依托科學實驗發(fā)展科學思維

［摘要］科學實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和問題解決能力的重要途徑。在小學科學教學中，教師注重引入科學實驗，不僅可以激發(fā)學生的科學探究興趣，培養(yǎng)學生的觀察、推理和實驗能力，還可以發(fā)展學生的科學思維。教師可以從明確實驗目標、凸顯學生主體地位、注重實驗反思等方面組織學生進行科學實驗，深化學生對科學知識的理解，發(fā)展學生的科學思維。［關鍵詞］小學科學;科學實驗;科學思維《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出，科學思維是科學課程要培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)之一?？茖W思維是指符合認識規(guī)律、遵循一定的邏輯規(guī)則，并能夠正確認識結(jié)果的思維，具有客觀性、精確性、可檢驗性、預見性、普適性等特點?？茖W可以啟迪學生的智慧，科學實驗可以發(fā)展學生的手眼協(xié)調(diào)能力，讓學生充分地動手、動腦，在“觀察—思考—提問—動手—合作—表達”中發(fā)展科學思維，提升探究創(chuàng)新能力。但當前，科學實驗教學存在實驗時間短、探究過程不完整、學生主體性缺失以及重結(jié)論輕反思等不足?；诖耍處熆梢詮拿鞔_實驗目標、凸顯學生主體地位及注重實驗反思等方面組織學生進行科學實驗，以發(fā)展學生的科學思維，促進學生科學學習的進階發(fā)展。一、明確實驗目標，激活科學思維科學實驗是發(fā)展學生科學思維的有效途徑。實驗目標對學生科學思維的發(fā)展具有指引作用，可以使學生科學探究的路徑更加明晰。在小學科學教學中，教師要基于學生的已有經(jīng)驗，圍繞學生的興趣點制訂實驗目標，以激活學生的科學思維。1.圍繞興趣點發(fā)現(xiàn)問題、提出問題是學生思維活動的重要體現(xiàn)?？茖W實驗要圍繞具體的問題展開探究。實驗時，教師從學生的興趣點入手，確定需要解決的問題，明確實驗目標，促使學生在圍繞實驗目標展開探究的過程中發(fā)展科學思維。以蘇教版科學教材三年級上冊《研究土壤》的單元為例，教學目標是知道沙質(zhì)土、黏質(zhì)土和壤土是土壤的三種類型，能夠通過實驗比較三種土壤的滲水性特點等。教學時，教師先讓學生說說自己最想了解土壤的哪方面知識。通過調(diào)查研究，教師發(fā)現(xiàn)，學生對哪種土壤最好和不同土壤適合種植哪些植物比較感興趣?；诖?，教師把探究哪種土壤最好以及不同土壤適合種植哪些植物作為實驗的重點，激發(fā)學生的實驗興趣，激活學生的科學思維。在實驗過程中，教師要了解學生的學習需求，針對學生的學習疑問進行適當點撥。這樣，有助于學生圍繞需要解決的問題展開探究，從而發(fā)展科學思維。2.基于已有經(jīng)驗學生是帶著已有經(jīng)驗走進課堂的。在科學實驗過程中，學生的已有經(jīng)驗會影響實驗活動的開展。因此，教師要注重對學生已有經(jīng)驗的調(diào)查，確保學生的探究活動能有效促進其科學思維的發(fā)展。如蘇教版科學教材五年級下冊《斜坡的啟示》一課，教學目標是知道斜面是簡單機械，斜面可以省力；能夠借助對比實驗發(fā)現(xiàn)斜面的省力與斜面坡度大小之間的關系；能夠發(fā)現(xiàn)生活中的斜面，并借助斜面解決生活中的一些簡單的問題；知道哪些屬于簡單機械及簡單機械的作用等。學生對斜坡并非一無所知，因此教師可以從學生的已有經(jīng)驗入手，先讓學生說說自己對斜面的認識及如何利用斜面達到省力的效果等，再通過科學實驗讓學生明白斜面在生活中的應用，提升學生分析問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。