让思维在有意义的科学实践活动中发展

2020-10-15 03:19:52 教学月刊·小学综合 2020年9期

朱建华

【摘   要】让学生的科学思维在有意义的科学实践活动中发展是当下科学教育的重要任务。教师可以通过“以核心问题为主线”“以问题情境为导引”“以学习支架为辅助”“以拓展应用为路径”等策略,培养思维逻辑,激发思维活力,促进思维生长,走向高阶思维。唯有此,学生的思维品质才能得到提升,科学教育才能更具理性。

【关键词】科学思维;科学实践;发展

恩格斯说:思维是地球上最美丽的花朵。科学课堂理应成为学生思维发展的实践乐园。但目前小学科学课堂出现的“活动有余,思维不足”的现象,已经影响了学生科学思维的发展。

只有通过有意义的科学实践活动,让学生亲身经历分析、判断、推理的思维过程,科学思维才能得到发展,科学思维品质才能得到提升。因此,教师要以核心问题为主线,培养思维逻辑;以问题情境为导引,激发思维活力;以学习支架为辅助,促使思维生长;以拓展应用为路径,走向高阶思维。唯有如此,学生的科学思维才能得到提升和发展,科学课才能更具理性和效度。

一、以核心问题为主线,培养思维逻辑

小学科学课堂教学是由一个个探究活动组成的,其间隐含着一条逻辑思维线索,体现了教材的编排意图。教师要以思维发展为目标,厘清不同的科学活动对促进学生科学思维发展的作用和關系,从中提炼出核心问题,梳理出逻辑思维线索,从而将各个活动视为一个有机整体,指引活动有的放矢地开展,达成“1+1>2”的活动价值。

核心问题是指向知识本质、“牵一发而动全身”的中心问题,也是梳理逻辑思维线索的关键所在。教科版三年级上册《空气占据空间吗》一课的核心问题是“空气占据空间吗”,教材提供了“纸团会湿吗”“杯底打孔”“杯底打气”“让瓶子里的水流出”四个科学活动,旨在引发学生思考:空气占据空间吗?水如何占据空气空间?空气如何占据水空间?如何实现水空间与空气空间的交换?通过四个由逻辑思维线索串联而成的探究活动,学生在观察现象与发现事实中建立了逻辑联系,从而全面地理解占据空间其实就是挤占空间或防止空间被挤占的现象(见图1)。

核心问题是贯穿课堂教学的线索,串联了教学要点,整合了教学重点,是思考的动力,有助于学生实现知识的整体建构。因此,教师在教学设计时要重视探究活动的逻辑性,引领学生开展观察、实验、研讨活动,亲历证据收集、科学论证和概念建构的科学探究过程,助推思维的发展,帮助学生从生活世界走向科学世界。

二、以问题情境为导引,激发思维活力

建构主义学习理论认为,学习者的知识可以在一定的情境下,通过自己主动探究、与他人协作和交流获得。在科学课上,教师可以创设问题情境,以此导引学生充分亲历探究过程,享受科学发现之乐,激发学习兴趣。例如,教师在教学伊始,将底部粘有纸团的杯子倒扣在水中,等水面没过杯底后,抛出“杯中的纸团会湿吗”问题,请学生展开预测和讨论。许多学生根据生活常识,认为纸团会湿,也有极少数学生猜测不会湿,并分别阐述预测理由。通过教师设疑,调动学生的好奇心和求知欲,引导学生通过小组实验来验证猜测,通过实验操作发现是空气把纸团和水隔开,保护着纸团不被打湿,初步得出“空气占据着杯子的空间”的认知。

此外,教师也可以利用过渡问题创设问题情境,激发思维活力。过渡问题,是指教师在连接两个不同知识点或活动时所提出的引导性问题,旨在激活学生的科学思维,理解教学内容,增强课堂实效。在“杯中纸团会湿吗”“杯底打孔”这两个活动的过渡环节中,两位教师给出了不同的过渡语(见表1)。

同样是提出过渡问题,因目的指向不同,其教学意义也不尽相同。B教师的过渡问题具有思维启发性,能激活学生的思维,有利于科学概念的建构。通过过渡问题的导引,学生不仅想出在杯底打孔的办法,而且理解了后续观察杯底气泡冒出和杯中水位上升等现象是一种空间的交换,从而强化了占据空间的要义。这一过渡问题还能引导学生进行逆向思维——如何让杯中的水跑出来?即让空气进入杯子(用打气筒注入空气),水就会出来,从而揭示水和空气交换空间的原理。学生进一步强化巩固空气占据空间的概念,科学思维也得到了发展。

