在科学探究中促进学生思维发展

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　　[摘 要]科学探究是科学学习的外在形式，学生科学思维的发展是科学学习的核心目标。科学探究中，注重学生思维的训练，对促进学生思维的发展、科学素养的形成至关重要。教师要将学生思维方法的习得、思维能力和品质的培养渗透于科学探究活动的始终，在设计方案中，提升学生思维的严谨性;在实践操作中，培养学生思维的深刻性;在分析数据中，提升学生思维的系统性;在强化说理中，发展学生思维的批判性。
　　[关键词]科学教学;科学思维;科学探究
　　[中图分类号] G623.6 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2019）15-0078-02
　　科学探究是科学学习的外在形式，学生科学思维的发展是科学学习的核心目标。提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价等探究环节，离不开学生科学思维的参与，每一个环节都会涉及多个科学思维方法。只有充分运用这些思维方法，在演绎、归纳、整理中理性思考，学生的科学思维才能逐渐形成与发展。
　　一、在设计方案中，提升思维的严谨性
　　实验方案的设计是科学探究活动的重要环节，是将头脑中内在的想法显性化，并尝试进行程序化的假设过程。探究前的设计实验、制定方案往往比动手实验更能启迪和培养学生的思维。受知识经验不足和身心发展不够成熟的限制，学生考虑问题往往缺乏周密性，解决问题的方法往往粗糙、片面、缺乏科学性。因此，教师要引导学生在探究前进行方案设计，做到合理有序、方法得当、考虑周密、科学严谨，减少和避免学生观察与实验的随意性、盲目性。如实验的目的、变量的控制、操作的步骤、应当注意的事项等，教师可先让学生充分思考和讨论，必要时及时介入，通过生生之间、师生之间开展全面、多向的交流与讨论，使学生思维碰撞出火花，逐步完善设计方案。
　　例如，苏教版四年级上册《冷热和温度》一课的教学重点是引导学生通过连续测量一杯热水的温度，发现热水变凉过程中温度变化的规律。如果教师直接把测量的方法、步骤、注意事项等告知学生，让学生按部就班地操作，教学过程不但清晰快捷，而且教学任务也能顺利完成。但如此一来，学生只是机械地操作，缺乏思维的参与和训练。所以，教学中，教师要围绕测量水温的任务，重点引导学生进行以下思考与交流。
　　1.想一想，测量中需要哪些器材？
　　2.使用温度计测量要注意什么？有什么办法能把温度计给固定住？
　　3.间隔多长时间测一次？怎样计时？什么时候做第一次记录？
　　缺乏思维的参与，探究往往只能停留在操作层面。通过思考、讨论、交流，学生逐步完善实验方案，思维始终参与其中，并且朝着科学、严谨、周密的方向发展。
　　二、在实践操作中，培养思维的深刻性
　　学生的思维发展是由具体形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡的。据此，学生通过亲历探究活动、实践操作获取感性认知、直接经验，再经过分类、类比、推理、抽象、概括等思维过程深化认知。这既有利于科学概念的形成，又有利于拓展思维的广度和深度。
　　例如，教学苏教版五年级上册《简单电路》时，教师给学生提供了1节干电池、1颗小灯泡、2根导线，让学生采用试碰法，使小灯泡亮起来，并准确画下线路连接方法，比比看谁的方法多。课堂上，学生兴趣盎然，忙得不亦乐乎，点亮灯泡的兴奋得跳起来，尚未点亮灯泡的急得满头汗。操作结束后，教师收集各小组的线路图，全部呈现在黑板上，引导学生观察探讨灯泡亮起来的规律。学生经过观察、比较、分析、概括等一系列思维活动，达成了只有让电流从正极通过负极形成一个完整的电路，小灯泡才能亮起来的共识。
　　以上案例中，教师充分发挥学生乐于探究、喜爱动手的特点，让学生在动手操作中寻找点亮小灯泡的方法，并通过画图这种使思维可视化的手段，引导学生进行比较、分类、分析、概括等思维训练，探究科学规律。
　　三、在分析数据中，提升思维的系统性
　　信息和数据是科学实证的重要依据。学生在获得相关实验信息和数据之后，需要进行梳理分析，做出判断，得出结论。在这个过程中，学生将综合运用信息和数据，基于理性分析，经历思维批判，将直觉概念上升为科学概念。
　　例如，教学苏教版四年级下册《小车的运动》一课时，教师组织学生做“拉力大小与小车运动快慢的关系”的实验，并把各小组测量的数据汇总在一张表上，如下表：
