课堂教学培育学生理性精神的策略

科学教育中的理性精神包含学生实事求是的态度、尊重事实的精神、独立思考的习惯、理性质疑的品质、合理的猜想、基于逻辑或证据的推理、包容合作的意识、客观进行自我评价等。在小学科学教学中加强理性精神的培育，是学科育人重要的价值体现。

《冲出地球》是六年级“探索宇宙”单元的第三课。人类对冲出地球去探索太空一直充满想象，积极实践，如今人类已经实现了冲出地球的梦想。该课涉及的核心概念是“宇宙中的地球”，主要按照时间顺序描述了人类探索脱离地球束缚的历程。从落实课程标准目标来看，单元学习要求为：了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。该课的学习内容包括两个方面：一是了解天文观测和利用航天器探测宇宙的历史，关注我国火箭技术的成就；二是知道地球上一切物体都受到地球的吸引力，地球不需要接触物体就可以对物体施加引力。

对六年级学生而言，该课的知识点不难理解，在当前发达的网络媒体条件下学生对天文观测和宇宙探索也有所了解。因此，教师在教学中可以侧重于科学态度、科学精神的熏陶，结合科学史及科技发展史，凸显人类探索宇宙的好奇心、想象力、探求欲，渗透对学生理性精神的培育。

一、创设问题情境，激发学生的好奇心和想象力

学起于疑，问题情境可以激发学生的好奇心和想象力。该课带领学生认识人类冲出地球的历程，古人其实也像现实中的儿童一样，每天面对肉眼可见的星空宇宙是有着无限的好奇心和想象力。古人受限于当时条件的制约，不可能获取足够多的信息来解答自己的疑问，因此，引导学生把自己想象成生活在古代提出问题，这样更容易聚焦话题，激发兴趣，引发他们思考。

教学环节

教师通过情境引导学生：（播放远古时期的大地、星空、太阳、月亮视频）同学们如果生活在古代，每天面对满天的繁星、浩瀚的宇宙，你会提出什么问题？学生提出了很多想探究的问题：遥远的天际有什么？它们是什么样的呢？星星为什么会一闪一闪地发光？天空中有多少星星？月亮距地球有多远？月亮上有什么？太阳上的热量为什么总是用不完？

教师继续引导：面对这些问题古人能正确回答吗？学生都认为古人不能回答这些问题，理由有的是古代科技落后，有的是当时缺少工具，智能凭肉眼收集信息，并根据看到的现象进行推测或想象。

人类对未知的大自然具有与生俱来的好奇心和想象力，这是人类不断探索宇宙的原动力。理性精神的激发和培育要保护好学生的好奇心和想象力，同时需要帮助他们意识到想象要以事实为依据，推理要基于证据。该课起始环节先通过一段生动的视频情境，把学生带入远古时代，再引导他们以古人视角面对每天观察到的星空、宇宙等自然现象提出问题，尝试做出回答。这不仅展示了古人对宇宙的好奇心和想象力，也通过身份的代入激发了学生的好奇心和想象力。

二、提供阅读材料，展示人类的探求欲与观察力

阅读是帮助学生收集、整理信息的一种重要教学方式。近代人类对宇宙星空的探索主要依赖望远镜，教师给学生提供几种具有代表性的望远镜的阅读材料，让他们以阅读的方式认识到望远镜的发明史就是科技进步史，帮助他们认识到科技进步对人类了解宇宙、冲出地球的意义与作用。

教学环节

教师提问：近代人类有办法知道宇宙星辰的信息吗？他们如何获悉呢？指导学生阅读天文望远镜的资料，以“勾圈画注”的方式提炼关键信息。

之后，学生交流分享。教师结合学生的介绍，重点讲解相关观测工具，如伽利略望远镜、哈勃望远镜、“中国天眼”等，同时展示哈勃望远镜和“中国天眼”的重要成果。

理性精神的培育重要的是帮助学生形成实事求是的态度、尊重事实的精神以及客观理智的情感，这属于学生情感态度价值观的范畴，通过单纯的说教难以达成目标，需要渗透在学生丰富的理解认知和真挚的情感体验过程中。从古至今，人类探索宇宙的科学史就是不断挑战困难的科技发展史，望远镜的发明使用与科技进步是紧密联系的。在重点介绍了几种具有划时代意义的望远镜之后，教师让学生欣赏几组哈勃望远镜拍摄的图片及“中国天眼”的重大发现，让他们谈一谈观后感。学生体会到：工具的使用突破了肉眼观测的局限性，拓展了人类的视野，帮助人类观测到宇宙深处的未知世界，给人类探索宇宙带来了极大的推动作用。

三、加强具身体验，丰富感性认识体验地球引力

学生建构科学概念，形成科学观念，需要以足够的感性认识为前提，丰富的感性认识是学生改变头脑中既有图式形成自己概念体系的基础，因此帮助他们获取充分的事实材料、强化感性认识是形成概念的关键。这样的事实材料可以来源于学生的生活经验，也可以是来源于实验的发现。

教学环节

教师讲述：人类有了天文望远镜这样的“千里眼”后，并没有停止继续探索的脚步。人类一直还有着一个更伟大的梦想——冲出地球。那么冲出地球最大的困难是什么呢？借此引导学生讨论地球引力。