三、以学习支架为辅助,促进思维生长

“支架式学习”教学理论认为,当学习遇到困难时,就要在学生已有发展水平和潜在发展水平之间提供“支架”,以帮助学生通过“支架”辅助来完成学习任务,建构知识概念。

(一)借助材料支架,开展有结构活动

在教学《空气占据空间吗》一课中,由于空气是无色、透明的,看不见也摸不着,学生无法观察到水是否进入杯子,而是通过推理做出判断——空气占据着空间,水没有进入杯子。对于三年级学生来说,这样的推理判断显然难度较大。如果教师适时提供材料支架,就能帮助学生顺利观察空气占据空间的过程。虽然教材建议在实验前撒一些泡沫碎屑、塑料、吹塑纸屑等漂浮物,但由于该实验材料多(纸团、杯子、水槽、水),学生需要同时观察杯中水位变化、杯外水位变化、气泡冒出、纸团湿不湿等现象,细碎的漂浮物反而会影响学生聚焦观察现象。

于是,教师将观察杯外水位变化的漂浮物调整为一块橡皮大小的红色泡沫,去掉纸团材料,简约实验装置(见图2)。实验过程中,学生观察到空气以水泡的形式从杯底小洞中冒出来,红色泡沫则清晰地呈现水逐渐进入杯子,水面慢慢升高的现象,从而得出“空气在杯子中,水没有进入杯子;空气出来了,水才能进入杯子”的结论,丰富并深化了学生对“空气占据空间”现象的感性认识。材料支架为科学概念的建构提供了充分的事实和证据,使学生的科学思维自然生长。

(二)利用记录单,显示思维过程

实验记录单是学生开展科学探究活动的过程及结果的书面呈现,是学生思维过程可视化的重要载体。例如,在“杯底打孔”活动中,教师提供了实验记录单,要求学生记录实验过程中空气和水位的变化数据,其中空气用小圆圈表示,水位用横线表示。交流汇报时,学生看着记录单,说一说自己的发现:杯中空气不断冒泡跑出去,水位慢慢上升,当水充满整个杯子,也就不再冒泡了(见图3)。

实验记录单将学生的思维过程可视化,通过整理、处理、比对信息进行思维加工,帮助学生克服直接用语言描述实验现象的困难,是开展科学探究活动的重要支架。

(三)巧用视频支架,降低论证难度

收集事实证据是探究实验的重要环节,但实验现象往往转瞬即逝,加上学生的观察能力、表达能力的欠缺,在论证阶段往往词不达意。教师可以利用App的“移动讲台”功能,在智能技术的支撑下,拍摄实验视频,降低论证难度。

例如,教师用智能手机拍摄学生实验过程的视频,上传到“移动讲台”。在交流环节,学生一边播放水慢慢进入杯中,有连续的小气泡从杯底冒出来的视频,一边进行汇报。有了视频支架的辅助,学生可以回放实验过程,更细致地表达基于事实的观点,提升了语言描述的条理性和说服力,论证过程也变得从容自如。

四、以拓展应用为路径,走向高阶思维

美国教育家兰本达教授说:集体研讨的力量在于语言和思维的相互作用,它使孩子们从学习的“此岸”到达他们用自己的语言有条理地解释现象的“彼岸”,建构起自己的概念系统。探究是研讨的起点,研讨则是探究的深化,可以使思维走向深刻。

交流研讨是聚焦探究问题,以学生在探究过程中所收获的丰富的第一手资料为基础,有目的、有针对性地进行交流研讨,使学生的认识从感性上升到理性,形成科学概念,促进高阶思维发展。

当学生初步建立科学概念后,教师可以设计拓展应用活动来巩固概念,深化理解。在《空气占据空间吗》的结课阶段,教师设计了一个拓展应用任务,要求学生在课后用装满水的塑料瓶、吸管、橡皮泥等材料完成一个装置,在不倾斜瓶子的情况下,利用空气让水从瓶子里流出来。这是对学生高阶思维的挑战,体现了学生综合运用所学知识的水平(见图4)。科学课虽然结束了,但科学探究在课外继续进行。这样的拓展应用活动能使探究活动层层推进,提升了学生的自主学习能力、问题解决能力、创造性思维能力。

总之,科学课堂要给予学生经历有意义、结构化的科学实践活动的机会,通过发现已有认知与科学现象之间的矛盾冲突,实现科学概念的建构,促使学生的科学思维向逻辑性、深刻性发展。

(浙江省海盐县向阳小学   314300)