提高学生思维能力

〔摘

要〕

在小学教育中，小学科学是小学课程教育的重要组成部分。随着科学新课程标准的实施，提高学生科学思维能力成了教师、家长、学校及社会关注的焦点。本文通过对小学科学课堂教学中的学生科学思维能力培养现状与培养方向进行了分析，并结合实例提出了更加科学、合理的教学方法和建议，为小学科学教育提供了参考，以更好地促进学生科学思维能力培养，从而有效提高小学科学课堂教学的质量和水平。教育部等十八部门联合印发的《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，要求在“双减”中做好科学教育加法，支撑服务一体化推进教育、科技、人才高质量发展。国家对小学科学教育的重视使越来越多的小学教师也在不断地对科学课堂教学进行着优化和改进，但是部分教师仍存在着形式主义，没能深入解读2022年版《义务教育科学课程标准》。一方面是少数学校、教师唯分数论，过于重视主课课程学习，不够重视科学学科教学，无论是教材内容还是实际学习都过于简单，形式单一，加上一些科学课教师教学能力不足，对学生理解和认识不够，使教学手段与学生思维能力提高严重脱节。另一方面是小学生思维存在局限，在课堂教学中被动地思考和接受，再加上由于父母的溺爱，很多小学生的生活经验不足，生活经历较少，这些都是导致科学课堂教学效果不好、难以促进小学生思维能力提高的重要影响因素。因此，在小学科学课堂教学中培养学生的科学思维能力具有十分重要的意义。一、学生科学思维能力培养方向正确的思维能力培养方向对于小学科学教学具有重要作用，科学课对学生科学思维能力的培养要有侧重性和针对性，不仅要联系学生实际情况和学习需要，深度结合课本内容和生活实际，更要从学生模型建构、推理论证、创新思维等三个主要培养方向入手，从而促进小学生科学思维能力的全面提高及科学素养的养成。（一）模型建构模型是对事物的简化模拟，它可以是一个装置、一份草图、一个类比、一个公式等等。但是模型的作用非常大，它能夠简洁、清晰地解释事物是如何运转的。小学科学课堂上有很多地方需要借助模型帮助学生理解事物的形成、运转。模型建构体现在：以经验事实为基础，对客观事物进行抽象和概括，进而建构模型；运用模型分析、解释现象和数据，描述系统的结构、关系及变化过程。下面我将结合实例分析科学课堂上对模型的建立和运用情况。例如，在教学苏教版四年级上册《简单电路》一课时，本课核心概念是闭合电路。如何让学生更简单、更轻松地理解这个概念，就需要教师引导学生建构闭合电路的模型。通过模型可以把抽象的电流，当成水流，理解电流从正极出发经过灯泡回到负极。在课堂上如何让学生建构起这个电路的模型呢，教师首先引导学生从观察小灯泡、电池入手，找到它们的关键部位，标识出来。科学的思维能力培养需要一定的观察力作为基础，这是因为观察是思维过程的起点，培养观察力可以激发小学生对世界的好奇心和探究思考，帮助他们从生活中发现问题，进而提高思维能力。然后动手画一画能让小灯泡点亮的连接方式。最后按照学生画的图，用灯泡、电池、导线进行测试，并进行分类，把能点亮的图放一起，不能点亮的放一起。通过分类比较，学生自然就能发现，要点亮小灯泡必须连接电池的正极、负极、小灯泡的金属外壳、小灯泡底部的金属触点这个四个点，形成闭合回路。至此闭合电路的模型就建构起来了。教师可以引导学生运用这个模型，连接其他电路，比如夏天使用的小电风扇等。这节课我也明显感受到教师是引导者，学生是主体，教师顺着学生的思路开展教学。（二）推理论证推理是由一个或几个已知的判断，推导出一个未知结论的思维过程；论证是能够运用证据来证明论点的方法。推理论证体现在：基于证据与逻辑，运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，建立证据与解释之间的关系并提出合理见解。例如，在教学苏教版五年级上册《光的传播》一课时，教师首先播放光束在生活中不同场景出现的视频，然后提炼出几张图片，学生观察到这些光束都是直线的。教师提问：光是沿着什么样的路径进行传播的？学生猜想，并提出自己的观点——光是沿直线传播的。如何证明自己的观点呢？此时教师需要搭建脚手架，利用有结构的实验材料提示学生如何设计实验证明光的直线传播。在教师的引导下，学生需要独立完成实验的设计，然后在小组内交流形成小组的设计方案。最后全班汇报，达成一致意见后，开始实验，通过实验观察到怎样的现象能说明光是沿直线传播的，需要学生利用推理论证的思想去解释。这样的课堂就是应用了推理论证来进行科学教学的。首先提出观点，然后围绕观点找证据，最后利用证据论证自己提出的观点。学生先有自己的思考，并且把自己的思考表达出来，这样的科学课堂对学生的思维能力是有帮助的，有提升的。（三）创新性思维通过锻炼和培养小学生创新力可以逐步提高并形成他们独立思考的习惯和能力，使其能够不盲从他人观点，更好地理解自身想法，发表自己的观点，有利于思维能力的全面提升，在科学学科学习、生活实践和未来发展方面都具有重要作用。