新课标背景下，小学生科学思维的培养策略

【编者按】《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）第一次明确地把“科学思维”作为科学核心素养之一。《课程标准》同时指出，科学思维是一种对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，它可以培养学生缜密的逻辑能力、探索事物本质的能力等。

基于新课标的精神，我们应充分考虑小学生的年龄特点、认知特点，建立与学生思维发展规律相符的教学体系，引导学生分析科学现象与科学过程，从而形成科学思维。本专辑的几篇文章，提出了多元策略，切实培养学生的科学思维，可供一线教师借鉴。

新课标背景下，小学生科学思维的培养策略

【摘 要】《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确了科学课程核心素养的内涵与组成，提出了科学思维的目标。小学科学教师要根据目标设计教学，培养学生科学思维。

【关键词】小学科学 科学思维 教学策略

《课程标准》第一次明确把“科学思维”作为科学核心素养之一。科学思维在新课标中的定义为：“从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，主要包括模型建构、推理论证、创新思维等。”［1］那么，我们要培养学生的哪些科学思维目标？在教学中如何更好地培养学生的科学思维呢？

一、“观察—比较”策略

观察描述、比较分析是生命科学领域的一种主要的科学思维方法。教科版四年级下册《种子的传播》一课要求学生观察、比较不同种子的结构，再总结果实的结构与其传播方式相适应，从而把种子散播到远处的结论。教学中，笔者通过有意识地对学生科学思维认知的引导，解决本节课的教学重点与难点。

首先，笔者让学生聚焦熟悉的事物——校园里的悬铃木果实，引导学生关注果实的球形结构，之后学生用斜面模拟山坡，分别将圆形果实和方形盒子从一定高度掉落到斜坡上，比较谁滚动得更远。从学生日常熟悉的材料引入，通过模拟实验，可让学生关注植物果实的圆形结构与滚动距离的关系，初步引发学生关注果实的外形结构。

接下来，笔者播放多种植物果实的图片，使学生关注果实结构的多种多样，从而产生疑惑：这些结构都有什么作用。再通过观察比较蒲公英、臭椿、苍耳果实的结构，总结它们各自结构上的特点：蒲公英果实有毛，小而轻；臭椿果实有膜翅，小而轻；苍耳果实有倒钩。从这些结构，学生推测出蒲公英和臭椿靠风传播，苍耳靠动物传播。此时，笔者引导学生通过实证或视频验证，进一步验证果实的结构与传播方式相适应的特点。而后，笔者再引导学生从莲蓬生活环境判断出它靠水传播，再解剖观察到莲蓬果实有气室，能浮在水面。总之，在对结构的观察上既有外部结构，又有内部结构；在对结构和功能相适应的认识上，既有正向思维（从结构上推测传播方式），也有逆向思维（从生活环境猜测传播方式，再推测相应结构）。整个课堂教学活动始终围绕概念“结构和功能相适应”展开，通过对不同果实结构的观察和对比，使学生思维认知呈现螺旋式上升。

二、“科学史—问题”策略

在课堂上教师沿着科学史的发展设置教学内容，能帮助学生理解科学的发展是螺旋上升的，进而发展学生怀疑和批判的科学思维。

教科版一年级上册“比较与测量”单元属于测量体系的长度测量。测量的本质是比较，是用预先约定为“1”的物体属性去和要测量的对象进行比较，所量的次数便是测量的结果。在历史上，把什么约定为“1”是极其随性的。这正是长度及其测量活动文化性的体现。基于科学史—问题策略，我们在单元教学中将学生置身于“历史上单位1的发展”这个情境，让学生在实践中积累测量的感受，通过问题链带领学生思考测量的意义，从而更深入理解测量的本质。

在第1课时《在观察中比较》教学中，笔者抛出问题：四只恐龙模型谁大谁小。学生观察比较后发现，采用高矮、长短、胖瘦等不同的标准，结果各不相同。如此，学生意识到标准不同，比较结果也会不同。采用什么样的标准，也正是历史上“单位1”的发展背景。