在小學科學教學中，已有經(jīng)驗對學生順利完成科學實驗具有助力作用。教師要關注學生的已有經(jīng)驗，在此基礎上引導學生進行科學實驗，促進學生科學思維的發(fā)展。二、凸顯學生主體地位，培養(yǎng)科學思維學生是學習的主體。在小學科學教學中，教師要關注學生在實驗過程中的主體作用，基于學生的前概念，結(jié)合學生的生活實際引領實驗探究，促使學生真正沉浸到科學探究中，敢想、敢做，敢于把自己的實驗過程以科學、嚴謹?shù)恼Z言表達出來，從而發(fā)展學生的科學思維。1.關注前概念在走進科學課堂之前，學生已經(jīng)積累了一定的科學常識，即所謂的前概念。這些科學常識在某種程度上會使學生產(chǎn)生思維定式，限制學生思考的廣度與深度。因此，教師要關注學生的前概念，以幫助學生突破思維定式，實現(xiàn)思維的進階發(fā)展。如蘇教版科學教材三年級上冊《空氣占據(jù)空間嗎》一課，教學目標是知道空氣占據(jù)空間，空氣占據(jù)空間的多少可以改變，壓縮空氣具有彈性等特點。學習前，許多學生認為空氣看不見、摸不著，是不占據(jù)空間的?；谶@樣的認識，教師通過三個不同的科學實驗，讓學生認識到空氣是占據(jù)空間的。教師事先準備好粉筆、水杯、水、漏斗、小口瓶、水槽、紙團、氣球、塑料瓶、注射器、橡皮、鳳尾夾等實驗器材，并讓學生思考“裝滿粉筆的粉筆盒里還能放進更多的粉筆嗎？”。多數(shù)學生認為粉筆盒已經(jīng)裝滿了，不能再裝了。教師再拿出一個裝滿水的杯子，問“還能往這個杯子里倒更多的水嗎？”。學生認為不能。最后，教師組織學生開展“水會漏下去嗎？”“紙團會不會濕？”“氣球吹得大嗎？”三個實驗。通過實驗，學生明白了空氣跟粉筆、水一樣是占據(jù)空間的，且空氣可以被壓縮，壓縮的空氣具有彈性。這樣引導學生進行科學實驗，使學生的科學思維得到了極大發(fā)展。在小學科學教學中，教師通過對學生前概念的調(diào)查，使實驗目標更加明確，有效激發(fā)了學生參與科學實驗的積極性和主動性，促使學生帶著問題去探究，促進學生科學思維的發(fā)展。2.尊重實驗發(fā)現(xiàn)在科學實驗過程中，教師要為學生留足探究思考的時間，讓學生能夠在探究中不斷獲得新的發(fā)現(xiàn)，從科學發(fā)現(xiàn)中領悟?qū)嶒灥囊饬x與價值，從而激活探究動力，促進科學思維的發(fā)展。以蘇教版科學教材五年級上冊《光的傳播》一課為例，教學目標是在教師的指導下，初步學會設計、安裝和制作適宜的實驗裝置，觀察與發(fā)現(xiàn)光在空氣中的行進路徑；通過對光在空氣中傳播現(xiàn)象的研究與發(fā)現(xiàn)，體驗科學探究活動的樂趣。教師讓學生圍繞“光照射到物體表面時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”展開探究。在問題的驅(qū)動下，學生先用小鏡子把陽光反射到背光的墻上，認識光的反射現(xiàn)象；再觀察光照射到不同物體上時物體表面出現(xiàn)的現(xiàn)象，了解到不同物體表面的反光效果是不同的，歸納出反光效果好的物體表面光滑的特點。在學生對光的傳播現(xiàn)象有一定了解的基礎上，教師引導學生利用光的反射特點自制潛望鏡，了解平面鏡中物體的像與物體之間的關系及平面鏡反射光的特點。在實驗過程中，教師要充分尊重學生的觀察發(fā)現(xiàn)，認真傾聽學生對光的傳播現(xiàn)象的分析，以促進學生科學思維的發(fā)展。在實驗過程中，教師不以自己的發(fā)現(xiàn)代替學生的發(fā)現(xiàn)，尊重學生在實驗過程中的發(fā)現(xiàn)，鼓勵學生把自己的實驗所得呈現(xiàn)出來，讓學生真正感受到科學實驗對科學探究的助力作用，發(fā)展學生的科學思維，提升學生的科學學習質(zhì)量。3.聯(lián)系生活實際科學與生活有著密切的關系，許多科學發(fā)明都是從日常生活中獲得靈感的。