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1、小学科学教育中的科学思维及其培养策略作者：黄海旺来源：湖北教育科学课2017年第01期小学科学课程的主要任务是培养小学生的科学素养。通过学习小学科学课程，学生能够体验科学探究的过程，初步了解与小学生认知水平相适应的一些基本的科学知识和科学方法；具备初步的科学探究能力、思维能力、创新能力、解决实际问题以及进行表达和交流的能力等。在小学科学教育中，使学生获得一些基本的科学知识是基础，培养学生的科学思维能力是核心。一、思维和科学思维（一）思维及其特征思维作为哲学、生理学、心理学、教育学等不同学科的研究对象，有不同的定义。心理学上，有研究者认为思维是人脑对客观事物的间接和概括的反映，是以感觉、知觉为基
2、础的高级认知过程。客观事物直接作用于人的感觉器官，产生感觉和知觉，并以感性形象反映事物的个别属性，使人把握各种现象和事物的外部联系。思维则运用分析和综合、抽象和概括等各种智力操作对感觉信息进行加工，以存储于记忆中的知识为媒介，反映事物的本质和内部联系。思维具有概括性、间接性和问题性。概括性是指思维能够解释事物的本质属性以及事物之间的本质联系和规律，通过大脑对信息进行概括加工，从而得到概括程度高的知识，如科学概念。间接性指的是通过思维，根据已知的信息认识没有观察到的事物；凭借知识经验，对没有直接作用于感觉器官的事物及其属性加以认识；对根本不能直接感知的事物及其属性或联系进行认识；能对现实事物认知
3、的基础上进行蔓延式的扩展。问题性指的是思维总是指向解决某个任务的，思维过程体现问题解决中通常涉及的发现问题、明确问题、提出假设、检验假设等环节。（二）科学思维及其特征科学思维从属于一般思维。人们对科学思维有不同的理解：一种是科学的思维，指的是思维的科学化，是一种时间成本最省、正确高效和可操作性的思维。另一种是在科学实践活动中形成和应用的思维，与日常思维相对应，是思维的下位概念。本文的科学思维指的是第二种理解。科学思维是为了达成对客观世界本真的认识，具有意识的人脑借助探究等形式,对自然界中事物的本质属性、内在规律及自然界中事物间的联系和相互关系的间接的、概括的和建构的反映。该反映以科学知识经验为
4、中介，体现为对多变量因果系统的信息加工过程。科学思维作为思维的一种特殊形式，具备间接性、概括性、建构性、问题性、逻辑性、生产性、客观性等特性。科学思维可以分为抽象科学思维、形象科学思维和直观科学思维。抽象科学思维以科学概念、科学理论等抽象的形式概括事物的本质,把握事物的内在联系；形象科学思维则主要用形象材料来概括事物的本质，它以客体为原型经过加工提炼形成新形象，即科学表象；直观科学思维是以科学概念和科学表象结合而成的知识组块为思维材料的思维。抽象科学思维是科学思维中最普遍、最基本的类型。科学探究过程一般要经历提出问题猜想与假设制定计划与设计实验一一分析思考与结论”等过程。有研究者认为科学思维主
5、要遵循提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释的过程。美国哲学家萨默维尔认为科学思维经历五个环节：问题的发现和表述、假说的提出、根据假说进行演绎、通过观察和实验验证演绎、得出结论。他们认为，科学思维是在掌握知识和技能的过程形成的。（三）小学生的科学思维小学生的科学思维是一般思维与科学课的有机结合，是一般思维在科学课中的具体表现，是一般思维与科学教育的结晶，是科学能力的核心。小学生的科学思维能力是指在解决科学问题和学习科学知识过程中进行思维所应有的个性心理特征。科学思维方法和品质是科学思维能力的重要组成部分。科学思维方法是在学习科学知识和解决科学问题过程中应有的思维方法，主要有分析综合、比较分类、
6、抽象概括、科学推理、臻美等。科学思维品质是指在学习科学知识和解决科学问题过程中逐步形成和发展的，并在这个过程中表现出来的，直接影响工作效率的智力特征，包括深刻性、灵活性、批判性、敏捷性和独创性。掌握一定的科学思维方法，具有一定的科学思维品质，是小学生在学习科学知识和解决科学问题过程中进行思维活动的必要条件。二、培养学生科学思维的策略(一)围绕概念教学，是培养小学生科学思维的有效途径探究式学习是小学科学课程的主要学习方式，在教学中要避免学生毫无目的、为探究而探究的学习过程。教师应当引导学生从身边的日常生活、自然现象或社会热点问题出发，围绕概念来开展探究活动。科学概念是小学生认识自然世界的基础。学
