小学生科学思维外显化策略研究

中国人民大学附属小学京西分校 贾 佳 徐 芳

小学生的思维处于发展的初级阶段，科学思维主要以形象、抽象以及直觉思维为主，把学生头脑中内在的科学思维外显化则尤为重要。为了达到培养学生核心素养、培养科学思维的初衷，我们从科学课堂入手，运用语言和画图等多种策略引导学生的科学思维外显。

一、通过语言外显科学思维

维果茨基认为，语言是儿童表达与交流的重要方式。中国人民大学附属小学近年来提出了“课堂四声”的教育教学理念：掌声、笑声、质疑声、辩论声，并以“我赞同”“我补充”“我质疑”“我反对”等学生容易掌握的语言作为引导，帮助学生发展学科思维，提高核心素养。下面我以两个教学片段为例，谈一谈如何在《比较水的多少》一课中，以“课堂四声”这种语言外显化策略作为引导，外显学生的科学思维。

【教学片段1】

教师准备大、中、小三个直径、容积各不相同的瓶子，向大瓶子、中瓶子、小瓶子中分别倒入差不多量的、带颜色的水，方便学生观察和分析。

师:请问同学们，三个瓶子中哪个里面的水最多，为什么？

生A:我的想法是:大瓶子里装的水多，因为它最大，能盛的水最多。

生B：我反对A 的想法，我觉得小瓶子里的水最多。虽然小瓶子不如大瓶子大，但我刚才看到老师往小瓶子里倒的水最多。

生C：我有不同的看法。三个瓶子都没有装满，所以我们不能根据瓶子的大小来判断到底哪个瓶子里的液水多，在我看来，好像中瓶子里的水是最多的呢！

师:看来大家的看法各不一样，我们能不能想个办法，来比较出到底哪个瓶子里的水多呢？

生D:我想试一试。光靠眼睛很难分出来到底哪个瓶子里的水最多，咱们可以拿三个一样大的杯子，把三个瓶子中的水分别倒入三个杯子中，这样一眼就能看出到底哪个瓶子里的水最多了。

生E：我给D 补充。其实用一个杯子就足够了，把三个瓶子里的水分别倒入同一杯子中，每个瓶子中的水都在杯子上画线做相应的记号，然后只要比较线的高低，就能比较出水的多少！

生F：我欣赏E 的发言，我还想再给他做一些补充。其实还可以一个杯子都不用，不是有三个瓶子吗，我们只需要把其他两个瓶子中的水分别倒到另外的那个瓶子中，每次做好记号，也可以比较出水的多少。

生E：我来总结大家的发言。我们有很多种方法来测量三杯水的多少，在每一种方法中，我们都需要一个共同的标准，用一样的瓶子来测量三杯水的多少，而不是只靠眼睛来判断。

通过“课堂四声”的语言外显化策略引导，同学们之间相互质疑、相互补充，有序又有效地解决了“如何比较水的多少”这一问题。整个过程中，他们认真聆听别人的发言，大胆陈述自己的观点，敢于质疑，善于分析和归纳总结各种观点，学习的主动性得到了明显的体现。在“课堂四声”的引导下，他们能更好地组织自己的语言和思维，能就科学观点和事实展开讨论。学生的语言和思维水平一步步完善和提升，最终发展了科学思维。

【教学片段2】

在上一个教学片段中，同学们想到了用三个杯子、一个杯子甚至不用杯子等多种方法来比较三瓶水的多少，完成这一步之后，大多数学生已经知道液体有一定的体积，体积是可以测量的，并且测量体积的方法是多种多样的，每种方法都要有参照标准。在此基础上，教师可以引导学生继续用“课堂四声”深入学习，提高学习效率。

师：前面我们学会了如何比较水的多少，除了比较水多少的方法之外，同学们还有其他方面的补充或者质疑吗？可以结合生活实际和你的观察思考来说一说。

生G：我有新的想法，我平时喝止咳糖浆的时候，用来喝药的小杯子上就有一条线，这下我终于知道它的用处了。

生H：我有一个疑问。大家注意到了没有，每次咱们将水倒出来的时候，总有几滴水留在瓶子里，三个瓶子里留的水多少可能不一样，那量出来的结果还准确吗？

生I：我同意J 的意见，我也观察到了同样的现象，可是好像也没有办法把瓶子里的水彻底倒干净。

师：是的，留在瓶子里的水，科学家把它叫作“误差”，那么，我们该怎样减小误差呢？

生J：我来试一试，在每次倒水的时候，都要尽量倒干净。

生K：我补充，而且倒的时候要专注、认真，不能把水洒出来。

生L：我想总结一下大家的看法，我们可以有很多种方法来比较水的多少，最好的方法是我们可以用一个带刻度的杯子，这样更公平、更有效。在测量的过程中，我们还要认真仔细地操作，避免人为的误差，减少仪器的误差。