教師要關注學生的生活，找準學生生活與科學的聯(lián)結(jié)點，讓學生能夠運用科學原理來解釋生活現(xiàn)象，從而發(fā)展學生的科學思維。如蘇教版科學教材四年級下冊《太陽鐘》一課，教學目標是通過科學實驗發(fā)現(xiàn)影子的方向和長度是隨時間的變化而改變的，知道太陽的（視）運動與影子之間的關系。教師事先準備好橡皮、鉛筆、尺子、手電筒、彩筆等實驗器材。教學時，為了讓學生明白太陽和影子的關系及影子長短變化的不同，教師讓學生結(jié)合自己的生活經(jīng)驗，說一說在什么地方、什么時間可以看到自己的影子。學生紛紛想到在陽光、燈光下可以看到自己的影子，但對影子的長短變化及太陽和影子的關系的感受并不深刻。于是，教師讓學生站在陽光或者燈光下感受影子的長短變化，并試著說一說這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。在實驗過程中，學生已有的生活經(jīng)驗對其進行科學猜想及驗證等具有促進作用。于是，教師讓學生聯(lián)系生活實際展開科學探究，拓展學生的實驗空間，使學生不拘泥于課堂，在廣闊的天地中進行實驗探究，獲得了科學思維的發(fā)展。三、注重實驗反思，深化科學思維在實驗過程中，學生掌握了一些實驗方法。那么，哪些實驗方法對學生來說是有價值的，哪些實驗方法還需要改進？教師要注重引導學生對科學實驗進行反思與總結(jié)，幫助學生積累科學學習的基本經(jīng)驗，發(fā)展學生的科學思維，提升科學實驗的品質(zhì)。1.關注實驗過程，在推理中深化思維通過科學實驗揭示現(xiàn)象或者得出結(jié)論是科學教學的常態(tài)。要讓學生真正通過科學實驗發(fā)展科學思維，積累科學經(jīng)驗，離不開對實驗結(jié)果的反思。只有引導學生關注實驗現(xiàn)象，并通過推理回顧實驗過程，才能幫助學生更好地理解科學原理，深化科學思維。如蘇教版科學教材四年級上冊《點亮小燈泡》一課，教學目標是能夠用一根導線和一節(jié)電池把小燈泡點亮；觀察發(fā)光小燈泡的連接裝置，畫出電流在小燈泡內(nèi)的流動路線；經(jīng)歷多種簡單電路的連接過程；學會檢查電路裝置，避免短路現(xiàn)象的產(chǎn)生。在實驗過程中，有的學生能夠快速點亮小燈泡，有的學生卻總是點不亮。教師要引導學生對實驗過程進行反思和總結(jié)，幫助學生發(fā)現(xiàn)問題，推理出點亮小燈泡需要具備的條件。在教師的啟發(fā)與引領下，學生用假設推理的方式對自己的實驗過程進行描述，科學思維得到極大的發(fā)展。在小學科學教學中，教師要善于引導學生對實驗過程進行反思和總結(jié)，讓學生站在宏觀的角度闡述自己的推理過程，在推理中深化自己的科學思維。2.關注實驗結(jié)果，在論證中深化思維在科學實驗過程中，科學結(jié)論的得出需要從正反兩個方面進行論證。教師要鼓勵學生大膽思考，通過正面和反面論證的方法來獲得對科學知識的正確認識。如蘇教版科學教材四年級上冊《導體和絕緣體》一課，教學目標是經(jīng)歷對多種物體的預測、檢測與記錄等活動過程，能夠?qū)κ占降男畔⑦M行整理與分析，并提出自己的問題；學會初步判斷生活物體中哪些是導體，哪些是絕緣體。教師事先準備好實驗盒、泡沫、螺絲刀、海綿、回形針、鋁箔紙、玻璃杯、鑰匙、一角硬幣、五角硬幣、橡皮筋、調(diào)羹、木條、螺帽、信封、石塊、陶瓷片、插頭共18種待檢測物體。實驗過程中，教師先讓學生預測一下這些物體中哪些是導體，哪些是絕緣體，再引導學生通過科學實驗對自己的預測進行驗證。在驗證過程中，教師要引導學生從正反兩方面闡述自己對導體和絕緣體的認識，使學生能夠從不同角度發(fā)現(xiàn)和思考問題。教師引導學生依據(jù)實驗結(jié)果表達自己的想法，可以使學生得出的結(jié)論更加科學合理和具有說服力。在小學科學教學中，教師鼓勵學生從正反兩方面論證自己的觀點，可