〔摘 要〕 《義務教育科學課程標準（2022年版）》提出要發(fā)展學生科學思維能力。教師在實際教學中，要在實驗設計中促進學生思維興趣的培養(yǎng)，在實驗過程中促進學生思維過程的訓練，在實驗結(jié)束后促進學生科學思維能力的提升，從而促進學生科學核心素養(yǎng)的發(fā)展。

〔關鍵詞〕 小學科學；科學思維能力；實驗教學；策略

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 21 082-084

《義務教育科學課程標準（2022年版）》提出要發(fā)展學生的科學思維能力，主要包含模型建構、推理論證、創(chuàng)新思維。小學科學實驗教學是培養(yǎng)學生科學思維能力的重要途徑，也是最有效的載體。在實驗教學中，需注重實驗設計的啟發(fā)性，關注實驗過程的思維性，促進學生思維進階，發(fā)展學生科學思維能力，通過實驗教學的不同階段滲透思維指導，促進學生思維能力的發(fā)展。

一、注重在實驗設計中促進學生思維興趣的培養(yǎng)

曾寶俊老師指出：實驗教學要注重激發(fā)學生的好奇心。在實驗設計中，思維興趣的培養(yǎng)是一個核心目標，它有助于學生更深入地理解實驗內(nèi)容，提高實驗操作的積極性，并激發(fā)他們進一步探索的欲望。教師在實驗設計中要注重創(chuàng)設有效的學習情境，通過引導學生觀察自然事物、自然現(xiàn)象、自然變化，幫助學生學會觀察、提問、假設，引導學生通過實驗、分析和結(jié)論等獲取科學知識，形成科學思維能力。

首先，選擇與學生生活緊密相關的主題。如在四年級上冊“食物在身體里的旅行”實驗中，學生每天都要吃下食物，但是食物是如何在身體內(nèi)部進行消化的呢？不同的消化器官又分別起到什么作用呢？學生非常期待通過實驗解決自己的疑問。這樣的思維興趣正是學生開始學習科學知識的起點。因此，應設計具有探索性的實驗步驟，讓學生自己設計食物消化過程的模擬方案，或讓他們根據(jù)觀察到的實驗現(xiàn)象提出自己的假設。

其次，采用多樣化的實驗形式和工具。如在六年級上冊“各種各樣的能量”的實驗教學中，在教學導入環(huán)節(jié)，教師準備橡皮筋動力飛機，簡要介紹其工作原理。然后，邀請幾位學生上臺試飛，讓其他學生觀察飛機的飛行狀態(tài)。在這個過程中，教師提供的橡皮筋動力飛機是學生進行實驗的用具，為課堂上的實驗提供了支架，幫助學生逐步揭示橡皮筋動力飛機的工作原理和能量轉(zhuǎn)化過程，解釋了橡皮筋被拉伸時儲存了彈性勢能，當釋放時，彈性勢能轉(zhuǎn)化為飛機的動能，使其得以飛行，加深學生對能量概念的理解。

最后，利用現(xiàn)代科技手段。很多小學科學實驗只能觀察到實驗“成功”的過程。如關于電的并聯(lián)和串聯(lián)，如果連接錯誤，則可能帶來危險。但是在操作中，如果連接不正確，會產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象？教師就可以在實驗準備階段，運用數(shù)字化的手段，模擬各種實驗現(xiàn)象，使實驗過程更加生動、直觀，從而提高學生的興趣。還可以借助多媒體技術設計一些有趣的實驗小游戲或競賽，讓學生在輕松愉快的氛圍中學習。

二、注重在實驗過程中促進學生思維過程的訓練

《義務教育小學科學課程標準（2022年版）》在不同學段的目標中都指出，在實驗過程中要制訂“比較完整的探究計劃”。要通過具體的設計方案，促進學生在實驗過程中發(fā)展思維，培養(yǎng)觀察能力、分析能力和歸納能力。引導學生觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗數(shù)據(jù)，歸納實驗結(jié)果，從而培養(yǎng)他們的邏輯思維和歸納思維。同時，教師還應鼓勵學生提出自己的見解和疑問，讓他們在交流中鍛煉批判性思維。