　　从表中来看，大多数小组完成了3次实验，第1组和第2组分别完成了4次和5次实验，第4组只完成了两次实验。学生动手能力和合作效能不同，小组之间的实验进度有所差异，出现这样的情况也属正常。如果仅从追求结果的角度出发，学生凭借该表数据获得“拉力越大，小车运动越快”的结论是没有问题的。可是如果从培养学生思维系统性的层面出发，表中的数据还有待分析。教师引导学生从以下角度进行数据分析：
　　师：请仔细观察汇总表，你觉得哪个小组的数据比较有说服力？为什么？
　　生1：我觉得第2组的数据有说服力，因为他们测量了5次，有5个数据，其他组的数据没有他们多。
　　生2：获得的数据越多，越有說服力。
　　师：我非常赞同你的观点。对比实验中，实验次数越多越接近事实。从第2组的数据中，我们能得出什么结论？
　　生3：拉力越大，小车运动就越快。
　　师：要是只凭第2组的数据得出结论，你们认为科学吗？
　　生4：我认为不科学，第2组的数据仅仅是他们这个小组测到的结果。
　　师：你的意思是第2组的数据只能代表他们组的结果，只看一个小组的数据，比较片面是吗？
　　生4：是的，数据还是不够多。
　　师：应该怎么办呢？
　　生4：每一组的数据都要看。
　　生5：如果每一组的数据都能证明“拉力越大，小车运动越快”，说明这个结论是科学的。 　　师：你们同意吗？
　　生：同意。（多数学生点头示意）
　　师：好。请你们观察全部数据，看看是不是每个小组的数据都能证明“拉力越大，小车运动越快”的结论。
　　（学生再次观察数据，一致同意拉力的大小与小车运动的快慢有重要的关系）
　　接下来，教师引导学生进行组间数据的纵向对比。如小车挂6个垫圈时各个小组的数据是4.0、4.1、4.1、3.6、3.1、4.3、4.2、3.1，每一组的数据有所不同，这再一次引发学生对数据差异原因的思考。通过交流，学生从主观和客观两方面寻找导致差异的原因，意识到实验需要精益求精，应积极思考如何为结论提供真实有效的数据。
　　纵横对比数据，多角度地分析数据，培养了学生尊重事实的意识，使学生考虑问题、解决问题的思维朝着系统、全面的方向发展。
　　四、在强化说理中，发展思维的批判性
　　语言是思维的工具，是思维的外壳。加强科学课堂的语言训练，特别是说话有理有据的训练，是发展学生思维严密性、批判性的有效途径。例如，教学苏教版六年级上册《蜡烛的变化》一课时，在学生做完加热白糖的实验后，师生进行了如下对话：
　　师：白糖最后变成了黑色的物质，那它还是白糖吗？
　　（学生稍许沉默，接着三三两两地开始轻声讨论，教师静静地等待）
　　生1：我觉得还是白糖。
　　师：为什么你这样认为？
　　生2：虽然加热时间长了，白糖颜色发生了变化，但白糖还是白糖。
　　生3：我也觉得是白糖。
　　师：说说你的理由。
　　生3：我们加热白糖时并没有添加其他物质，虽然白糖由白色變成黑色，但糖还是原来的糖，这个没有变。
　　师：你们不但说出了自己的判断，还讲出了判断的理由和依据，这非常好！说话有理有据，才能让人信服。
　　生4：老师，我认为加热后白糖就不是白糖了。
　　师：你的理由和依据又是什么呢？
　　生4：我偷偷尝了下，它是苦的，而白糖是甜的，味道不一样了。
　　（教师点头表示赞许）
　　生5：我也认为不是白糖了。大家想想，水变成冰，冰还能变成水，但是白糖加热到最后发黑了，不能变回白糖了。
　　师：（竖起大拇指）你都会列举水的形态变化来佐证自己的观点了，了不起！
　　生6：我也认为那不是白糖。肉烧焦了就不能吃了，它里面的蛋白质成分也会发生改变。同理，白糖烧焦后，成分发生了改变，不再是白糖了。
　　学生通过摆事实、讲道理，逐渐明白白糖加热到最后的物质从颜色、气味、味道等都有别于白糖，变成了其他物质。
　　问题的抛出，引发了学生的思维冲突。学生轻声讨论时，教师不打断，不着急，给予他们充足的时间进行思维碰撞。在交流中，教师通过“为什么你这样认为”“说说你的理由和依据”等问题，引导学生利用证据思维，有条理地对自己的结论进行阐释。长此以往，学生的证据意识会不断增强，批判性思维能力也会进一步提升。
　　总之，教师要借助科学探究这一“脚手架”，在探究活动的各个要素和环节中挖掘思维训练的点，拓宽思维发展的面，渗透思维方法的训练，逐步提升学生的思维能力，培养学生的思维品质，助推学生科学素养的形成。
　　（特约编辑 木 清）
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