楊茜

【摘 要】文章分別對蘇教版小學科學低年級和高年級的兩節(jié)課例的思維歷程進行了優(yōu)化設(shè)計，剖析了如何通過教學訓練學生在概念的發(fā)展過程中，通過自己主動思考，運用科學思維方法，對問題進行分析加工，形成對問題的解釋和對科學概念的理解。同時，提出科學探究活動的思維歷程優(yōu)化設(shè)計的策略，將學生引向深度學習。

【關(guān)鍵詞】主動思維 思維歷程 優(yōu)化設(shè)計 教學策略

一、聚焦主動思維

科學探究本質(zhì)上是一種復雜的教與學活動，是由行為、思維和情感活動交互構(gòu)成的發(fā)現(xiàn)新的因果關(guān)系的循環(huán)過程。它需要教師激活并維持學生的思維和情感活動，使學生產(chǎn)生強烈的求知欲，主動參與思維活動，完成數(shù)據(jù)分析、建構(gòu)科學解釋等一系列邏輯上相關(guān)聯(lián)的實踐行為。因此，思維活動是科學探究教與學的核心，教師必須鼓勵學生自覺主動地參與思維實踐，不僅要研究學生思維的過程，還要研究怎樣通過教促使其真正發(fā)生。

二、引導學生主動思維的教學策略及實踐

（一）“這里面有空氣嗎”課例分析

本課選自蘇教版科學一年級下冊第3單元“空氣”，本節(jié)課主要讓學生知道物體內(nèi)部空間和狹小空隙中有空氣，幫助學生完善“我們周圍有空氣”這一認識過程。

1.思維歷程優(yōu)化設(shè)計

整節(jié)課教學的基本邏輯是依據(jù)將物體放入水中看到有氣泡冒出，推導出空瓶和一些物體的狹小空隙中有空氣。整個思維歷程屬于邏輯推理中的演繹推理。因此，教學過程中教師也要遵守這種邏輯推理形式。

在前一節(jié)課“找空氣”中，學生通過多種方法“找空氣”，已經(jīng)認識到“我們周圍有空氣”。據(jù)此，教學主要分為三個環(huán)節(jié)，通過三次難度逐漸遞增的活動，讓學生經(jīng)歷“猜想—尋證—解釋”的科學探究過程，幫助學生不斷完善“我們周圍有空氣”這一認知。與此同時，學生要不斷地使用分析、比較、推理、分類、抽象、概括等思維方法，思維在這樣的過程中得到訓練。整節(jié)課的思維歷程優(yōu)化設(shè)計，如圖1所示。

2.促進學生主動思維的教學策略

（1）問題鏈

問題鏈是彼此關(guān)聯(lián)而有序的主問題串。從形式上看，問題鏈是環(huán)環(huán)相扣、層層遞進的。從內(nèi)容上看，問題鏈是圍繞核心問題的一系列具有邏輯結(jié)構(gòu)的子問題鏈。本節(jié)課使用的問題鏈，如圖2所示。

問題鏈本身的邏輯結(jié)構(gòu)能夠推進學生的邏輯思考，反映了科學推理的基本過程，能有效彌補課堂提問的細碎、零散、低認知及隨意等不足，引導學生進行高水平的思維活動，促進學生深度理解。

（2）結(jié)構(gòu)性材料

準備好精練的上課材料，并且思考材料出示的次序和步驟，這是教師在做課前準備時必須思考的問題。本節(jié)課的整個思維歷程屬于科學推理中的演繹推理（從一般到特殊）。因此，這節(jié)課教師選用了空瓶、裝滿沙子的瓶子、幾種孔隙情況不同的物體。實驗材料的孔隙由大到小，由可見到不可見。材料及其出示的順序本身就是合理的邏輯推理過程。

結(jié)構(gòu)性材料所反映的思維的邏輯性和層次性，支持學生去理解教師的思維，尤其是背后的推理過程。學生會把教師的推演轉(zhuǎn)化成自己的推演，激活思維，推進思考。

