摘 要：初中科學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)當(dāng)著眼于學(xué)生個(gè)人生活及社會(huì)發(fā)展需求，從科學(xué)探究、科學(xué)思維方面出發(fā)，基于證據(jù)和事實(shí)，以恰當(dāng)方式解釋相關(guān)知識(shí)內(nèi)涵，使學(xué)生能夠內(nèi)化和遷移知識(shí)，提高教學(xué)效率。為此，文章基于發(fā)展科學(xué)思維的模型構(gòu)建，簡(jiǎn)要闡述初中科學(xué)課堂意義，分析初中科學(xué)課堂發(fā)展科學(xué)思維模型的構(gòu)成要素，即思維內(nèi)容、思維方法、思維品質(zhì)，并以此為基礎(chǔ)，提出教學(xué)措施，從而為相關(guān)教育者提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)展科學(xué)思維；模型構(gòu)建；初中科學(xué)；課堂教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.98?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1673-8918（2024）05-0031-04

自21世紀(jì)邁入人工智能和信息化時(shí)代，科技的作用愈發(fā)顯著，加劇了社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)，規(guī)律性、重復(fù)性思維將被機(jī)器取代，社會(huì)更注重個(gè)人的創(chuàng)造能力、創(chuàng)新精神及科學(xué)思維。而科學(xué)是綜合課程，涵蓋化學(xué)、物理、生物等學(xué)科，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要途徑。學(xué)生擁有科學(xué)思維，能夠從科學(xué)角度認(rèn)識(shí)客觀事物內(nèi)在規(guī)律、本質(zhì)屬性及互相關(guān)系。因此，初中科學(xué)課堂中，應(yīng)基于發(fā)展科學(xué)思維的模型構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，讓學(xué)生掌握科學(xué)方法，凸顯科學(xué)思維內(nèi)在價(jià)值。

一、 基于發(fā)展科學(xué)思維的模型構(gòu)建的初中科學(xué)課堂意義

（一）培養(yǎng)學(xué)生觀察能力

初中科學(xué)課堂中，基于發(fā)展科學(xué)思維構(gòu)建模型，能夠發(fā)展學(xué)生思維能力，使其在科學(xué)活動(dòng)中明確觀察目的、方法，并預(yù)測(cè)觀察結(jié)果，注意比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲得形象、清晰的感性認(rèn)知，進(jìn)而將思維活動(dòng)上升為理性認(rèn)知，思考、分析各種異常情況，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)是漸進(jìn)且緩慢的，立足于發(fā)展科學(xué)思維模型，采取各種演示實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)訓(xùn)練與示范，適當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生，能夠讓其自己思考、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，掌握科學(xué)知識(shí)。

（二）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度

初中課堂培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度作為重要環(huán)節(jié)，有助于學(xué)生更好地應(yīng)對(duì)和理解周圍事物，合理地探索世界。因此，在初中科學(xué)課堂中，構(gòu)建科學(xué)思維模型，以科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，調(diào)動(dòng)學(xué)生好奇心，使其在互動(dòng)交流、實(shí)踐探索中，培養(yǎng)觀察能力及實(shí)踐能力，主動(dòng)探究事物本質(zhì)，以親身實(shí)踐的方法，驗(yàn)證化學(xué)知識(shí)，得到正確結(jié)果。因此，科學(xué)課堂需要立足于階梯式發(fā)展科學(xué)思維模型，精心策劃活動(dòng)，以科學(xué)方法仔細(xì)觀察、實(shí)驗(yàn)，方能達(dá)到教學(xué)目的。

（三）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

科學(xué)思維是科學(xué)能力核心環(huán)節(jié)，學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)必須貫穿于科學(xué)方法、知識(shí)的教學(xué)中，通過(guò)收集材料、綜合分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方式，促使學(xué)生牢固掌握科學(xué)知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)思維能力發(fā)展。例如，在燃燒蠟燭實(shí)驗(yàn)中，可將蠟燭放在倒置的500mL與1000mL燒杯中，提出假設(shè)，觀察燃燒時(shí)間長(zhǎng)短。或是讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果等，得出結(jié)論，如蠟燭燃燒中將空氣中的氧氣耗盡，停止燃燒。通過(guò)此種方法，讓學(xué)生能夠循序漸進(jìn)、由淺及深地發(fā)展科學(xué)思維。

