摘要:在小学科学教学中,教师应深挖科学思维的内涵与要素,从科学探究活动的各个环节入手,促进学生科学素养的提升。本文从科学思维的内涵与构成要素出发,从概念教学、情境教学、小组合作、评价体系等角度提出在小学科学教学中培养学生科学思维的教学策略,促使学生形成科学思考的习惯,提升学生的综合素养及学习能力。

　　关键词:小学科学,科学思维,教学策略

　　在小学科学教学中,教师要在引导学生掌握基础知识的同时,培养其科学实践能力,使学生养成在科学实践中分析和思考问题的好习惯。

　　一、科学思维概述

　　科学思维是一种以科学的观点来认知客观事物的本质属性、发展规律和相互关系的思维方式。在自然科学领域,科学思维是研究者以自然现象为研究对象,通过深入探究现象背后的本质和规律来推进认知。人们对规律的理解通常是在认知过程中不断曲折前进的,需要通过对感性认知的合理改造和加工处理,形成对真理的清晰认知,以指导人类的实践活动。

　　科学思维包括以下四个要素:一是模型建构,即根据已有的科学概念和知识,对客观事物进行抽象概括,建立能够反映研究对象本质属性的模型,这些模型可以分为概念模型、数字模型和物理模型。二是科学推理,即研究者通过分析、归纳和演绎等方法,根据现有条件进行推理,解释自然现象,阐释科学规律与结论,为未来解决类似问题做准备。三是科学论证,从实证角度出发,研究者筛选关键资料和数据,整理形成证据,用以描述、解释和预测研究问题,并提炼出观点。科学论证要求研究者具备质疑与批判思维、科学证据意识以及评估证据的能力。四是质疑创新,这是一种高层次的思维能力,即对所研究的事物进行深度分析和评估,能利用证据进行大胆猜测和质疑,并将其付诸实践。

　　科学思维的构成要素与小学科学教学的目标高度一致。在科学教学中,培养学生的科学思维不仅符合新课标的要求,也满足小学生全面成长的需求。

　　二、小学科学教学中学生科学思维的培养策略

　　1.建立概念体系,形成对知识的整体认知

　　冀人版小学科学教材中含有丰富的科学概念。对于概念的学习有两个关键点:一是让学生深入了解概念,二是让学生把概念关联起来形成知识体系。这是学好科学学科、建立科学思维的第一步。教师在教学中应避免枯燥的讲述,而是以趣味的现象引入概念。例如,在“运动与摩擦力”的教学中,教师可以通过引入生活中常见的现象来介绍这些概念,以具体的方式呈现概念,让学生感受科学与日常生活的关联,从而激发学生的学习兴趣。随着学生对这些概念的逐步了解,教师可以引导学生深入思考:“在生活中,你观察到了哪些与摩擦力相关的现象?如何运用摩擦力的知识来解释这些现象?我们应该如何利用摩擦力?”通过提出这样的问题,教师能引导学生运用科学思维,结合所学知识展开思考。

　　教师要围绕科学概念进行整体布局。“2061计划丛书”《科学素养的导航图》详细介绍了49个互相连接、比较完善的概念进展图,这可以帮助教师明白不同年级、不同学科的概念是如何相互联系的。教师可以利用这些信息来帮助学生建构“概念全景图”。以“水的三态变化”和“水循环”为例,教师可以绘制相关的概念全景图(见图1)。从图中可以清晰看出,学生需要掌握的概念如同一张大网互相关联,教师也因此获得更高的教学视角和整体观,有助于帮助学生找到通向大概念的路径。

　　2.开展情境教学,在观察、思考中培养科学思维

　　小学科学学科的知识通常具有一定的抽象性,学生在学习过程中难免遇到一些困难。为帮助学生形成科学思维,教师应引导他们深入理解关键知识点,并将知识融入具体情境中。

　　一是实验情境。利用常见现象组织实验活动,以观察实验现象、回答实验问题为主线,通过问题引起学生思考,以层层递进的问题拓展思考深度,是促进学生理解知识的有效途径,更是培养学生科学思维的重要途径。例如,在“冰和水”的教学中,教师可以指导学生开展“水结冰”实验:学生将装有水的试管插到碎冰中,标记试管中水面的位置,用温度计测量试管中水的温度变化,观察水在多少度时会结冰,并对比水结冰前后的体积变化。在学生实验的同时,教师可以向学生提出这样的问题:“水在什么温度时会出现结冰现象?”“水在结冰前后体积发生了什么变化?”“为什么会发生这些变化?”这些问题都是学生亲自动手、亲眼观察的客观现象。学生带着问题到课本上寻找答案,因为通过亲自动手与亲自观察,从而对知识点的记忆与理解更深刻。教师还可以拓展一些新问题:“饮料、酒等液体会结冰吗?”“向水里加入其他物质,水结冰的温度会变化吗?”等。这种小问题也可以锻炼学生的自主探究能力、发散思维能力。