教师通过视频介绍地球引力，强调月球距离地球约38万千米，也受到地球引力的作用。

体验地球引力：①让学生演示用2.5牛的力来拉10克的塑料火箭，飞行高度达5米左右，指导他们运用公式计算出10克“小火箭”飞行5米高度需要的能量。②引导学生推算：如果把一个80千克的宇航员送到400千米的高空，需要多少倍“小火箭”这样的能量呢？由此体会地球引力之大。

教师提问：现代人类是靠什么克服地球引力的？火箭为什么具有巨大的推力和速度？播放视频让学生了解火箭原理。

教师介绍中国长征系列火箭，组织学生交流：看到这些信息，你有什么感想？

学生对地球引力其实并不陌生，但对地球引力的能量之大是缺少足够切身感受的，于是教师先指导学生做一个演示实验，了解2.5牛的力拉10克的塑料火箭大约飞行5米的高度需要的能量，并以此为参照引导他们运用数学方法来推算“如果把一个80千克的宇航员送到400千米高空，需要多少倍‘小火箭’这样的能量”，以此来感受一个宇航员摆脱地球引力的能量大小，再由此推算对包括装载宇航员在内的整个火箭系统的引力之大。而这还仅仅是火箭的有效载荷，教师再提供资料让学生通过阅读了解到火箭运送的有效载荷是非常低的。由此，学生深切理解人类克服地球引力冲出地球的难度，至此也就理解了古人为什么无法冲出地球，认识到冲出地球必须依赖科技进步。在了解了中国先进的火箭技术后，学生的民族自豪感和自信心油然而生。

四、组织批判性反思，在合理质疑中形成自我认知

学生学习的过程本质是不断思考的过程，思维参与的深度是评价学生学习效果的重要依据之一。学生的学习力一定是在学会反思中逐步提高的，因此教师要善于结合教学内容组织学生进行批判性反思，帮助他们形成辩证看待事物、合理质疑他人观点的意识和品质，这是培养其理性精神非常重要的环节。

教学环节

教师提问：在人类冲出地球的实践探索中，谁是世界飞天第一人？引导学生阅读明代“万户”尝试冲出地球的资料。

学生思考并讨论：“万户”的做法值得吗？教师强调：“万户”的勇气可嘉，科学探索从来就不是一帆风顺的，有时需要献出生命。但“万户”的做法很危险，不能模仿，从科学的角度来看其实还有更好的方法。

理性精神要求学生能独立思考、理性分析、敢于质疑、有自己的判断，同时也要求他们能善于倾听，接纳合理的意见与建议，修正自己的观点，这是理性精神的核心要义。教师借助“万户”的历史事件，让学生思考并讨论“‘万户’的做法值得吗”，引导他们思辨。学生有两种截然不同的观点，一种认为这种做法不值得，因为他没有成功，并且失去了生命；另一种认为这种做法值得，因为科学探索过程从来不是一帆风顺的，有时甚至需要付出生命的代价，这也是为人类探索未知世界的一种贡献。在教师引导学生进一步思考“如果你是‘万户’，你会怎么实验”时，有学生提出，应该采用更科学的实验方法，例如先借助一个小动物进行尝试，而不是直接由本人来实验，这样可以避免实验失败时人员的无谓牺牲。至此，学生的理性精神得以进一步提升。

五、尝试真实的问题解决，应用迁移知识

学以致用是学习价值的直接体现。能否运用知识解决问题，也是检验学生学习效果的方法。运用所学知识解决实际问题，必须在理解掌握知识的基础上灵活迁移，这是非常好的巩固所学知识的方法。

教学环节

教师出示三种飞行器（古代火箭模型、“万户”的飞行器、现代火箭模型），引导学生讨论“这些飞行器是如何升空的”。教师强调，这些飞行器尽管结构不同，但工作原理基本一致，都是靠喷出气体（燃料燃烧生成）产生的推力升空的。

教师组织学生讨论：科技进步让人类发明了火箭，人类借助火箭这样的工具终于冲出了地球，那么人类又是如何探索宇宙的呢？教师简单介绍“嫦娥工程”，鼓励学生努力学好本领，将来为祖国的登月探索作出贡献。

全课总结：通过该课的学习，你们对人类冲出地球、探索宇宙有了什么新的认识。

理性精神的培育绝不可能一蹴而就，需要学生在长期的科学学习特别是科学探究实践中感悟、强化、提升。教师介绍“嫦娥工程”，以及将来更宏大的探索宇宙工程，就是为了让学生知晓人类对宇宙的探索没有止境，对科技的探索永远不会停息，需要一代又一代人的不懈努力。教师在课堂结束时引导学生进行自我总结、自我激励，不断强化、内化和深化他们的理性精神，将育人与课程教学有机融合，达到渗透于无形的教育效果。

[课题：江苏省教育规划2022年度重点课题“指向理性精神的小学科学‘思维型课堂’构建的实践研究”，编号：B/2022/03/30]

（作者单位：江苏省南京市江宁科学园小学）

参考文献

[1]胡卫平，郭习佩，季鑫，等.思维型科学探究教学的理论建构[J].课程·教材·教法，2021（06）.