7、生可以运用认识或理解科学概念，触类旁通地解决学习和生活中遇到的某些问题。围绕科学概念开展探究式学习，有利于提高学生的学习效率，从而更好地认识和理解科学知识，培养他们的科学思维能力,为今后进一步学习科学知识奠定良好的基础。科学概念的形成过程是以感觉、知觉和表象为基础,通过分析、综合、抽象、概括、系统化、具体化等思维活动，从个别到一般，从具体到到抽象，从现象到本质的认识过程。因此，教师需要根据课程内容的要求，围绕科学概念以及具体学习内容之间的联系，考虑学生对科学概念学习的发展途径进行教学设计,安排教学环节和过程。(二)创设教学情境，从学生前概念出发，引导学生聚焦到合适的探究问题有效的探究式学习必须
8、以学生已有的知识和经验为起点，学生通过自己努力，或在教师和同学的帮助下达到可以发展的程度作为阶段目标。教学时，老师可以通过实验、游戏、谜语、故事等方式设置与学生生活经验和教学内容相关的学习情境；可以通过提问和讨论，以及利用图表、回答选择题、预测等方式了解学生的前概念，并以此为依据调整教学策略或内容，引导学生聚焦到合适的探究问题上。教师在教学过程中需要注意：一次探究活动应集中探究一个可以通过实证研究解决的明确问题，不宜向学生提出涉及复杂的、超出儿童探究能力的问题。教师在准备问题时，需要注意以下四个方面：1 .问题的复杂程度问题不能过于简单，应当是需要学生通过收集资料、检验假设才能加以解决的问题。
9、例如：教师呈现一个引起认知冲突的事件，用嘴轻轻吹一张8.5厘米Xll厘米的薄纸上部，纸就飞起来，让学生探究纸为什么会飞起来。学生通过实验，最后形成一个推论（概念）：”在一个物体表面，如果上面的空气运动快于下面的空气运动，这个物体将会飞起来。”2 .问题要与学生的知识和能力水平相适应探究的问题不能太难，应当与学生的知识背景与能力发展水平相适应，还要与学生所要学习的专业领域相关。例如：两株同样大小的树苗被移植到同样的土壤里，接受同样的水分。然而，其中一株比另一株长得大得多，是什么因素导致了两株树苗的生长差异呢？3 .问题能激发学生的学习兴趣探究的问题要能激发学生的好奇心、学习兴趣和内在动机。如果问
10、题中含有一个似乎有悖于常理的矛盾，就能增强学生的好奇心和探究欲望。例如：把不同的金属条（通常是铁和铜）叠压焊接成一根单一的金属片。加热这个叠压片，金属开始膨胀，但是两种金属的膨胀率是不一样的，其内部压力迫使这个叠压片呈弯曲形状，这根弯条的外周就是由刃降中膨胀系数高的金属组成。那么，弯曲金属条的外周是哪种金属？4 .问题的情境性问题不要表现为一个或一组抽象的提问，应当隐含在一个特定的具体情境之中。例如：两个男孩在不同地区宿营，准备他们的晚饭。他们点燃了火，把肉和菜混在一起,放在火上煮。不一会儿，A同学尝了一下煮熟的东西，发现已经熟了。B同学也尝了一下自己煮熟的东西，发现连土豆和胡萝卜都没熟,这是
11、为什么呢？（三）重视证据的收集学生在探究过程中为证实假设、解决问题而设法收集证据时，教师应当给予指导。在收集证据的过程中，教师要引导学生积极思考哪些信息是解决问题所需要的，指导学生确定收集信息的方法和呈现信息的方式。信息来源主要包括学生的观察和实验所得，有时也包括从其他渠道获得的第二手资料。在收集数据的过程中，教师要让学生及时地把有关数据收集起来，使所获得的数据尽可能准确；要让学生明白实验数据需要经过多次测试得出，要尊重事实，不能人为更改数据。同时引导学生把数据用合适的方式表达出来，以便于分析和推理，形成一定的解释。（四）重视引导学生从证据中进行分析推理、得出结论，关注学生的讨论与交流科学探究
12、必须基于证据，信息和数据的收集非常重要。在获得信息和数据之后需要进行分析，作出判断，对探究的问题进行回答。在这个过程中，学生将从直觉中获得的日常概念上升为科学概念是科学研究的关键，也是探究式科学教学的重要方面。在引导学生进行分析推理、得出结论时，教师要注意学生的探究内容与所学概念的关联，注意使用科学分类和模型等方法，帮助他们理解主要的科学概念。交流与讨论是教师和学生、学生和学生之间重要的互动过程，是培养学生科学思维的重要途径，贯穿探究式学习的全过程。尤其是在学生进行分析推理、得出结论的过程中，交流与讨论更是不可缺少的重要手段。教师在组织探究活动时，要让学生充分地表达他们的想法，发现认知冲突，鼓励学生进一步思考，开展探究。不要急于诱导学生解答或给出答案，更不要简单地给予肯定或否定，而是给他们足够的时间思考，充分展开交流和讨论。在交流与讨论中，还可以培养学生学会倾听别人的意见和评价，接纳不同观点等开放的科学态度，促使他们学会尊重事实、尊重他人、尊重和欣赏不同意见，并从他人意见中得到启发和帮助。课程教材研究所科学课程教材研究与开发中心（100O81）