二、 初中科學(xué)課堂發(fā)展科學(xué)思維模型的構(gòu)成要素

（一）思維內(nèi)容

在初中科學(xué)中，發(fā)展科學(xué)思維內(nèi)容涵蓋科學(xué)概念、科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)問(wèn)題及科學(xué)規(guī)律。其中，科學(xué)現(xiàn)象是指實(shí)驗(yàn)與自然中表現(xiàn)的現(xiàn)象；科學(xué)概念是科學(xué)現(xiàn)象或事實(shí)抽象概括獲得的認(rèn)知；科學(xué)規(guī)律是概括概念關(guān)系后，表現(xiàn)的科學(xué)定律與原理等；科學(xué)問(wèn)題是從事實(shí)或現(xiàn)象出發(fā)形成的“科學(xué)是什么”及具體問(wèn)題。

（二）思維方法

科學(xué)思維方法包括比較分類、分析綜合、科學(xué)推理、抽象概括。一是比較分類。把握不同對(duì)象異同點(diǎn)，結(jié)合一定依據(jù)，實(shí)現(xiàn)研究對(duì)象的分類。例如，硫酸溶液與鹽酸溶液滴加紫色石蕊試液，溶液變紅。二是分析綜合。將對(duì)象分解為要素或部分開展研究，或是將要素、部分整合后研究。例如，力的三要素，重力研究需要從重力大小、方向、作用點(diǎn)進(jìn)行分析。三是科學(xué)推理。根據(jù)已有判斷，推測(cè)另一判斷的思維過(guò)程。例如，水自高處向低處流，到達(dá)抽水機(jī)后，抽水機(jī)將水抽到高處，進(jìn)而形成循環(huán)水流，類比電流，則電源作用如同抽水機(jī)。四是抽象概括。從諸多對(duì)象中舍棄個(gè)別要素和次要素，抽取本質(zhì)要素與諸要素，進(jìn)而將本質(zhì)與主要要素組合聯(lián)系。例如，水沸騰時(shí)，溫度恒定不再上升，撤掉加熱酒精燈，溫度盡管保持相同數(shù)值，卻會(huì)停止沸騰，可據(jù)此概括水沸騰的條件。

（三）思維品質(zhì)

科學(xué)思維能力中，思維品質(zhì)是指對(duì)思維活動(dòng)、內(nèi)容做出反應(yīng)的狀態(tài)，具有批判性、靈活性、深刻性、獨(dú)創(chuàng)性、敏捷性特點(diǎn)。學(xué)生應(yīng)善于思考科學(xué)知識(shí)與問(wèn)題，抓住事物本質(zhì)，系統(tǒng)、全面地思考科學(xué)問(wèn)題，從不同角度、不同方向分析，對(duì)知識(shí)進(jìn)行遷移運(yùn)用。

三、 基于發(fā)展科學(xué)思維的模型構(gòu)建在初中科學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

（一）認(rèn)識(shí)模型，構(gòu)建概念

維果斯基概念理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)概念不僅在于概念獲得，本質(zhì)在于概念轉(zhuǎn)變，不能將學(xué)生看作一張白紙，需注重系統(tǒng)科學(xué)學(xué)習(xí)前的概念，即學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。例如，在“水的浮力”教學(xué)中，核心概念為“浮力”，教師可以引導(dǎo)學(xué)生以“浮力”為核心，構(gòu)建知識(shí)概念網(wǎng)絡(luò)。教師應(yīng)注意學(xué)生原生態(tài)思維，了解其認(rèn)知誤區(qū)，有的學(xué)生說(shuō)：“日常生活中發(fā)現(xiàn)水面上能夠漂浮船只，船受到的浮力大于重力?！庇械膶W(xué)生認(rèn)為：“下沉物體浮力小，上浮物體浮力大?！边€有的學(xué)生難以理解“排出”與“排開”，需要引導(dǎo)學(xué)生再認(rèn)識(shí)、再觀察、再思考，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念認(rèn)知，使學(xué)生更好地分析、思考、解決問(wèn)題。教師可讓學(xué)生觀察水中巨石下沉，分析巨石所受浮力，進(jìn)而觀察上浮的泡沫，發(fā)現(xiàn)前者V排較大，后者V排較小。教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)理性剖析與現(xiàn)實(shí)觀察，尋求新解釋，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)泡沫受重力小，巨石受重力大，進(jìn)而得出結(jié)論，判斷物體沉浮不能僅看一個(gè)力，需要看重力與浮力。通過(guò)科學(xué)推理與分析，讓學(xué)生能夠?qū)χ車F(xiàn)象、事物認(rèn)真觀察，培養(yǎng)科學(xué)思維，加強(qiáng)對(duì)概念的認(rèn)知。

