脑中；课堂的重心应该是着力培养孩子的科学思维力，提升孩子的科学智慧。所谓思维力，简言之，是指科学思维的逻辑性、敏感性、周密性和条理性。然而，学生在现实的课堂上，往往只对观察的对象特别感兴趣，而忘记理性的分析和思考；实验过程中，教师只注重实验的操作过程和现象，而轻视了对实验结果的分析和提质。如何改变这种状况呢？笔者呈现了一些案例，和大家一起思考、分析。一、在理性观察中揭示现象的本质科学的价值不是在模仿而在创新，科学的本质不是技能而是思想。科学学习的过程不能只是一个遵照指令进行操作的过程，而是一个不断运用自己的知识经验进行自我建构的过程。学生需要的不是去复制别人的科学，而是去建构自己的科学。[案例]《土壤中有什么》教学片断在对土壤进行肉眼观察、用放大镜观察、倒入水中观察、搅拌后静置观察一系列观察后师：你发现静置后的土壤颗粒有怎样的特点？生：土壤沉淀了。师：大家的土壤才静置了几分钟而已，我这儿有一瓶昨天就开始静置的土壤，两者比较一下，你发现什么？生：我们的静置的时间短，水还很浑浊，老师的水比我们的清，都沉淀了。师：水浑浊说明什么？生：还有小的土壤颗粒没有沉淀。师：而大的呢？（用课件出示放大图）生：越往下土壤的颗粒越大。师：（课件出示上游、下游图）大家再来瞧瞧，这些经河流冲刷后留在河岸边的岩石。生：上游都是大石块，下游都是小石块。师：（课件出示中国地图）大家再来看看我们中国的高山平原分布图，你有什么发现？生：西边多高山，东边多平原。因为石块被水冲刷得久了，大石块的就变成了小石块了。师：这是我们上节课学的，岩石的风化的内容，再想想，还有什么原因造成的？生很茫然。从土壤实验，到河岸上的岩石，到中国地形分布情况分析，课堂结构似乎很完美，但学生的认知仍停留在前一课的“风化”层面，而没有推进。究其原因，实验仅停留在观察的层面，未透过现象揭示本质。土壤的静置实验学生只发现了“越往下土壤的颗粒越大”而未深究其为什么；留在河床上的岩石只发现了“上游都是大石块，下游都是小石块”，而没有深究为什么大石块都留在了上游，上石块都留在了下游；始终未点拨学生思考产生这种现象的真正原因，因未介入“大的颗粒先沉，小的后沉”这一思维主线，从而未能实现三个教学层面的层层推进。在这样的课堂中，由于缺乏思维的介入，即使观察到了现象，也不能上升为理性认识。因此，对认识也起不了多大的积极作用。可以说，缺乏理性思维的观察，只是一种肤浅、低级和原始的观察，这种观察不知道使多少有价值的现象从眼前滑了过去。理性的观察是获得知识的大门，也是发现新问题、认识世界必要的品质。生物学家达尔文说：“我既没有突出的理解力，又没有过人的机智，只是在观察那些稍纵即逝的事物并对其进行精细地观察的能力上，我在众人之上。”二、在理性指导中提升学生的生活经验科学课程标准强调：要从学生已有的生活经验出发进行教学。教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上，从学生的生活经验和知识背景出发，向他们提供充分的从事科学活动和交流的机会，帮助他们在自主探索的过程中真正理解和掌握基本的科学知识与技能、科学思想和方法，同时获得广泛的科学活动经验。[案例]《轮轴的秘密》教学片断结合工具箱里的轮轴器材，第一个教学活动非常顺利地揭示了“在轮轴的轮上用力能够省力。”但要完成“轮越大，越省力”这一教学目标却苦于缺少配套的实验器材。A教学师：应实验器材有限，老师在课前做了实验，得到了这样一些数据，我们一起来瞧瞧，你还能发现轮轴的哪些秘密？（师报数据，生记录在作业本的活动记录表中）生：我发现轮轴的轮越大，越能省力。B教学师：我们发现教室的门把手其实就是一个轮轴，下面我请一个小女生上来，你能用一个手指头将门打开吗？（小女生用食指在门把手的最外端用力将门打开）师：我再请一个大力士男生上来，你也能用一个手指头将门打开吗？不过有个要求，请你在门把手的最里端用力。生：（男生很用劲，但门未打开）我只要稍稍往外移一点就能把门打开。（男生一试，门打开了）师：这其中有什么秘密呢？生：越往外越省力，越往里面越费力。师：真的吗？我再请刚才的女生来试试。生：（生演示后）越往外轮越大。师：通过我们的生活经验，我们又发现了轮轴的另一个秘密，生活中还有哪些例子说明轮越大越省力。生：……师：应实验器材有限，我们得不到准确的实验数据，请大家在作业本的实验记录表上打个叉，但我们还是发现了它的秘密。面对同样的缺少配套器材，两位教师的教学理念完全不同。A教师注重的是知识的内在逻辑体系，忽视了学生的情感状态以及经验状态。我们应该从学生的生活经验出发，指的是学生自己的生活经验，而非教师的生活经验，更不是教师的“教学经验”。苏联教育家阿莫纳什维利说过：“儿童回答教师提问的精确性，主要取决于儿童自己经验的逻辑性，而不在于事物本身的逻辑性。”