[摘要]科学思维是儿童学习科学应具备的关键能力，是科学课程要培养的学生核心素养之一。本文以“蜂窝砖的秘密”系列课程为例，基于思维型科学探究教学理论，通过创设“科学概念构建与问题解决之间的联结”“先前经验与新科学概念的联结”“动手实践与心智发展的联结”，促进儿童科学思维能力的“真”发展，逐步提升学生的科学核心素养。

　　[关键词]有效联结科学思维科学探究核心素养

　　《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出科学思维是科学核心素养的核心。我国当前的科学教学仍偏重对学生操作能力的培养，相对忽视学生的思维发展，制约着科学课程育人目标的实现。因此，运用有效的教学策略，给予儿童支持与辅助，引导其掌握科学思维的基本方法，培养科学思维能力，实现科学思维的发展，是现今科学课堂教学的重中之重，也是科学教师应当思考的首要问题。

　　基于此，笔者尝试以“蜂窝砖的秘密”系列课程为例，以思维型科学探究理论为指引，引导学生经历明确问题、围绕问题提出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价、应用迁移等科学探究活动，培育学生像科学家那样去思考，运用科学思维方法，经历科学思维过程，丰富其学科心智模式，从而促进科学思维能力的发展。

　　一、拆旧楼建新楼，促发“真”问题

　　（一）校园是学生学习生活的场所，往往也是“新”问题的发祥地

　　上一周，二年级的学生刚刚结束“认识材料”这一单元的学习，学生对生活中常见的材料有了一定的认识，并对辨认身边的材料颇具兴趣。那时也正值我校进行校园建设，拆旧楼建新楼的工程如火如荼地进行着，旧大楼被推倒，搭建楼房的材料暴露出来，引发了学生的思考：

　　生：老师，我今天在工地旁边看见了被拆下来，掉在地上的砖头。

　　师：没错，我们学校的旧楼确实是用砖头和水泥垒起来的。

　　这时，学生突然走到笔者身边，示意笔者蹲下来听他说。生：老师，我觉得我们学校旧楼可能是豆腐渣工程。

　　听到一个二年级孩子有这般说法，笔者有点紧张又好奇并接着追问。

　　师：为什么这样说？你有什么发现？

　　生：（悄悄在我耳边耳语）：我发现砖头中间有一个一个的小洞，用这样的砖头盖房子，肯定不结实，一定是偷工减料。

　　听了他的一番话，笔者将信将疑，并要求一同前去看个究竟。来到旧楼工地看到地上散落的砖头，笔者忍不住笑起来。因为笔者知道这是十几年前常用的“蜂窝砖”，中空的蜂窝状结构不仅结实、坚固而且轻便，并不是学生说的豆腐渣工程。但是转念一想，对于学生提出的“新”问题，作为教师不容忽视，更不应草草了事；而应抓住机会，呵护学生的好奇心，助力其研究，促进其思考。

　　（二）“真”问题，是“真”研究的第一步

　　但是，学生提出的“新”问题是否是值得进一步研究的“真”问题；是个体认知的缺失还是此年龄段儿童共性的前概念错，这需要教师进行一次全体性调查。笔者利用科学课的时间，带领学校二年级3个班级90位学生来到旧楼工地，观察搭建旧楼砖头的样子，并请学生自由提问。3个班级中分别有3名、2名、5名同学提出了对“蜂窝砖”这种有洞的砖头能否建房子的疑问。

　　基于此，“新”问题被进一步确认为“真”问题。而由“新”问题向“真”问题的转化，往往才是“真”研究的起点。

　　二、教师搭建支架，助力“真”研究

　　（一）搭建脚手架，助前经验的“暴露”

　　基于学生的“真”问题，教师应通过追问、谈话等方式帮助学生发现自己先前经验与观察到事实之间的冲突，并助力其找到冲突的源头。

　　师：同学们都认为有一个一个小洞的砖头不能用来盖房子，能说说你们的理由吗？

　　生：我看到盖房子的砖头一般都是实心的，没有一个一个的洞。

　　师：这是你的经验，有小洞为什么就不适合盖房子？生1：有小洞，砖头就容易被压碎，肯定不结实。

　　生2：有小洞，砖头就不够硬，容易遭到破坏。

　　师：总结来说，大多数同学认为有小洞的砖头不能承受一层一层砖头的重量，很容易破损、易被压碎。那为什么我们的教学楼会用这样的砖头来盖房子，空心蜂窝砖真的没有你们常见的实心砖头结实？你有什么方法来证明你们的想法？