（二）理解模型，提煉本質(zhì)

科學(xué)試驗(yàn)是闡明科學(xué)現(xiàn)象、檢驗(yàn)科學(xué)理論的重要途徑。相比課堂教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更為自由、獨(dú)立，更具探索性，可有效培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作能力、觀察能力、表達(dá)能力及判斷能力，實(shí)驗(yàn)過(guò)程也是發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生形成科學(xué)世界觀的教學(xué)過(guò)程。基于發(fā)展科學(xué)思維的模型構(gòu)建的科學(xué)課堂中，為構(gòu)建理解模型，提煉科學(xué)本質(zhì)，即可采取實(shí)驗(yàn)、對(duì)比等方式，讓學(xué)生獲得具體、形象、清晰的感知，分析異?，F(xiàn)象，推動(dòng)學(xué)生發(fā)展。

1. 實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

在“水的浮力”教學(xué)中，教師可立足于生活體驗(yàn)，促使學(xué)生轉(zhuǎn)變前科學(xué)概念，利用彈簧測(cè)力計(jì)、金屬圓柱體、燒杯等器材，開展實(shí)驗(yàn)（見圖1）。

教師要引導(dǎo)學(xué)生深入體驗(yàn)，繪制彈簧測(cè)力計(jì)拉力數(shù)值與圓柱體浮力數(shù)值，通過(guò)圖像分析及實(shí)驗(yàn)的方式，使得學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)圓柱體是否浸入水中，對(duì)其數(shù)值測(cè)定具有影響。同時(shí)，讓學(xué)生分析數(shù)值變化，確定水深是否會(huì)對(duì)浮力造成影響。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，表面上物體浸入水深影響浮力，實(shí)際上是物體排開液體體積對(duì)浮力數(shù)值大小有所影響，最終使學(xué)生建立科學(xué)概念。

2. 比較分析

在“水的浮力”教學(xué)中，為加深學(xué)生認(rèn)知，教師可拿出1個(gè)密度比水大的長(zhǎng)方體，用記號(hào)筆畫出16個(gè)寬1cm、長(zhǎng)2cm的格子，用彈簧測(cè)力計(jì)掛起來(lái)后，設(shè)計(jì)2個(gè)實(shí)驗(yàn)，1個(gè)掛在a處，1個(gè)掛在b處，將物體浸入水內(nèi)，控制物體浸水均為2cm（見圖2）。

課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行觀察，并準(zhǔn)確記錄各項(xiàng)顯示參數(shù)，使得學(xué)生明確，即便物體浸入相同的深度，也會(huì)呈現(xiàn)不同浮力。進(jìn)而將b端向下浸入，控制兩者顯示相同數(shù)值，記錄后，與另一實(shí)驗(yàn)數(shù)值相比較，引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，即物體浸深不同，浮力相同。通過(guò)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生加強(qiáng)對(duì)水的浮力本質(zhì)的認(rèn)知，提煉知識(shí)重點(diǎn)，使學(xué)生確定真正影響浮力的因素不是其浸入深度，轉(zhuǎn)變以往學(xué)生片面性、局限性認(rèn)識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)概念本質(zhì)。

