引导学生主动思维的小学科学教学策略与实践

江苏省南京市琅琊路小学分校天润城小学 杨 茜

一、聚焦主动思维

科学探究本质上是一种复杂的教与学活动，是由行为、思维和情感活动交互构成的发现新的因果关系的循环过程。它需要教师激活并维持学生的思维和情感活动，使学生产生强烈的求知欲，主动参与思维活动，完成数据分析、建构科学解释等一系列逻辑上相关联的实践行为。因此，思维活动是科学探究教与学的核心，教师必须鼓励学生自觉主动地参与思维实践，不仅要研究学生思维的过程，还要研究怎样通过教促使其真正发生。

二、引导学生主动思维的教学策略及实践

（一）“这里面有空气吗”课例分析

本课选自苏教版科学一年级下册第3单元“空气”，本节课主要让学生知道物体内部空间和狭小空隙中有空气，帮助学生完善“我们周围有空气”这一认识过程。

1.思维历程优化设计

整节课教学的基本逻辑是依据将物体放入水中看到有气泡冒出，推导出空瓶和一些物体的狭小空隙中有空气。整个思维历程属于逻辑推理中的演绎推理。因此，教学过程中教师也要遵守这种逻辑推理形式。

在前一节课“找空气”中，学生通过多种方法“找空气”，已经认识到“我们周围有空气”。据此，教学主要分为三个环节，通过三次难度逐渐递增的活动，让学生经历“猜想—寻证—解释”的科学探究过程，帮助学生不断完善“我们周围有空气”这一认知。与此同时，学生要不断地使用分析、比较、推理、分类、抽象、概括等思维方法，思维在这样的过程中得到训练。整节课的思维历程优化设计，如图1所示。

图1

2.促进学生主动思维的教学策略

（1）问题链

问题链是彼此关联而有序的主问题串。从形式上看，问题链是环环相扣、层层递进的。从内容上看，问题链是围绕核心问题的一系列具有逻辑结构的子问题链。本节课使用的问题链，如图2所示。

图2

问题链本身的逻辑结构能够推进学生的逻辑思考，反映了科学推理的基本过程，能有效弥补课堂提问的细碎、零散、低认知及随意等不足，引导学生进行高水平的思维活动，促进学生深度理解。

（2）结构性材料

准备好精练的上课材料，并且思考材料出示的次序和步骤，这是教师在做课前准备时必须思考的问题。本节课的整个思维历程属于科学推理中的演绎推理（从一般到特殊）。因此，这节课教师选用了空瓶、装满沙子的瓶子、几种孔隙情况不同的物体。实验材料的孔隙由大到小，由可见到不可见。材料及其出示的顺序本身就是合理的逻辑推理过程。

结构性材料所反映的思维的逻辑性和层次性，支持学生去理解教师的思维，尤其是背后的推理过程。学生会把教师的推演转化成自己的推演，激活思维，推进思考。

（3）三个记录单

记录单的记录和呈现，可以帮助学生在实验过程中观察、比较、归纳，丰富多样的记录内容也是学生进行思维加工的材料，促使学生有据可依地表达自己的思考过程，从而使逻辑思维能力得到有效提升。比如，学生记录不同物体放入水中的现象时，气泡数量的多少、气泡的大小、气泡间的间隔距离都反映了学生对不同物体放入水中后的现象进行了比较、分析、归纳，帮助学生在“气泡”与“物体内部空间的大小”之间建立了直观的联系和有效的逻辑关系，支撑了学生的思维发展。

（4）小学科学低年级教学中促进学生主动思维的策略

问题链、结构性材料、记录单的使用都是帮助学生开展有结构的观察活动，促进学生学会观察和科学表达观点。由此可见，观察和描述是培养低年级学生科学思维的主要方式。低年级要求学生会用语言初步描述信息。语言表达的能力需要方法支撑，即学生会有序观察，并且把它表达出来，使得信息完整、有条理，并能够找到、画出相关的作为证据的信息或内容。观察和描述的过程充满了深刻的思维。低年级科学课堂教学设计可以从观察和描述这两个方面寻找优化设计的突破点。

（二）“我们来仿生”课例分析

“我们来仿生”是苏教版科学五年级下册“仿生”单元的最后一课，本节课的目标是让学生体验和经历一个完整仿生的过程，即仿生实践——让学生尝试模仿一种生物的形态、结构或功能，设计一种产品。结合教材内容，教师选择让学生模仿鸟的翅膀，设计及制作会扇动翅膀的小鸟玩具。