生M：我很欣赏刚才几位同学的发言，从他们的发言中我受到了新的启发。比方刚才E 同学说的，在一个杯子上做记号比较水的多少，那这个用来做比较的杯子，不就是咱们在科学教室见过的量杯、量筒吗？

生N：我给M 补充，那咱们划的记号，不就是量杯量筒上面用来表示液体体积多少的刻度吗？

师：大家真是太厉害了！居然把老师要补充的内容都说到了。那接下来咱们就用大家讨论出来的方法一块来比较一下这三杯水的多少吧！

……

这个环节中，孩子们结合自己在这节课中的学习感受，从不同的角度分析、理解如何才能更好地比较液体的体积。他们不仅知道了比较水多少的方法，还在不断的质疑、补充、辩论声中初步接触了测量、误差等将来才会学习到的科学内容，发现了课堂学习与生活的密切联系。在这一环节中，学生们用“课堂四声”的语言形式，呈现了他们的思维和思考，超出了预期的教学效果。在教师的引导下，学生不断思考、大胆表述、相互促进、共同进步。“课堂四声”在学生核心素养的文化基础和自主发展等方面都提供了有力的支撑，是一种行之有效的教学策略。

二、通过画图外显科学思维

让学生将想法画出来也是一种有效促进科学思维外显化的策略。学生能够在看、想、画的过程中，将头脑中的思维外化，落在纸面上，方便教师掌握他们的课堂生成，促进教学发展。例如，在《空气有质量吗》一课中，先由教师创设情境——出示一个吹鼓的气球，问：这里面的空气有质量吗？你怎么证明？学生的想法大致分为两类，觉得空气没有质量和觉得空气有质量各占50%。教师引导学生通过画图的方式，厘清思路，外显此时的科学思维。记录单举例分别如图1、图2 所示：

图1 猜想空气有质量

图2 猜想空气没有质量

通过图1、图2，我们可以看出，他们的证明方法是：把置于小天平两侧同等质量的气球中的一侧的气球充满空气，如果小天平还是平衡的，就证明空气没有质量，否则就证明空气有质量。

显然学生在进行猜想之前有一些基本的科学概念，比如，“质量”“天平会向质量大的一侧倾斜”“气球可以收集一定量的空气”等。在这些基本科学概念的基础上，学生通过科学观察和模型建构，想到了用小天平来比较气球质量大小的方法，并通过科学推理，想出了通过看天平倾斜的方向，证明空气有没有质量的方法，由此初步明确了实验过程中需要观察的现象、事实，为科学论证指明了探究的方向。

在接下来的科学验证过程中，学生已经明确了科学猜想，再认真观察天平的倾斜情况。这样的科学观察就有了更强的目的性。接下来，学生就可以通过观察到的实验现象，结合之前提出的科学猜想，来论证自己的猜想是否正确，这个过程是一个完整的科学思维过程。从学生画的科学记录图中我们还能看出，最初猜想空气有质量的同学从实验验证中得到了肯定的答案；猜想空气没有质量的学生从实验现象中得到了自我修正（图3、图4）：

图3 “有质量”得到验证

图4 “没有质量”得到修正

在历经多次这样的科学思维过程之后，当学生再遇到类似的问题时，对问题的分析过程就会越来越清晰，逐渐形成用科学方法来解决实际问题的能力，这正是小学科学学科核心素养所要求和学生成长所必备的。当然，画图这种促进学生科学思维外显的教学策略在其他的科学知识领域中同样适用。

教师的教学策略深刻影响着学生的科学实践、学习效果和科学思维的发展。我们发现通过语言、画图等教学策略都可以有效促进学生的科学思维外显，促进学生科学思维的发展。在这些策略中，教师成为一个组织者，学生通过自主学习，掌握发现问题、分析问题、设计方法、行动、解决问题、反馈评价的科学研究过程，感受到了科学的奥妙，掌握了探索自然、探究真理、科学实践的方法。今后我们还会进行更多的尝试，为提高学生的科学核心素养贡献自己的力量。