楊茜

【摘 要】文章分別對(duì)蘇教版小學(xué)科學(xué)低年級(jí)和高年級(jí)的兩節(jié)課例的思維歷程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，剖析了如何通過(guò)教學(xué)訓(xùn)練學(xué)生在概念的發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)自己主動(dòng)思考，運(yùn)用科學(xué)思維方法，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析加工，形成對(duì)問(wèn)題的解釋和對(duì)科學(xué)概念的理解。同時(shí)，提出科學(xué)探究活動(dòng)的思維歷程優(yōu)化設(shè)計(jì)的策略，將學(xué)生引向深度學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】主動(dòng)思維 思維歷程 優(yōu)化設(shè)計(jì) 教學(xué)策略

一、聚焦主動(dòng)思維

科學(xué)探究本質(zhì)上是一種復(fù)雜的教與學(xué)活動(dòng)，是由行為、思維和情感活動(dòng)交互構(gòu)成的發(fā)現(xiàn)新的因果關(guān)系的循環(huán)過(guò)程。它需要教師激活并維持學(xué)生的思維和情感活動(dòng)，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲，主動(dòng)參與思維活動(dòng)，完成數(shù)據(jù)分析、建構(gòu)科學(xué)解釋等一系列邏輯上相關(guān)聯(lián)的實(shí)踐行為。因此，思維活動(dòng)是科學(xué)探究教與學(xué)的核心，教師必須鼓勵(lì)學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)地參與思維實(shí)踐，不僅要研究學(xué)生思維的過(guò)程，還要研究怎樣通過(guò)教促使其真正發(fā)生。

二、引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思維的教學(xué)策略及實(shí)踐

（一）“這里面有空氣嗎”課例分析

本課選自蘇教版科學(xué)一年級(jí)下冊(cè)第3單元“空氣”，本節(jié)課主要讓學(xué)生知道物體內(nèi)部空間和狹小空隙中有空氣，幫助學(xué)生完善“我們周圍有空氣”這一認(rèn)識(shí)過(guò)程。

1.思維歷程優(yōu)化設(shè)計(jì)

整節(jié)課教學(xué)的基本邏輯是依據(jù)將物體放入水中看到有氣泡冒出，推導(dǎo)出空瓶和一些物體的狹小空隙中有空氣。整個(gè)思維歷程屬于邏輯推理中的演繹推理。因此，教學(xué)過(guò)程中教師也要遵守這種邏輯推理形式。

在前一節(jié)課“找空氣”中，學(xué)生通過(guò)多種方法“找空氣”，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到“我們周圍有空氣”。據(jù)此，教學(xué)主要分為三個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)三次難度逐漸遞增的活動(dòng)，讓學(xué)生經(jīng)歷“猜想—尋證—解釋”的科學(xué)探究過(guò)程，幫助學(xué)生不斷完善“我們周圍有空氣”這一認(rèn)知。與此同時(shí)，學(xué)生要不斷地使用分析、比較、推理、分類、抽象、概括等思維方法，思維在這樣的過(guò)程中得到訓(xùn)練。整節(jié)課的思維歷程優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖1所示。

2.促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思維的教學(xué)策略

（1）問(wèn)題鏈

問(wèn)題鏈?zhǔn)潜舜岁P(guān)聯(lián)而有序的主問(wèn)題串。從形式上看，問(wèn)題鏈?zhǔn)黔h(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的。從內(nèi)容上看，問(wèn)題鏈?zhǔn)菄@核心問(wèn)題的一系列具有邏輯結(jié)構(gòu)的子問(wèn)題鏈。本節(jié)課使用的問(wèn)題鏈，如圖2所示。

問(wèn)題鏈本身的邏輯結(jié)構(gòu)能夠推進(jìn)學(xué)生的邏輯思考，反映了科學(xué)推理的基本過(guò)程，能有效彌補(bǔ)課堂提問(wèn)的細(xì)碎、零散、低認(rèn)知及隨意等不足，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行高水平的思維活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生深度理解。

（2）結(jié)構(gòu)性材料

準(zhǔn)備好精練的上課材料，并且思考材料出示的次序和步驟，這是教師在做課前準(zhǔn)備時(shí)必須思考的問(wèn)題。本節(jié)課的整個(gè)思維歷程屬于科學(xué)推理中的演繹推理（從一般到特殊）。因此，這節(jié)課教師選用了空瓶、裝滿沙子的瓶子、幾種孔隙情況不同的物體。實(shí)驗(yàn)材料的孔隙由大到小，由可見(jiàn)到不可見(jiàn)。材料及其出示的順序本身就是合理的邏輯推理過(guò)程。

結(jié)構(gòu)性材料所反映的思維的邏輯性和層次性，支持學(xué)生去理解教師的思維，尤其是背后的推理過(guò)程。學(xué)生會(huì)把教師的推演轉(zhuǎn)化成自己的推演，激活思維，推進(jìn)思考。