在第2课时《起点和终点》教学中，笔者根据历史上测量需求的发展，提出问题：如何比较两只纸蛙谁跳得更远。教师引导学生说出，起点到终点的距离表示纸蛙跳了多远；然后用纸带记录纸蛙跳跃距离，确定纸蛙跳远的公平比赛规则：对齐起点，确定终点。通过活动，学生明确共同的起始线是公平比较的需要，初步产生测量的意识。

在第3课时《用手来测量》教学中，学生用“拃”测量桌面的长度时发现问题：同一张桌子，大家的测量结果为什么不同。学生通过观察发现，每个人的手指长度不一样，有些学生手指长，有些学生手指短，使得每一拃大小不同，所以测量结果也不同。

在第4课时《用不同的物体来测量》的教学中，笔者结合上一节课的任务给出问题：还可以用什么来测量桌面的长度？学生尝试用橡皮、铅笔等进行测量。通过测量数据的比较，学生发现用不同的物体测量，结果很不一样；用相同的物体测量，结果非常接近。因此，学生得出结论：用同一个物体作为工具测量不同物体，测量结果能比较出不同物体的长短；用不同物体作为工具测量不同物体，测量结果不能比较出物体的长短。这堂课体现了度量衡的标准从人的身体过渡到某个特定的器物上的发展。

在第5课时《用相同的物体来测量》的教学中，笔者引导学生回顾上节课用不同物体测量桌面长度的数据，因为不同物体作为单位测量的数值不能比较，因此应统一使用同一个物体来测量。此时，笔者提出问题：选择小立方体、橡皮（长条形）、回形针、小棒中的哪一个作为标准物呢？学生观察标准物后，分析几种标准物的优缺点，最终选择小立方体这种不易滚动、各个面都相同的物体作为标准物。同时，学生还把10个小立方体用胶带粘在一起，使测量更快速便捷，减少误差。通过活动，学生体会到统一标准物测量物体长度的意义。它使得测量的长度可以进行量化比较，这正是世界各个国家度量衡的统一历程。

在第6课时《做一个测量纸带》的教学中，笔者提出用10个小立方体测量大树的周长这样的问题，引导学生用小立方体作为标准单位画在纸上，制作一条可以卷的测量纸带，测量不规则的物体，从而引出准通用工具：全班范围内统一标准的测量纸带。

在第7课时《比较测量纸带和尺子》的教学中，笔者出示用不同边长小立方体制作的纸带和学生上节课制作的纸带，让他们观察和比较纸带的不同；再介绍世界各地统一使用相同标准单位的尺子，让学生认识到世界统一的尺子使测量结果有可比性，便于交流和使用。在这堂课里，学生经历了历史上全世界范围内统一的度量衡，即《米制公约》的制订。

正是将学生置身于科学史的情境中，才能调动学生的学习潜能，使他们主动灵活地建构知识，真正体会到学习的意义所在。同时，在问题链的引导下，学生不仅能学到更多的科学知识，还能掌握思考的方法，在思维发散的过程中寻找解决问题的方案，主动学习、深度加工，使思维的广度和深度得以发展。

三、“观测—评价”策略

在探究式科学教学过程中，评测是一个起整合作用的环节。教师应把评测视作一种教学的策略，运用于整个教学的过程之中，而不只是在教学活动告一段落时才使用。运用“观测—评价”策略，可引导学生进行有层次、有关联的思维表达，提高学生的科学思维能力。

在教科版六年级上册《人类认识地球运动的历史》一课中，教学目标是让学生通过阅读资料，了解人类认识地球及其运动的历史，了解“地心说”“日心说”两种解释地球运动以及与太阳的位置关系的主要观点，经历科学思辨的过程。

课上，笔者先启发和鼓励学生将自己了解到的关于人类认识地球的历史史实——人物、观点等信息和大家分享。此时，笔者对学生的认知进行第一次评价，通过评价引导学生将这些认知分类，提炼出其中关于地球形状和运动方面的内容。

接下来，笔者对学习资料和学习任务做个简单介绍，重点介绍一种新的学习方法——阅读人类认识地球形状及其运动的历史资料，分别将提取到的认识地球形状和运动的关联信息梳理建立在两条时光轴上。