（3）三個記錄單

記錄單的記錄和呈現(xiàn)，可以幫助學生在實驗過程中觀察、比較、歸納，豐富多樣的記錄內(nèi)容也是學生進行思維加工的材料，促使學生有據(jù)可依地表達自己的思考過程，從而使邏輯思維能力得到有效提升。比如，學生記錄不同物體放入水中的現(xiàn)象時，氣泡數(shù)量的多少、氣泡的大小、氣泡間的間隔距離都反映了學生對不同物體放入水中后的現(xiàn)象進行了比較、分析、歸納，幫助學生在“氣泡”與“物體內(nèi)部空間的大小”之間建立了直觀的聯(lián)系和有效的邏輯關(guān)系，支撐了學生的思維發(fā)展。

（4）小學科學低年級教學中促進學生主動思維的策略

問題鏈、結(jié)構(gòu)性材料、記錄單的使用都是幫助學生開展有結(jié)構(gòu)的觀察活動，促進學生學會觀察和科學表達觀點。由此可見，觀察和描述是培養(yǎng)低年級學生科學思維的主要方式。低年級要求學生會用語言初步描述信息。語言表達的能力需要方法支撐，即學生會有序觀察，并且把它表達出來，使得信息完整、有條理，并能夠找到、畫出相關(guān)的作為證據(jù)的信息或內(nèi)容。觀察和描述的過程充滿了深刻的思維。低年級科學課堂教學設(shè)計可以從觀察和描述這兩個方面尋找優(yōu)化設(shè)計的突破點。

（二）“我們來仿生”課例分析

“我們來仿生”是蘇教版科學五年級下冊“仿生”單元的最后一課，本節(jié)課的目標是讓學生體驗和經(jīng)歷一個完整仿生的過程，即仿生實踐——讓學生嘗試模仿一種生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)或功能，設(shè)計一種產(chǎn)品。結(jié)合教材內(nèi)容，教師選擇讓學生模仿鳥的翅膀，設(shè)計及制作會扇動翅膀的小鳥玩具。

1.思維歷程優(yōu)化設(shè)計

本節(jié)課主要引導學生經(jīng)歷“明確問題—前期研究—設(shè)計方案—制作測試—評價改進”這樣的工程設(shè)計過程。通過這樣的過程幫助學生形成結(jié)構(gòu)與功能的跨學科概念，并在設(shè)計、制作、不斷迭代改進的過程中，逐步培養(yǎng)學生工程設(shè)計思維和統(tǒng)籌規(guī)劃、圖紙設(shè)計等能力。

小學高年級科學探究及實踐常常需要學生運用聯(lián)想、想象、類比推理、重組、發(fā)散、突破定式等思維方法，也就是創(chuàng)新思維。整節(jié)課的思維歷程優(yōu)化設(shè)計，如圖3所示。

2.促進學生主動思維的教學策略

（1）創(chuàng)設(shè)原型

在解決問題的過程中，問題解決者會獲取一些原理的啟發(fā)，使其結(jié)合當前問題的有關(guān)知識形成解決方案，從而創(chuàng)造性地解決問題。因此，教師首先要給學生創(chuàng)設(shè)類比想象的原型，且越豐富越好。比如，本節(jié)課中讓學生觀看鳥類飛翔的視頻，并用人的手臂模擬翅膀運動。這些活動設(shè)計可以幫助學生從不同角度了解真實的鳥類翅膀結(jié)構(gòu)，分析它是如何運動的，思考翅膀結(jié)構(gòu)與運動的關(guān)系，找出共性，推理出玩具鳥的翅膀結(jié)構(gòu)特征。這些都為完成小鳥玩具設(shè)計圖及制作小鳥玩具提供了思維指導。

（2）思維（想象）過程可視化

思維可視化是指運用一系列圖示技術(shù)把本來不可視的思維呈現(xiàn)出來，使它清晰可見的過程。可視化的思維更有利于理解，可以有效提高信息加工及傳遞的效能。學生設(shè)計及匯報制作方案時，可在思考的基礎(chǔ)上借助思維工具，如思維導圖、概念圖、氣泡圖等，解釋或說明設(shè)計方案，幫助他們把自己的想法展示出來。學會思考的方法，可以促進學生思維的發(fā)展，而且久而久之會讓學生形成這樣一種思維習慣。