3. 準(zhǔn)確辨析

在“水的浮力”教學(xué)中，為避免學(xué)生混淆“排出”與“排開”，可運(yùn)用阿基米德原理，使用溢杯，使得浸入液體的物體受向上浮力，明確“排開”液體體積相比“排出”液體體積多。在此過(guò)程中，教師可用量筒做實(shí)驗(yàn)，放入10mL水，將體積是25cm3物體浸入量筒中，記錄量筒示數(shù)。此時(shí)，被物體排開水的體積是原有量筒內(nèi)水體積2.5倍，可知1N液體能夠產(chǎn)生2.5N浮力。另外，少量水也能產(chǎn)生較大浮力，讓學(xué)生利用一次性紙杯實(shí)驗(yàn)，取2只一次性紙杯，A杯放入較多水，進(jìn)而裝入紅墨水，B杯水量較少，放入與紅墨水等量的藍(lán)墨水，進(jìn)而將A杯放入B杯內(nèi)，A杯為漂浮狀態(tài)。以此表明，少量水也能產(chǎn)生超過(guò)自身重力的浮力。通過(guò)簡(jiǎn)易操作，學(xué)生可體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，能夠讓學(xué)生辨明概念，做到在辨析中轉(zhuǎn)化、提煉與重構(gòu)，掌握科學(xué)本質(zhì)。

（三）運(yùn)用模型，尋找規(guī)律

1. 智改教材實(shí)驗(yàn)

基于發(fā)展科學(xué)思維的模型構(gòu)建中，教師需利用自身智慧審視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，必要時(shí)創(chuàng)造性改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，成為富有創(chuàng)造性的“工程師”，從而合理引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯ふ铱茖W(xué)規(guī)律。例如，在“液體壓強(qiáng)規(guī)律”教學(xué)中，原有實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的橡皮膜難以控制方向，容易出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)其他變量，加上實(shí)驗(yàn)時(shí)間不統(tǒng)一，需要先后開展操作，會(huì)占據(jù)課堂大部分時(shí)間。為此，教師可以對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)化，使得試管側(cè)面連接直線，在不同高度上，設(shè)計(jì)3個(gè)小孔，插入小管固定，將U型管連接導(dǎo)管、試管，進(jìn)而注水，觀察不同液體深度壓強(qiáng)，查看U型管的高度差。通過(guò)此種方式，學(xué)生既可觀察液體內(nèi)部各方向均有壓強(qiáng)，也能理解產(chǎn)生浮力的原因。

2. 運(yùn)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

運(yùn)用創(chuàng)新不僅有助于學(xué)生建構(gòu)知識(shí)框架，還能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)生樹立正確科學(xué)探索思維，喚醒學(xué)生質(zhì)疑精神。例如，在“水的壓強(qiáng)”實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是向底部橡皮膜部位注水，對(duì)橡皮膜變化進(jìn)行觀察，確定水的壓強(qiáng)對(duì)橡皮膜的影響，進(jìn)而理解掌握水越深壓強(qiáng)越大知識(shí)。而該實(shí)驗(yàn)變量難以有效控制，即便向內(nèi)部注水，水深變化的同時(shí)，液體質(zhì)量與重量也會(huì)隨之變化，且即便水深相比之前較深，現(xiàn)象卻仍不明顯。所以，教師可以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置（見圖3）。

該實(shí)驗(yàn)中無(wú)須加水，控制水體積、質(zhì)量不變，僅需改變漏斗高度，即可控制液體深度，獲得明顯的實(shí)驗(yàn)效果。通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，能有效吸引學(xué)生注意力，啟發(fā)學(xué)生批判質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生自主尋找科學(xué)規(guī)律。

3. 利用實(shí)驗(yàn)意外

波普爾曾說(shuō)：錯(cuò)誤中通常孕育著比正確珍貴的創(chuàng)造與發(fā)現(xiàn)因素。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的基礎(chǔ)，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)認(rèn)真做好，能夠提高科學(xué)教學(xué)效果。但是，實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，不可避免會(huì)出現(xiàn)失敗、錯(cuò)誤或意外現(xiàn)象，這些均屬于寶貴教學(xué)資源，教師需要對(duì)其進(jìn)行合理運(yùn)用，服務(wù)于教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生探尋科學(xué)規(guī)律，為課堂注入生機(jī)與活力。例如，在“測(cè)量物體電阻”教學(xué)中，學(xué)生初步學(xué)會(huì)電流、電壓的測(cè)量及連接電路方法，按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于課堂容量小，僅停留于手動(dòng)操作，難以開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而促進(jìn)學(xué)生探究性思維發(fā)展，需讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯、數(shù)據(jù)更有說(shuō)服力，交流更及時(shí)。