（3）三個(gè)記錄單

記錄單的記錄和呈現(xiàn)，可以幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察、比較、歸納，豐富多樣的記錄內(nèi)容也是學(xué)生進(jìn)行思維加工的材料，促使學(xué)生有據(jù)可依地表達(dá)自己的思考過(guò)程，從而使邏輯思維能力得到有效提升。比如，學(xué)生記錄不同物體放入水中的現(xiàn)象時(shí)，氣泡數(shù)量的多少、氣泡的大小、氣泡間的間隔距離都反映了學(xué)生對(duì)不同物體放入水中后的現(xiàn)象進(jìn)行了比較、分析、歸納，幫助學(xué)生在“氣泡”與“物體內(nèi)部空間的大小”之間建立了直觀的聯(lián)系和有效的邏輯關(guān)系，支撐了學(xué)生的思維發(fā)展。

（4）小學(xué)科學(xué)低年級(jí)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思維的策略

問(wèn)題鏈、結(jié)構(gòu)性材料、記錄單的使用都是幫助學(xué)生開展有結(jié)構(gòu)的觀察活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察和科學(xué)表達(dá)觀點(diǎn)。由此可見(jiàn)，觀察和描述是培養(yǎng)低年級(jí)學(xué)生科學(xué)思維的主要方式。低年級(jí)要求學(xué)生會(huì)用語(yǔ)言初步描述信息。語(yǔ)言表達(dá)的能力需要方法支撐，即學(xué)生會(huì)有序觀察，并且把它表達(dá)出來(lái)，使得信息完整、有條理，并能夠找到、畫出相關(guān)的作為證據(jù)的信息或內(nèi)容。觀察和描述的過(guò)程充滿了深刻的思維。低年級(jí)科學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)可以從觀察和描述這兩個(gè)方面尋找優(yōu)化設(shè)計(jì)的突破點(diǎn)。

（二）“我們來(lái)仿生”課例分析

“我們來(lái)仿生”是蘇教版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“仿生”單元的最后一課，本節(jié)課的目標(biāo)是讓學(xué)生體驗(yàn)和經(jīng)歷一個(gè)完整仿生的過(guò)程，即仿生實(shí)踐——讓學(xué)生嘗試模仿一種生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)或功能，設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品。結(jié)合教材內(nèi)容，教師選擇讓學(xué)生模仿鳥的翅膀，設(shè)計(jì)及制作會(huì)扇動(dòng)翅膀的小鳥玩具。

1.思維歷程優(yōu)化設(shè)計(jì)

本節(jié)課主要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“明確問(wèn)題—前期研究—設(shè)計(jì)方案—制作測(cè)試—評(píng)價(jià)改進(jìn)”這樣的工程設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)這樣的過(guò)程幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能的跨學(xué)科概念，并在設(shè)計(jì)、制作、不斷迭代改進(jìn)的過(guò)程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)思維和統(tǒng)籌規(guī)劃、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等能力。

小學(xué)高年級(jí)科學(xué)探究及實(shí)踐常常需要學(xué)生運(yùn)用聯(lián)想、想象、類比推理、重組、發(fā)散、突破定式等思維方法，也就是創(chuàng)新思維。整節(jié)課的思維歷程優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖3所示。

2.促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思維的教學(xué)策略

（1）創(chuàng)設(shè)原型

在解決問(wèn)題的過(guò)程中，問(wèn)題解決者會(huì)獲取一些原理的啟發(fā)，使其結(jié)合當(dāng)前問(wèn)題的有關(guān)知識(shí)形成解決方案，從而創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。因此，教師首先要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)類比想象的原型，且越豐富越好。比如，本節(jié)課中讓學(xué)生觀看鳥類飛翔的視頻，并用人的手臂模擬翅膀運(yùn)動(dòng)。這些活動(dòng)設(shè)計(jì)可以幫助學(xué)生從不同角度了解真實(shí)的鳥類翅膀結(jié)構(gòu)，分析它是如何運(yùn)動(dòng)的，思考翅膀結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，找出共性，推理出玩具鳥的翅膀結(jié)構(gòu)特征。這些都為完成小鳥玩具設(shè)計(jì)圖及制作小鳥玩具提供了思維指導(dǎo)。

（2）思維（想象）過(guò)程可視化

思維可視化是指運(yùn)用一系列圖示技術(shù)把本來(lái)不可視的思維呈現(xiàn)出來(lái)，使它清晰可見(jiàn)的過(guò)程?？梢暬乃季S更有利于理解，可以有效提高信息加工及傳遞的效能。學(xué)生設(shè)計(jì)及匯報(bào)制作方案時(shí)，可在思考的基礎(chǔ)上借助思維工具，如思維導(dǎo)圖、概念圖、氣泡圖等，解釋或說(shuō)明設(shè)計(jì)方案，幫助他們把自己的想法展示出來(lái)。學(xué)會(huì)思考的方法，可以促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，而且久而久之會(huì)讓學(xué)生形成這樣一種思維習(xí)慣。