（3）用不同顏色的筆凸顯技術(shù)迭代

迭代是技術(shù)工程中的重要步驟，是一個重復反饋的過程，目的是反復逼近需求，從而更加完美地達成目標。所以，學生修正設(shè)計方案時一定要留痕。用不同顏色來凸顯技術(shù)的迭代，就是利用不同的顏色將設(shè)計圖進行改進，幫助學生尋找不同改進方案的因果關(guān)系，從而更好地了解怎么進行迭代，讓產(chǎn)品更加滿足需求。

（4）激發(fā)發(fā)生良好體驗

高年級學生能夠基于復雜問題進行探究與實踐。因此，教師要特別關(guān)注創(chuàng)設(shè)真實的情境，好的情境更容易激發(fā)學生的學習動機和良好的情緒體驗，從而更好地引導學生在解決問題的過程中感受解決方案的多樣性以及根據(jù)反饋迭代改進作品的必要性，在完成任務的過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和工程實踐能力。

三、教學改進

通過課例不難發(fā)現(xiàn)：教學過程中，不同的教學設(shè)計可以訓練學生不同的思維能力，培養(yǎng)學生不同的思維傾向。在實際教學設(shè)計過程中，為促進學生主動思維，教師的教學可以做一些優(yōu)化和改進。

（一）發(fā)掘教材教育價值

教師要利用學科本身的特點、教材內(nèi)容來發(fā)掘思維能力的訓練點，助力學生科學思維的發(fā)展。要對學習的內(nèi)容充分理解，運用科學思維方法去認識和梳理教材，在每一節(jié)課發(fā)掘最利于學生思維發(fā)展的內(nèi)容。要厘清思維方法的概念，在學生學習的過程中給予相應的方法性的思維提示。

（二）了解學生的前概念

了解學生前概念的目的是創(chuàng)設(shè)認知沖突，激發(fā)學生思考的能動性，它是促進學生積極思維和主動學習的“引發(fā)器”，是促進學生認知發(fā)展和認知結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的有效手段。當學生特別想知道答案卻又不知道時，這時就產(chǎn)生了認知沖突，認知沖突能很好地引發(fā)學生的積極思維。

（三）給予學生思維的空間

教師首先要提供實踐的機會，讓學生進行信息的收集，為后續(xù)思維活動提供材料，同時要給予學生思考的機會，甚至思考的時間要比實踐的時間長。要在教學的每一個環(huán)節(jié)中都考慮促進學生積極思維和培養(yǎng)學生思維能力的問題。要能解讀學生的系列活動：運用了何種思維方法，經(jīng)歷了怎樣的思維過程，通過什么樣的思維形式表達了他的觀點。在話語層面， 教師應該盡可能地維持探究問題的開放性， 強調(diào)答案的不確定性， 弱化自己在知識上的權(quán)威地位， 把自己塑造成科學探究的共同參與者。

（四）引導學生回顧、反思和解釋

教師要特別關(guān)注教學反思環(huán)節(jié)，即在每一次課堂活動臨近結(jié)束時，都要引導學生對學習對象、學習過程、思維方式、所學知識和方法等進行總結(jié)和反思。也就是要幫助學生回顧是怎樣學習的、學到了什么。學生通過總結(jié)和反思，加深對知識和方法的理解，總結(jié)學習中的經(jīng)驗和教訓，形成自己的認知策略，發(fā)展自己的認知結(jié)構(gòu)，提高自我監(jiān)控能力。這個過程是訓練學生思維的深刻性、系統(tǒng)性、批判性的好時機。

在科學探究教學過程中，教師要做好思維歷程優(yōu)化設(shè)計，引發(fā)學生多思考、多表達，以此發(fā)展學生的思維，促進學生核心素養(yǎng)的提高。