活动主要分为三个阶段，第一阶段引导学生认识时光轴及其简易做法，了解时光轴蕴含的要素——时间、事件、主要观点等。第二阶段采用“扶”的方式，让学生一起阅读资料中第一段历史，引导学生在资料中找到重要信息，发现信息间的关联，将这些重要的信息摘抄在卡片上，并将某些学生的卡片进行展示，这是学生思维的再一次展示。通过资料的引导，学生对地球形状和运动的思维得到提升。第三阶段采用“放”的方式，指导学生小组合作，开展阅读、资料提取。这是学生与组内同学思维的交流与碰撞。笔者借助时光轴这种评价工具，使每一个学生都能充分表达自己的思维。通过这一工具，笔者在课堂上观测到学生思维水平可以分为三个水平。

水平1：学生能阅读资料但难以识别“地心说”“日心说”观点的异同；不能提取出人类认识地球及其运动的关联信息，并按时间排序。

水平2：学生能阅读资料并识别“地心说”“日心说”观点的异同；能提取出人类认识地球及其运动的部分关联信息，将它们按时间排序。

水平3：学生能阅读资料并识别“地心说”“日心说”观点的异同；能提取出人类认识地球及其运动的关联信息，将它们按时间准确排序。

在这堂课中，整个教学过程是资源共享、思维关联的过程，借助时间轴这一评价工具，使学生对地球形状及其运动的思维认识可视化，并引导学生每个人都参与其中，产生思维碰撞，在碰撞中促进学生科学思维的发展。

四、“设计—建模”策略

模型建构作为一种认识手段和思维方式，是学生根据研究问题和情境，在对客观事物抽象和概括的基础上构建易于研究的、能反映事物本质特征和共同属性的理想模型、理想过程、理想实验和科学概念的过程。模型建构有助于学生抓住事物的关键要素，加深对概念、过程和系统的理解，形成系统的科学思维。［2］教学中，学生只有亲历模型建构的各个过程，才能体会模型建构的特点，才能得到科学思维的锻炼，进而提升科学素养。

在教学教科版四年级上册《我们是怎样听到声音的》一课，探究耳郭和鼓膜的功能时，笔者引导学生回顾之前几节课所学习到的声音的产生及其模型后，从它们的结构出发，寻找生活中相似的材料来建构模型。

在耳郭的功能探究中，学生提出用纸喇叭来模拟耳郭。一位学生与另一位学生隔着一张A4纸的距离轻声说一句悄悄话，再将A4纸卷成一个喇叭，通过喇叭再说一遍，并比较两次内容的准确性。在课堂中我们发现，因为学生对悄悄话的音量把握不准，或是有学生听力极为灵敏，两次都能听见，因此不能很好地突出纸喇叭的作用。后来，笔者加入演示：在A4纸一端放着分贝仪，在另一端轻轻敲击音叉；再将A4纸卷成一个喇叭，再次敲击音叉，比较分贝仪上两次的读数。通过两次分贝仪读数的不同，学生“看见”声音，很直观地感受到耳郭的作用：收集声音。这是课堂上学生第一次尝试建构模型。有了本次经验后，在鼓膜的功能探究中，笔者一介绍鼓膜的特点——薄，学生很快就能想出用气球皮、塑料袋、保鲜膜等材料来模拟鼓膜。在尝试用保鲜膜和盒子制作鼓膜模型进行探究时，学生观察不到鼓膜的振动，于是提出用转化法，即在鼓膜上加上少量的盐，通过盐来观察鼓膜的振动。就这样，学生经历“设计—建模”，真正从经验事实出发，亲历过程，使思辨和体验得到统一，使科学思维得到锻炼。

综上所述，本着对学生科学思维培养目标的要求，教师可借助观察—比较、科学史—问题、观测—评价和设计—建模等多种教学策略，来培养学生分析与综合、比较与分类、抽象与概括等科学思维，以寻求学生科学思维的进阶和全面发展。

（作者单位：北京师范大学实验小学）

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］胡卫平.深入理解科学思维 有效实施课程标准［J］.课程·教材·教法，2022，42（08）：55-60.