　　（二）提供研究方法，促进学生科学探究思维的发展

　　对于二年级的学生来说，像科学家那样经历科学探究的完整过程的机会不多，缺乏对科学研究方法的认识，基于此，教师作为课堂的引导者，应在学生所想到的研究方法基础上给予一定的指导与支持。

　　生：我想用锤子砸一砸，看看空心的砖头会不会被砸碎。师：谁来评价他的方法。

　　生：我觉得砸不合适，砖头是用来盖房子的，应该真的找几块蜂窝砖垒一垒，看底下的砖会不会被压碎。

　　基于学生用真砖头，压一压，看一看的方法，教师摆事实讲道理，为学生提出更为合理的研究方法。

　　师：同学们的想法很好，但是今天空间有限，也没有这么重的重物，很难用真的砖来建个房子来比一比。当科学家、工程师遇到这样的问题时，他们都会选择来做模拟实验，今天我们也用纸砖来模拟实心砖、蜂窝砖；用书本来模拟压在砖头上的重物。在实验前，谁来大胆预测两块模拟砖分别能放几本书？

　　生：我认为实心砖肯定放得比蜂窝砖多，分别可以放

　　20本和10本。

　　师：接下来，我们就一起来试一试，比一比，并记录最终放置的本数。

　　对于学生来说，“模拟实验”是其比较陌生的研究方法，但基于“真”研究的需要，教师应用恰当的方式给予支持，引导学生顺利完成科学探究，体验完整的科学探究过程。

　　（三）学生融会贯通，产生“真”思考

　　真研究不仅需要教师适时提供研究方法的支撑，还应立足学生科学探究思维的发展，引导学生经历科学探究的完整过程。让学生尝试像科学家一样思考问题、解决问题，通过“真”思考，最终走向科学思维的发展。

　　“模拟实验”的数据呈现出模拟实心砖与蜂窝砖能够承受的书本重量相差不大，接下来教师引导学生通过分析数据，说出新发现。

　　师：从实验数据中，你有什么新的发现？

　　生：我们组模拟实心砖、蜂窝砖分别都放了40本才被压塌，这样看来蜂窝砖也能承受比较重的重量。

　　师：这与大家一开始的推测相同吗？生：不相同，两种砖都结实。

　　师：看来我们学校的教学楼并不是豆腐渣工程，那为什么蜂窝砖能够代替实心砖成为主流的建筑材料，除了结实，它还有其他优点吗？

　　生1：一开始我觉得空心的砖头偷工减料，这样看来是节省材料。

　　师：对于他的观点有同学想补充吗？

　　生2：相同大小的实心砖在用料上肯定多于空心的蜂窝砖，从这个角度来说，蜂窝砖确实有节省材料的优点。

　　生2：我想，除了节省材料，蜂窝砖会比实心砖更轻。师：盖房所用的砖头比较轻，有什么好处？

　　生2：砖头重量轻，工人盖房子会更轻松一些，更省力。

　　师：你提到同样大小的蜂窝砖可能比实心砖更轻，老师这里有两块真砖，谁来掂一掂。说一说有什么感受？

　　生1：蜂窝砖真的比实心砖轻，我们还可以用秤称一称。

　　生2：从数据上看，蜂窝砖明显轻于实心砖。

　　师：结合刚才我们的探究实验，请你用一句话说一说蜂窝砖的优点。

　　生：蜂窝砖既结实，又比实心砖轻便，是用来盖房子的优良材料。

　　通过学生的动手实践与对实验结果的分析，引导学生将实践与思辨相结合，激发学生主动建构科学概念，并将新科学概念迁移运用，解决真实情景中的问题，丰富学生对世界的认知，进一步实现其心智模式的发展。

　　三、创设概念构建与问题解决的联结，以情境促思维

　　思维型科学探究教学理论指出，情境创设能够使学生联系已有知识和经验去解决问题，鼓励学生独立思考、挑战权威、合作互动，从而形成一种学生主动学习、积极参与的教学氛围。真实生活情境具有复杂性、真实性的特点，情境中生发的问题，往往需要综合运用科学知识、概念来解决。然而，在当下的科学课堂教学中，学生所习得的科学知识往往是碎片化的、缺乏系统性的，而零散的科学概念不利于学生科学素养的形成与科学知识的内化。基于此，笔者认为，在科学课堂教学中，教师应尝试创设科学概念与问题解决的联结，简单地说就是搭建零散科学概念与复杂真实情境之间联结的桥梁，引导学生在情境中构建科学概念，从而促进科学思维的发展。