一是引導觀察與記錄。在實驗過程中，引導學生仔細觀察實驗現(xiàn)象，并記錄詳細的數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果。通過對比實驗前后的變化，以及分析數(shù)據(jù)之間的關系，學生可以鍛煉自己的觀察力和分析能力。如在三年級上冊第一單元“水沸騰了”的教學中，教師可以設計一個簡單的實驗，讓學生觀察并記錄水在加熱過程中的變化。在實驗開始前，教師可以引導學生思考：“水在加熱時會發(fā)生什么變化？為什么會有這樣的變化？”這樣的問題能夠激發(fā)學生的好奇心，并引導他們主動思考水的加熱過程。在實驗中，教師可以指導學生觀察水加熱后的變化，并記錄實驗數(shù)據(jù)。學生可以觀察到水開始冒泡、溫度逐漸升高，最終水會沸騰。同時，教師還可以引導學生觀察水蒸氣的形成，并思考水蒸氣與液態(tài)水之間的關系。在實驗觀察的基礎上，教師可以引導學生進一步思考：“水為什么會從液態(tài)變成氣態(tài)？氣態(tài)的水和液態(tài)的水有什么不同？”通過這樣的問題，教師可以幫助學生理解水的三態(tài)變化及其原理，并引導他們深入思考物質(zhì)狀態(tài)變化的本質(zhì)。

二是提出問題與假設。鼓勵學生根據(jù)實驗現(xiàn)象提出問題，并嘗試提出合理的假設。這可以激發(fā)他們的好奇心和探究欲望，同時培養(yǎng)他們的問題解決能力和邏輯思維能力。如在“植物向光性”實驗研究中，學生發(fā)現(xiàn)教室植物角的植物總是朝著陽光生長，即使將花盆轉(zhuǎn)動位置，它們?nèi)匀粫匦抡{(diào)整方向，使葉子和莖朝向光源。這個現(xiàn)象引起了學生的好奇心，他們提出問題：為什么植物會朝著陽光生長？是什么因素導致植物的這種生長方向？這樣的問題源于學生對生活的科學觀察，喚醒了學生的生活經(jīng)驗，是值得研究的科學選題，因而具備了科學思維的價值。在小學科學教學中，提出假設是科學探究過程中的重要環(huán)節(jié)。教師需要確保學生對所探究的科學問題有充分的理解和認識。這意味著在提出假設之前，教師應引導學生對問題進行仔細思考，明確問題的核心和關鍵點。只有當學生對問題有了清晰的認識，他們才能提出有針對性的假設。教師在引導學生提出假設時，要注重激發(fā)他們的思維活躍度。這可以通過提供多種情境、案例或?qū)嶒瀬韺崿F(xiàn)，讓學生在不同的情境中觀察和思考，從而拓展他們的思維廣度。同時，教師還可以鼓勵學生進行小組討論或角色扮演等活動，以促進他們之間的交流與合作，激發(fā)更多的創(chuàng)新思維。教師也要尊重學生的個體差異，允許學生提出不同的假設。每個學生的思維方式和認知水平都有所不同，因此他們提出的假設也會有差異。教師應該尊重這些差異，并鼓勵學生勇敢地表達自己的想法。在這個過程中，教師可以通過提問、引導或討論等方式，幫助學生完善和優(yōu)化他們的假設。

三是分析與解釋數(shù)據(jù)。指導學生運用所學的科學知識和方法，對實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋。通過對比、歸納、演繹等思維方法，學生可以深入理解實驗現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，提升他們的思維深度和廣度。如在“加快溶解”實驗中，對于加快溶解的方法，學生根據(jù)生活經(jīng)驗粗略地知道攪拌、加熱可以加快溶解，但并不確定。教師可以引導學生運用對比實驗的方法驗證，通過改變溫度、攪拌等，觀察記錄實驗結(jié)果，從而幫助學生進行數(shù)據(jù)解釋，得出結(jié)論。接著可以鼓勵學生課后繼續(xù)探究更多加快溶解的方法，利用實際數(shù)據(jù)驗證。在小學科學實驗教學中，分析與解釋數(shù)據(jù)是一個至關重要的環(huán)節(jié)，它有助于學生深入理解實驗現(xiàn)象，掌握科學規(guī)律，提升科學思維。在開始分析數(shù)據(jù)之前，教師和學生都需明確為什么要收集和分析這些數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)將如何支持對實驗結(jié)果的解釋和理解。只有明確了分析目的，才能有針對性地選擇合適的方法和工具進行分析。在收集數(shù)據(jù)時，應使用統(tǒng)一的標準和方法，避免因為操作不當或測量誤差導致數(shù)據(jù)失真。在整理數(shù)據(jù)時，可以按照實驗的不同階段、不同變量或不同組別進行分類整理，以便更好地比較和分析數(shù)據(jù)。通過分類整理，可以清晰地看出數(shù)據(jù)之間的關系和趨勢，為后續(xù)的解釋和討論提供基礎。