我们要尊重学生的经验，让他们尽可能地把经验充分地表达出来，而不是一开始就规定好了“前进的路线”，让学生的经验与学习进程相隔离。三、在理性类比中经历概念的形成当前，在对儿童的科学教育中，有两种典型的价值取向，一是学科取向，二是生活取向。学科取向的科学教学以儿童科学概念的发展为指向，教师往往从简单问题、单一变量入手，通过呈现一些典型情境或操作，揭示现象背后的科学道理，目的是为儿童将来的学科性知识学习打下坚实的基础。而生活取向的科学教学则以解决儿童生活中的具体科学问题为指向，从儿童生活中所遇到的科学问题入手，利用儿童已有的日常科学概念或经验，通过解决生活中的具体问题，让儿童学习科学、理解科学，并逐渐建构科学知识对于生活的意义。这两种，哪一种是儿童的需要呢？[案例]《我们周围的材料》教学片断A教学师：我们周围的物品是由许多材料做成的，五分钟时间内，小组合作，看哪一组发现得最多？生观察记录汇报。师小结：我们周围的材料有很多，其中最常见的有木头、塑料、金属等。B教学在学生合作观察完成周围的材料后，师出示木头汤匙、塑料汤匙、金属汤匙、陶瓷汤匙。师：这是大家熟悉的汤匙，谁能说说这四只汤匙分别用什么材料做成的？生：……师：观察这四只汤匙，你有什么发现？生：我发现同一种物品，可以由不同的材料做成。师：再来看这木头汤匙，教室中还有哪些物品是用木头做的呢？生：……师：这又说明什么呢？生：同一种材料可以做成不同的物品。（师出示一只塑料柄的金属汤匙。）师：大家再来看这只汤匙，你又想到了什么？生：一种物品可以有不同的材料组合而成。师：厂家为什么要做成这样子呢？你想过吗？生：可能金属部分比较干净，但比较烫，而塑料刚好弥补了金属的缺点。师：可见，一种材料有一种材料的特点。这些材料分别有哪些特性呢？接下来几节科学课，我们就要好好来研究研究。我们的教学，不能总是“零起点”。促进学生的自主学习，首先要努力让孩子们把自己的已有知识状况展现出来。让他们在面对新知时，自己主动去回忆、调动已有的认知结构，并对新知产生构想。同时，在交流的过程中，大家相互启发和激励，享受已有知识给自己带来的自豪感，并在对新知构想的过程中产生自主探究的愿望。四、在理性思辨中提升探究的效益曾经，我们教给学生知识，说“知识就是力量！”后来，我们教给学生方法，提出“给学生点石成金的‘金手指’”。然而，现在我们发现，科学课堂上，我们希望在学生经验的基础上，经由科学性的探究活动，使学生在获得相关知识与技能的同时，依照科学方法进行探讨与论证，使学生养成科学的思考习惯，提升运用科学知识与技能以解决问题的能力，让学生的经验得以提升。[案例]《食物链和食物网》教学片断A教学师：大家一起完成了“田野”里的食物链，这些食物链彼此交错在一起，形成了一张网，我们称它为食物网。（师板书）师：这些生物之间有什么关系呢？生：这些生物，你吃我，我吃他，少了谁都不行。师：所以啊，我们要保护生态平衡，保护生物的多样性，谁来说说你打算怎么做？生：……B教学师：大家来看这绿色植物水稻，现在生活水平提高了，好多农户都把两季的水稻只种了一季，或者改种成了收入较高的草莓，甚至把大批农田变成了高楼大厦。说说你的想法？生：那稻螟虫的食物就少了，接着麻雀的食物也少了，他们的数量都会因食物不足而减少，还有对吃麻雀的蛇也应该有影响。生：还有蝗虫的数量也会减少，那青蛙也会减少，总之是一连串的。生：还有老鹰，还有我们人类……师：可见，这水稻是许多动物的直接食物或接间食物。同学们如果有一天，水稻这物种像恐龙一样灭绝了，会是怎样一个现象？生：那其他的物种数量是一定会减少的，如果找不到其他物种来代替水稻的话，那也会跟着灭绝。师：看来同一种植物会被不同的动物吃掉，植物直接影响着许多动物的生存。草原上的草是野兔、牛、羊等许多动物的食物，我们将来发明一种青草增长剂，让草快速生长、大量繁殖行不行？生：这也不行，如果大量繁殖，到了冬天，青草都变成了桔草，那就有可能引发火灾，如果草原真的着火了，那会烧死好多动物的。师：哦，看来这植物少了不行，多了也未必是好事。在菜市场里，我发现有人在卖青蛙，你怎么看？生：如果青蛙数量太多的话，被我们人类吃几只掉也没事，只是现在好像青蛙的数量并不是很多。生：青蛙数量的减少直接会倒致蝗虫之类的害虫大量繁殖，那我们的水稻就糟殃啦！生：还会影响到以青蛙为食物的动物，如蛇、老鹰之类的动物数量也会减少。师：如果青蛙灭绝了呢，又会怎样？生：那这个食物网就破了，不仅许多动物会受到影响，甚至植物也会受到影响。师：能说得具体点吗？生：……真正有价值的科学，一定是进入学生内心的科学，而不是浮于一些文字之上。对科学概念的把握，理解它的定义是必要的，但体验它的实际意义与建构心理表象更是不可忽视的。同样是渗透保护物种、维护生态平衡的人