　　二是利用信息技术导入情境。信息技术可以为学生提供直观化的学习平台,且具有综合性、互动性的特征,教师可以利用视频、文字、图片等建立情境,激发学生参与科学探究、学习科学知识的热情。例如,在“轮轴的秘密”“斜面的作用”的教学中,教师可以为学生播放教学视频:吊车通过滑轮吊起重物,古人通过斜面来运输物资等。通过播放相关视频,学生能更深刻地理解滑轮、斜面的作用。此外,教师可以利用信息技术制作电子表格,引导学生记录和分析撬杠、轮轴、滑轮和斜面的特点,从而促使学生通过操作和思考得出结论,有效优化了小学科学课堂。

　　三是创设生活化的情境。生活是学生接受科学教育的第一课堂,也是教师开展情境教学的有效素材。在《植物的繁殖》的教学中,教师组织学生开展扦插、压条、种子繁殖等实践活动。教师可选择比较容易发芽的种子,如豆类、牵牛花、草种子、青菜种子等作为一组观察对象;再选择月季花、落地生根、长寿花、蟹爪莲等进行扦插繁殖,作为另一组观察对象;最后再选择蒜瓣、地瓜、土豆、香雪兰等进行块茎繁殖,作为最后一组观察对象。学生们按照课本上的讲解,分别运用不同的繁殖方案进行实验操作,并通过文字记录、拍摄照片等方式记录植物的生长过程。通过趣味的生活化教学,学生可以感受到科学的无穷奥妙,也可以在观察、分析、探索的过程中培养科学思维。

　　3.开展小组合作教学,在合作与探究中培养科学思维

　　小组合作学习是一种高度尊重学生自主性的学习模式,同时也是培养学生自主思维能力和学习自主性的有效途径。在每个学期开始阶段,教师可以根据学生的学习情况将他们分成若干个学习小组,每组4~6人,确保组内学生之间形成互补、互助的关系。当遇到适合分小组学习和探索的知识点时,教师可以给各小组发布学习任务,引导小组长了解组员的意向和能力,并进行合理分工。

　　例如,在“土壤的组成”的教学中,教师可以将“分析和验证土壤的成分”的任务交给小组,先要求学生通过讨论明确土壤中可能存在的成分,如水和空气。然后,教师可以引导学生分小组利用提供的教具进行验证。在这一过程中,小组成员可以共同讨论、分析实验方案,并根据各自的实验技能进行合理分工。小组长则可以负责协调组员的工作,确保任务顺利完成。教师将准备好的土壤、烧杯、玻璃棒、纸巾、镊子、酒精灯、药匙、水等实验素材发放给学生,引导学生按照教材上的说明及教师的指导开展实验:①用药匙取适量的土放在纸巾上,用纸包住土,用手捏再摊开纸,发现纸巾湿润了。这个实验现象说明土壤中可能有什么成分呢?②用镊子夹取适量的土放入有水的烧杯中,发现有气泡不断上升。这个实验现象说明土壤中有什么成分呢?③用镊子夹住土放酒精灯上烧,闻到刺鼻的味道。这个实验现象说明土壤中有什么成分呢?在小组合作学习的过程中,各小组中有的学生负责实验操作,有的学生监督实验流程,也有的学生记录实验现象和数据,形成了协同努力的学习氛围。教师在这个过程中发挥引导和监督的作用,确保学生的探究操作有序进行。在这样的活动中,学生团结合作、齐心合力验证已有猜想,不但能培养团队合作能力,也能培养科学思维。

　　4.通过评价引导学生反思,巩固科学思维

　　有效的评价具有激励、引导的作用。教师应发挥好教学评价的作用,增强学生的学习自信,促进学生科学思维的培养。在“矿物”一课的教学中,教师发现这一课对于小学生来说难度较大,利用各种感官和工具观察实物的方式,并结合及时的评价进行,鼓励学生用个性化的语言描述矿物实物。如用眼睛看可得出矿物的形状与颜色;用鼻子闻可发现矿物的气味;用手摸可感知矿物的光滑程度;用放大镜可观察到矿物的颗粒粗细等。学生通过仔细观察,对分辨矿物的方法有了更深刻的认识。在这一过程中,教师及时给予评价,引导学生运用丰富的语言描述矿物。通过这样的评价方式,学生在观察的过程中得到了及时的反馈,鼓励了他们主动参与观察和描述的活动。教师在评价中要注重给予充分的鼓励和肯定,以增强学生的学习信心。通过积极、正面的评价,可以激发学生对科学学科的兴趣和热情。同时,教师还要引导学生归纳观察和描述矿物的方法,使他们能够在生活中主动应用这些方法。这种引导不仅有助于学生将所学知识应用到实际生活中,还能促使他们形成主动观察和描述的良好习惯,有效培养科学思维。

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