四是開展討論與交流。組織學生進行小組討論或全班交流，分享各自的實驗過程和思考。這不僅可以檢驗學生的理解程度，還可以培養(yǎng)他們的表達能力和合作精神。在討論中，學生可以相互啟發(fā)、補充和修正，從而深化對實驗內(nèi)容的理解。在《整理我們的天氣日歷》一課中，教師通過先后呈現(xiàn)氣溫、雨量、風力等真實數(shù)據(jù)，引導學生思考天氣日歷呈現(xiàn)哪些氣象數(shù)據(jù)及如何呈現(xiàn)才能清晰展示天氣狀況，建立氣象數(shù)據(jù)與天氣狀況之間的聯(lián)系。學生經(jīng)過展開交流對話，最終完成了科學小報的編輯。在這樣的任務中，學生的思維得到啟發(fā)與激活，科學思維得到有效發(fā)展。

三、注重在實驗結(jié)束后促進學生思維能力的提升

拓展，就是在已有科學經(jīng)驗的基礎上增加新的認知。在實驗教學中，學生通過實驗獲得的知識，需要從課堂走向生活，讓學生在具體的運用中進一步重構知識，在重構中實現(xiàn)科學思維的進階發(fā)展。

一是引導學生提出假設。課堂上的科學實驗往往不能“窮盡”所有的實驗內(nèi)容，這時候就可以引導學生提出假設性的問題：如果使用不同的材料，結(jié)果會變化嗎？如果改變實驗的過程，結(jié)果會變化嗎？如果增加實驗的時間，結(jié)果會變化嗎？多問幾個為什么，能夠?qū)W習引向更廣闊的天地。如在四年級下冊第二單元“點亮小燈泡”的實驗中，學生已經(jīng)學會了“自制簡易電池”的實驗，可以引導學生在了解電池基本原理的基礎上，嘗試使用不同的水果或蔬菜，觀察發(fā)光情況的變化并且進行實驗觀察，記錄發(fā)光情況，如亮度、持續(xù)時間等。

二是鼓勵學生走向應用。學生科學思維的進階發(fā)展需要在具體的生活中得到實現(xiàn)，將科學實驗的原理、結(jié)論等運用于學生的日常生活，有著重要的意義?？蛇x擇學生日常生活中常見的事物或現(xiàn)象作為實驗主題，如植物的生長、水的循環(huán)、光的折射等。關注學生感興趣的話題，如制作自己的彩虹、探究冰激凌融化的原理等。鼓勵學生以家中的日常用品作為實驗材料，如鹽、糖、醋、紙巾等，讓學生感受到科學就在身邊。引導學生觀察生活中的物品，發(fā)現(xiàn)其中的科學原理。

三是設計“長程”實驗任務。很多時候，實驗無法在課堂上全部完成，教師就可以布置一些“長程”任務，鼓勵學生進行持續(xù)實驗。如讓學生觀察家中植物的生長情況，記錄數(shù)據(jù)并撰寫觀察報告。教師可在課堂上明確觀察目標，如了解植物的生長過程、觀察其形態(tài)變化等。鼓勵學生選擇家中容易觀察且生長周期適中的植物，如綠蘿、吊蘭等盆栽植物。讓家長幫助學生準備一些基本的觀察工具，如尺子、放大鏡、相機或手機等，以便準確記錄植物的生長情況。借助科學學習單，讓學生每天或每隔幾天觀察一次植物，并記錄其生長情況。觀察時要注意植物的葉片、莖干、根系等部位的變化。借助數(shù)據(jù)表記錄數(shù)據(jù)，如記錄植物的高度、葉片數(shù)量、顏色變化等。同時，也可以記錄觀察時的天氣、溫度、光照等環(huán)境因素。在此基礎上，完成觀察報告。

四是開展課外實踐活動。上?？萍拣^館長倪閩景認為，“只靠聽、看、說，不可能培育出真正的科創(chuàng)能力，需要進一步加大實驗教學，改變以講故事、看實驗、做習題為主的科學教育方式”。帶領學生走進科技館，可以有效拓寬學生的科學視野。如教學六年級下冊《宇宙》時，就可以帶領學生通過線上游覽的方法走進國家或世界科技館，了解人類探索宇宙的歷史和我國在宇宙探索方面取得的成就。此外，可鼓勵學生有時間到不同的科技館實地感受宇宙的奧秘。如在五年級下冊《合理利用能源》的學習中，可帶領學生開展“合理利用能源，我能做什么”的研究活動。

總之，在小學科學實驗教學中提升學生的科學思維能力，需要關注實驗教學的不同階段，激發(fā)學生參與科學探究的熱情，為學生提供進行實驗探究的載體，引導學生在科學生活中不斷拓展科學認知，在手腦并用中讓思維真正發(fā)生，讓素養(yǎng)真正發(fā)展，讓課程標準得以落地。

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