1.思维历程优化设计

本节课主要引导学生经历“明确问题—前期研究—设计方案—制作测试—评价改进”这样的工程设计过程。通过这样的过程帮助学生形成结构与功能的跨学科概念，并在设计、制作、不断迭代改进的过程中，逐步培养学生工程设计思维和统筹规划、图纸设计等能力。

小学高年级科学探究及实践常常需要学生运用联想、想象、类比推理、重组、发散、突破定式等思维方法，也就是创新思维。整节课的思维历程优化设计，如图3所示。

图3

2.促进学生主动思维的教学策略

（1）创设原型

在解决问题的过程中，问题解决者会获取一些原理的启发，使其结合当前问题的有关知识形成解决方案，从而创造性地解决问题。因此，教师首先要给学生创设类比想象的原型，且越丰富越好。比如，本节课中让学生观看鸟类飞翔的视频，并用人的手臂模拟翅膀运动。这些活动设计可以帮助学生从不同角度了解真实的鸟类翅膀结构，分析它是如何运动的，思考翅膀结构与运动的关系，找出共性，推理出玩具鸟的翅膀结构特征。这些都为完成小鸟玩具设计图及制作小鸟玩具提供了思维指导。

（2）思维（想象）过程可视化

思维可视化是指运用一系列图示技术把本来不可视的思维呈现出来，使它清晰可见的过程。可视化的思维更有利于理解，可以有效提高信息加工及传递的效能。学生设计及汇报制作方案时，可在思考的基础上借助思维工具，如思维导图、概念图、气泡图等，解释或说明设计方案，帮助他们把自己的想法展示出来。学会思考的方法，可以促进学生思维的发展，而且久而久之会让学生形成这样一种思维习惯。

（3）用不同颜色的笔凸显技术迭代

迭代是技术工程中的重要步骤，是一个重复反馈的过程，目的是反复逼近需求，从而更加完美地达成目标。所以，学生修正设计方案时一定要留痕。用不同颜色来凸显技术的迭代，就是利用不同的颜色将设计图进行改进，帮助学生寻找不同改进方案的因果关系，从而更好地了解怎么进行迭代，让产品更加满足需求。

（4）激发发生良好体验

高年级学生能够基于复杂问题进行探究与实践。因此，教师要特别关注创设真实的情境，好的情境更容易激发学生的学习动机和良好的情绪体验，从而更好地引导学生在解决问题的过程中感受解决方案的多样性以及根据反馈迭代改进作品的必要性，在完成任务的过程中培养学生的创新思维和工程实践能力。

三、教学改进

通过课例不难发现：教学过程中，不同的教学设计可以训练学生不同的思维能力，培养学生不同的思维倾向。在实际教学设计过程中，为促进学生主动思维，教师的教学可以做一些优化和改进。

（一）发掘教材教育价值

教师要利用学科本身的特点、教材内容来发掘思维能力的训练点，助力学生科学思维的发展。要对学习的内容充分理解，运用科学思维方法去认识和梳理教材，在每一节课发掘最利于学生思维发展的内容。要厘清思维方法的概念，在学生学习的过程中给予相应的方法性的思维提示。

（二）了解学生的前概念

了解学生前概念的目的是创设认知冲突，激发学生思考的能动性，它是促进学生积极思维和主动学习的“引发器”，是促进学生认知发展和认知结构转变的有效手段。当学生特别想知道答案却又不知道时，这时就产生了认知冲突，认知冲突能很好地引发学生的积极思维。

（三）给予学生思维的空间

教师首先要提供实践的机会，让学生进行信息的收集，为后续思维活动提供材料，同时要给予学生思考的机会，甚至思考的时间要比实践的时间长。要在教学的每一个环节中都考虑促进学生积极思维和培养学生思维能力的问题。要能解读学生的系列活动：运用了何种思维方法，经历了怎样的思维过程，通过什么样的思维形式表达了他的观点。在话语层面， 教师应该尽可能地维持探究问题的开放性， 强调答案的不确定性， 弱化自己在知识上的权威地位， 把自己塑造成科学探究的共同参与者。

（四）引导学生回顾、反思和解释

教师要特别关注教学反思环节，即在每一次课堂活动临近结束时，都要引导学生对学习对象、学习过程、思维方式、所学知识和方法等进行总结和反思。也就是要帮助学生回顾是怎样学习的、学到了什么。学生通过总结和反思，加深对知识和方法的理解，总结学习中的经验和教训，形成自己的认知策略，发展自己的认知结构，提高自我监控能力。这个过程是训练学生思维的深刻性、系统性、批判性的好时机。

在科学探究教学过程中，教师要做好思维历程优化设计，引发学生多思考、多表达，以此发展学生的思维，促进学生核心素养的提高。