類型1：小組電流、電壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)漂亮整齊，見表1。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況，引發(fā)學(xué)生討論：“類型4數(shù)據(jù)偏差明顯，這是怎樣形成的，你會(huì)怎樣處理？”“類型1～2，小組學(xué)生比較數(shù)據(jù)區(qū)別，你認(rèn)為哪種合理？”“對(duì)于類型3數(shù)據(jù)你們有哪些評(píng)價(jià)？”有的學(xué)生認(rèn)為：“數(shù)據(jù)錯(cuò)誤可能是量程錯(cuò)誤，可將其進(jìn)行改動(dòng)?！庇械膶W(xué)生說(shuō)：“不能因?yàn)閿?shù)據(jù)錯(cuò)誤而對(duì)其改動(dòng)，可將失誤數(shù)據(jù)舍去，重新測(cè)量，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)。”還有的學(xué)生認(rèn)為：“類型1～2各有合理之處，僅是被測(cè)電阻數(shù)值存在差異?！蓖ㄟ^(guò)課堂討論的方式，讓實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯抠Y源，特別是剛生成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)于數(shù)據(jù)、過(guò)程都牢記于心，能有效運(yùn)用素材，解決學(xué)生心中疑惑，加深印象。

（四）構(gòu)建模型，反饋提升

在發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維中，應(yīng)當(dāng)立足于構(gòu)建模型，轉(zhuǎn)變?cè)性u(píng)價(jià)理念，發(fā)揮評(píng)價(jià)功能，展現(xiàn)學(xué)生在科學(xué)態(tài)度、科學(xué)能力、科學(xué)方法等方面的提升效果。具體方法如下：

第一，評(píng)價(jià)取向方面，以主體學(xué)習(xí)多元體驗(yàn)為主。需認(rèn)識(shí)到學(xué)生是課堂的活動(dòng)者、思考者、建構(gòu)者、合作者，應(yīng)尊重學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)與個(gè)體差異，注重主體價(jià)值個(gè)性化與多元化。所以，初中科學(xué)需轉(zhuǎn)變忽視實(shí)驗(yàn)過(guò)程、關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況，以學(xué)生為主體，評(píng)價(jià)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的態(tài)度、情感、認(rèn)知、方法等，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展。

第二，評(píng)價(jià)技術(shù)方面，整合質(zhì)性評(píng)價(jià)與量化評(píng)價(jià)。學(xué)生科學(xué)探究中，不僅要關(guān)注學(xué)生最后掌握多少知識(shí)，還要關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情緒體驗(yàn)、態(tài)度轉(zhuǎn)變、情感投入、方法習(xí)得。所以，僅依靠量化方式，課堂評(píng)價(jià)將喪失科學(xué)教學(xué)最根本的價(jià)值。

第三，評(píng)價(jià)內(nèi)容方面，兼具情境性與真實(shí)性。強(qiáng)調(diào)課堂知識(shí)與學(xué)生生活的聯(lián)系，不能局限于孤立的、虛擬的問(wèn)題作答，需設(shè)置真實(shí)情境，考查學(xué)生整體反應(yīng)。所以，在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)問(wèn)題中，教師需保證問(wèn)題情境性、真實(shí)性，考查學(xué)生理解能力、領(lǐng)悟能力、創(chuàng)造能力。

四、 結(jié)論

綜上所述，由于課程系統(tǒng)性與邏輯性較強(qiáng)，以往初中科學(xué)教學(xué)中，通常將完整知識(shí)割裂，產(chǎn)生了教學(xué)重復(fù)煩瑣、知識(shí)面狹窄的問(wèn)題，只注重傳授科學(xué)知識(shí)，忽視學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。為此，初中科學(xué)課堂上，教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，基于發(fā)展科學(xué)思維的模型構(gòu)建，從認(rèn)知模型、理解模型、運(yùn)用模型、構(gòu)建模型這幾方面出發(fā)，深化學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知，有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：宮萍（1978～），女，漢族，浙江杭州人，杭州市弘益中學(xué)，研究方向：科學(xué)思維模型構(gòu)建。