　　四、创设先前经验与新科学概念的联结，以认知冲突促思维

　　基于观察渗透理论，人的头脑在认识事物之前，并不是空无一物的“白板”，而是已经存在着某种东西了，这就是已有的知识储备、理论框架、价值观念等。它们对学习者的观察范围和思考偏向作了预先的规定。对于创造者来说，观念的转变或理论背景的转换，就是意味着一种思维发展。而儿童新知的习得，往往是基于其脑海中原有经验，也就是我们所说的“前概念”。思维型探究教学理论也指出，在教学过程中基于学生的已有认知，引发认知冲突，能够激发学生的学习动机，引发积极思维。基于此，如何帮助学生提取过往经验、抽象已有认知、纠正错误概念、丰富单一概念，使学生越过最近发展区，达到前经验与新科学概念的联结就显得尤为重要。

　　笔者认为，教师可通过一步一步搭建脚手架，引发学生的认知冲突，通过学生前后经验的认知冲突，突破学生的前经验，慢慢形成新科学概念，从而促进其科学思维向前推进。具体来说，教师应重视课前的学情分析，通过调查问卷、访谈等方式了解学生的前概念。就如课例中，教师在获悉学生对于“蜂窝砖是不是豆腐渣工程”的问题后，没有置之不理也没有直接给出答案，而是进行了以年级为单位的调查与访谈，进一步挖掘学生的已有认知，锚定认知冲突的起点。在锚定起点后，教师应采用有效教学设计，帮助学生暴露出自己的前概念，让认知冲突自然而然地发生，引发学生的积极思维。就如同课例中，教师通过追问法与实验验证法相结合的教学策略，支持学生运用科学探究方法，创设前概念与科学新概念的联结，从而自主实现最近发展区的跨越与科学思维的进阶发展。

　　五、创设动手实践与心智发展的联结，以实验研究促思维

　　思维型科学教学理论指出，教师应引导学生经历一种以科学思维方式链接起来的探究活动，探究活动主要包括明确问题，围绕问题提出假设，制订计划，搜集证据，处理信息，得出结论，表达交流，反思评价，应用迁移等。当然这些探究过程不是一套固定的步骤和线性的方法，更不拘泥于科学实验这一种方式，而是引导学生经历像科学家一样思考、实践的全过程，从而促进科学思维方法的习得与科学思维能力的发展。

　　基于此，对于学生的思维发展，特别是科学思维的发展来说，科学知识的习得是基础，而经历如科学家一样思维过程是重要的途径。就如课例中，教师引导学生像科学家一样，通过模拟实验的科学方法，经历根据问题作出假设、制订模拟实验计划、观察记录搜集证据、处理证据信息，最终得出结论，并将结论迁移运用至真实情景中的问题解决。在此过程中，学生不仅习得了观察、实验、测量、推理、解释等科学方法，而且发展了分析、比较、概括等科学思维能力。由此看来，儿童的心智发展需要创设有效的动手实践来促进其思维能力的深入发展。

　　综上所述，“创设联结”是让科学学习行为发生的本质性策略。在科学课堂中，如果仅仅扩充儿童的知识，儿童收获的是凌乱的仓储；只有让这些知识基于经验，建立起有序的联结，才能被随时调用。只有让这个概念体系，在真实情境中被应用，学习才会产生真正的意义。而只有回应社会需求、去解决真实的问题、服务于人，这种意义才能真正产生价值，才能进一步推动儿童思维的“真”发展。当然，在实践层面上，学生主动联结的建构依赖于教师创设能够帮助学生联结的学习场，最终有利于儿童学科素养的提升、有利于儿童的自主学习和人格的全面发展。

      参考文献：

　　[1][美]约翰·洛克.教育漫话(第2版)[M].徐大建,译.上海：上海人民出版社,2011.

　　[2]林崇德,胡卫平.思维型课堂教学的理论与实践[J].北京师范大学学报(社会科学版),2010(1):29-36.

　　[3]冯凌,芮春花.主动联结:儿童科学学习新范式[J].基础教育课程,2023(3):45-53.