（3）用不同顏色的筆凸顯技術(shù)迭代

迭代是技術(shù)工程中的重要步驟，是一個(gè)重復(fù)反饋的過(guò)程，目的是反復(fù)逼近需求，從而更加完美地達(dá)成目標(biāo)。所以，學(xué)生修正設(shè)計(jì)方案時(shí)一定要留痕。用不同顏色來(lái)凸顯技術(shù)的迭代，就是利用不同的顏色將設(shè)計(jì)圖進(jìn)行改進(jìn)，幫助學(xué)生尋找不同改進(jìn)方案的因果關(guān)系，從而更好地了解怎么進(jìn)行迭代，讓產(chǎn)品更加滿足需求。

（4）激發(fā)發(fā)生良好體驗(yàn)

高年級(jí)學(xué)生能夠基于復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行探究與實(shí)踐。因此，教師要特別關(guān)注創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，好的情境更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和良好的情緒體驗(yàn)，從而更好地引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中感受解決方案的多樣性以及根據(jù)反饋迭代改進(jìn)作品的必要性，在完成任務(wù)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程實(shí)踐能力。

三、教學(xué)改進(jìn)

通過(guò)課例不難發(fā)現(xiàn)：教學(xué)過(guò)程中，不同的教學(xué)設(shè)計(jì)可以訓(xùn)練學(xué)生不同的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生不同的思維傾向。在實(shí)際教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思維，教師的教學(xué)可以做一些優(yōu)化和改進(jìn)。

（一）發(fā)掘教材教育價(jià)值

教師要利用學(xué)科本身的特點(diǎn)、教材內(nèi)容來(lái)發(fā)掘思維能力的訓(xùn)練點(diǎn)，助力學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。要對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容充分理解，運(yùn)用科學(xué)思維方法去認(rèn)識(shí)和梳理教材，在每一節(jié)課發(fā)掘最利于學(xué)生思維發(fā)展的內(nèi)容。要厘清思維方法的概念，在學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中給予相應(yīng)的方法性的思維提示。

（二）了解學(xué)生的前概念

了解學(xué)生前概念的目的是創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生思考的能動(dòng)性，它是促進(jìn)學(xué)生積極思維和主動(dòng)學(xué)習(xí)的“引發(fā)器”，是促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展和認(rèn)知結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的有效手段。當(dāng)學(xué)生特別想知道答案卻又不知道時(shí)，這時(shí)就產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，認(rèn)知沖突能很好地引發(fā)學(xué)生的積極思維。

（三）給予學(xué)生思維的空間

教師首先要提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生進(jìn)行信息的收集，為后續(xù)思維活動(dòng)提供材料，同時(shí)要給予學(xué)生思考的機(jī)會(huì)，甚至思考的時(shí)間要比實(shí)踐的時(shí)間長(zhǎng)。要在教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中都考慮促進(jìn)學(xué)生積極思維和培養(yǎng)學(xué)生思維能力的問(wèn)題。要能解讀學(xué)生的系列活動(dòng)：運(yùn)用了何種思維方法，經(jīng)歷了怎樣的思維過(guò)程，通過(guò)什么樣的思維形式表達(dá)了他的觀點(diǎn)。在話語(yǔ)層面， 教師應(yīng)該盡可能地維持探究問(wèn)題的開放性， 強(qiáng)調(diào)答案的不確定性， 弱化自己在知識(shí)上的權(quán)威地位， 把自己塑造成科學(xué)探究的共同參與者。

（四）引導(dǎo)學(xué)生回顧、反思和解釋

教師要特別關(guān)注教學(xué)反思環(huán)節(jié)，即在每一次課堂活動(dòng)臨近結(jié)束時(shí)，都要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象、學(xué)習(xí)過(guò)程、思維方式、所學(xué)知識(shí)和方法等進(jìn)行總結(jié)和反思。也就是要幫助學(xué)生回顧是怎樣學(xué)習(xí)的、學(xué)到了什么。學(xué)生通過(guò)總結(jié)和反思，加深對(duì)知識(shí)和方法的理解，總結(jié)學(xué)習(xí)中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，形成自己的認(rèn)知策略，發(fā)展自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提高自我監(jiān)控能力。這個(gè)過(guò)程是訓(xùn)練學(xué)生思維的深刻性、系統(tǒng)性、批判性的好時(shí)機(jī)。

在科學(xué)探究教學(xué)過(guò)程中，教師要做好思維歷程優(yōu)化設(shè)計(jì)，引發(fā)學(xué)生多思考、多表達(dá)，以此發(fā)展學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提高。