在学科教学中，教师可以从不同维度、不同角度出发，启发学生灵活运用所学知识，提出新的实验、新的方案和新的见解，培养学生创新思维能力，为其日后的发展打下坚实的基础。二、学生科学思维能力培养的方法（一）基于科学核心素养设计教学目标科学观念是素养基础，是科学课思考的内容，没有这个内容，科学思维无从谈起。科学思维是素养的核心。需要学生动脑；科学探究是主要途径，需要学生动手。这两个关键能力紧紧联系在一起不可分割。态度责任是必备品格，是素养的方向。科学核心素养的四个维度紧密相连，是一个整体，表达了学生通过什么样的探究活动，促发他怎么去思维，形成什么概念，发展什么样的态度。例如，《简单电路》一课基于核心素养设计的教学目标如下。科学观念：认识能使小灯泡亮起来的电路是一个闭合电路，运用这一认识解释现象，解决问题。科学思维：运用模型架构的认识方式，通过分类、比较归纳等思维活动，识别点亮小灯泡的电路都是将电池的正负极、小灯泡金属外壳、金属触点等四个点连接起来形成的闭合电路。探究实践：能基于对小灯泡、电池等材料结构特点的观察，猜想连接方式；能运用简单材料测试自己的想法，并在此基础上归纳概括出点亮小灯泡的电路的特点。态度责任：基于证据发表观点，实事求是，善于合作，乐于分享。如果能在上课前按照核心素养的要求从四个维度把教学目标设计好，课就成功了一半，接下来就需要考虑设计什么样的活动，能激发学生什么样的科学思维，以及细节的设计。（二）真实情境导入，聚焦研究问题教师要联系生活化的场景和实际，设计一个贴近学生生活的情境，让学生自然而然进入本节课的学习。并且这个情境能引发思考，聚焦到本节课研究的问题上。例如在教学《简单电路》一课时，选择兔子的花灯，点燃蜡烛它就亮了，但是用蜡烛不安全，问学生有没有办法改进一下，自然就引导学生进入了新知的学习。并且聚焦到本节课要解决的问题——如何点亮小灯泡。例如，在一次教研活动中，某教师在教学苏教版五年级下册《生物的启示》一课时，该教师通过视频导入，学生通过观察到苍耳黏附在动物身上的现象引发思考。苍耳具有黏附的本领是因为什么？然后观察苍耳，发现苍耳的结构决定它具有黏附功能。联系到日常生活学生很容易想到魔术贴，紧接着观察魔术贴，找到它与苍耳的结构的相似之处。从苍耳到魔术贴，学生就能明白人们从生物获得启示，制造了很多物品满足人们的生活。后面的内容学生学起来就很轻松，该老师的切入点选择得非常好，找一个点深入研究，比找很多点泛泛而谈好。同样从学生的经验出发，用身边的案例，将学生日常的生活与人类创造的伟大的仿生技术联结，并用类比的教学方法激发了学生的科学思维。（三）设计问题链，层层递进利用问题促进学生科学思维的发生，一节科学课可能有很多问题，教师要精心设計问题，并且问题要具有挑战性，指向核心概念，而不是一系列的小问题。要做到集中精力解决一个问题，其他问题就迎刃而解了。例如，在教学苏教版科学四年级上册《弹力》一课时，要研究拉力大小与弹簧拉伸长度之间关系，教师可以设计一个大问题：如何设计实验研究拉力大小与弹簧拉伸长度之间的关系？学生可以用文字或者画图的方式表述自己的观点。要解决这个大问题，还需要设计一些小问题，例如：如何让拉力可见？怎么改变拉力的大小？这些小问题都是为解决本课核心大问题服务的，这样学生就清楚这节课我们要掌握的科学观念、科学思维方式。教学苏教版科学五年级的《雾和云》，教师首先出示生活中有雾的场景。然后提问：关于雾，你有什么问题？从学生的回答中聚焦核心问题：雾是怎么形成的，可能与什么有关？然后让学生先独立思考，再小组交流。同学们想好了吗？谁能完整地说一说？你能结合以上同学的发言，说一说雾的形成吗？这部分教师给学生足够的时间和机会去表达，在表达过程中学生的思维能力得到了锻炼和提升。这个过程学生的思维是可见的。实验探究部分，有了前面充分的思考，学生对雾的认识明确了，如何设计实验制造雾就容易多了。重点是学生的思考与表达，而不是教师对科学知识的传授。因此在科学课堂上多给学生思考和表达的机会，可以提高自己的课堂教学能力。（四）设计具有思维结构的任务单科学课上的任务单促进学生迁移运用所学知识、技能与方法来完成任务，是学生科学素养发展的重要环节。同时，科学任务单也是学生在科学探究活动中把得到的信息内化的一个重要环节，它显示着学生亲历科学探究过程留下痕迹，也是我们教师了解测评学生思维水平的重要证据，更是使探究走向高效的助推器，具有重要的意义。例如四年级上册《弹力》任务单的设计如下。用力改变这些物体的形状或体积（弹簧、橡皮筋、海绵、钢尺），再去掉所用的力，有什么发现？将你的发现用文字或画图的方式记录下来。设计实验探究拉力大小与弹簧拉伸长度之间的关系。如果请四年级的学生用语言描述物体受外力后发生改变的现象，他们能描述清楚，但是无法在脑海中留下印记。如果用上述教师设计的任务单请学生用文字或画图的方式完成，那么对学生形成“弹性”概念提供了支架。方便学生从个例中归纳出具有弹性的物体的共同特征。学生参与教学的思维过程是不可视的，如何让学生思维显性化，可以通过设计具有思维结构的任务单实现。学生完成任务单的过程，就是经历了一个