在探究实践中培养学生科学思维能力
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作者:林惠容
〔摘 要〕 科学思维能力是学生终身发展所需的必备素质，是学科核心素养培养的重点，探究实践是培养小学生科学思维能力的必要手段。本文对在探究实践中培养小学生的科学思维能力进行了论述。阐释了探究实践以及科学思维能力的概念及其重要性；探讨了小学生科学思维能力的现状；提出了有效培养小学生科学思维能力的策略，以期为小学科学素养教育提供思路。
〔关键词〕 探究实践；科学思维能力；科学素养
〔中图分类号〕 G424 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1674-6317 （2023） 01-0130-03
小学教育一直是社会各界重点关注的问题，国家先后出台了一系列指导文件和政策推动小学教育发展。新课标中强调，探究课程是学生科学思维培养的重点，倡导学生在实践中积累对世界的认识，培养学生的科学态度，提高学生的科学思维及其能力。因此，在小学教育中，教师应对科学思维能力培养予以重视，通过探究实践培养学生积极创新、推理和模型构建等能力，提高小学生的科学思维能力。
一、探究实践与科学思维能力概述
探究实践是将学生在生活情境或者学科领域中发现的问题作为突破，通过发现、调查、分析对问题点进行探讨，进而解决问题的方法。科学思维是指科学、正确的思维方法，是以逻辑和事实为基础的思维方式，科学思维具有独特的精准性、抽象性和逻辑性。科学思维能力是一种复合体，其中包括多个方面和多种能力，是不同元素之间互相影响、联系构成的复杂体，其中涵盖了所有在问题解决和学习过程中的心理特点。
二、科学思维能力培养的重要性
培养科学思维能力是学生核心素养培养的重要环节，有利于学生思维快速、全面地发展。通过科学探究活动培养小学生的科学思维能力，让学生在探索的过程中发现事物变化的规律和原因，强化学生的探究意识，增强学生的科学素养，对学生学习主动性的提高和未来的成长都有正向作用。第一，科学思维能力的培养能够促进学生智力的发展、思维能力的提高，能够让学生认识事物的能力更强，提高其推理能力，对学生的终身发展起到良好的促进作用；第二，科W思维能力的培养能够提高学生的创造力，让学生的心理活动提升到较高水平，形成更有价值的综合能力；第三，提高学生的科学思维能力是教育的根本目的，是为了培养能够适应社会发展和竞争的高素质人才。新课标对小学生的素质教育提出了新的要求，科学思维能力是学生获取知识的根本能力，学生通过科学思维能力，可以更好地实现综合能力的提升，从而实现素质教育的目标。
三、小学生科学思维能力现状
科学思维能力包括对事物的类比、推理、分类、综合等方法，是教学中的重点。但是，很多学生并不能完全掌握和运用这些方法，在分析、类比、抽象等方面需依赖教师的帮助。另外，大部分小学生的创新和推理能力还有待提升，学生普遍缺乏证据获取和推理的能力，不能带着对问题的思考去寻找答案，推理能力不理想，也很难将问题中无关的、多余的信息排除，用质疑和批判性的思维去探讨问题，在创新能力方面的发展尤为不足。研究发现，小学生的思维能力在年龄、性别方面都有所不同，科学思维能力随着年龄增长有所提升，在每个年级都能够展现出其独有的发展特点，特别是在3～6年级时期发展速度较快，是科学思维能力培养的关键时期。
四、提高科学思维能力培养有效性的策略
（一）充分激发学生探究兴趣
兴趣是最好的老师，这虽是老生常谈，却是至理名言，在对学生的科学思维能力培养中，首先要做的就是激发学生的学习兴趣。人类对世界的探索源于好奇心，而对于小学生来讲，这恰恰是他们好奇心较强的时期，对事物的好奇，促使他们去发现和探索世界，解决问题。教师要引导学生对未知事物进行深入的探索，让学生通过自己的探索去认识世界。在这方面，很多教师存在一定误区，认为让学生探索就是放手任其发展，而忽视了教师在活动中的引导作用，因此导致很多学生的学习方法不合理，探究科学的兴趣逐渐降低，这不利于其科学思维的培养。在实践教学中，其课堂环境的形式与传统的课堂教学有较大区别，学生一般都会表现出较强的兴趣和好奇心。但是随着研究的深入，研究的内容对他们而言逐渐变得枯燥，如果教师在其中不能有效引导，就会让学生失去探究的兴趣，探究的热度也会随之降低。没有了探究实践这条培养途径，科学思维的发展就会落空。
因此，在探究实践中，教师要时刻关注学生情感和心态的变化，引导学生在整个实验过程中始终保持一开始时的兴趣。
第一，教师应尊重学生的主体地位，让每个学生都参与到实验和活动中来，使所有学生都有动手实践的机会，让他们体验到其中的乐趣。
第二，教师要加强师生之间和生生之间的互动，通过分组或者课后评价等方式，让学生加强交流和沟通，在其中给予学生合适的指导。
第三，教师要注意教材和实践之间的联系，通过实践活动解释教材中的问题，并用生活中的简单事物激发学生的想象力，让学生更好地激发和保持兴趣，强化探索精神，不断提高其思维能力。
（二）合理利用科学探究作为培养载体
小学生一般注意力集中时间较短，科学实验的探究活动、实验操作是最吸引学生的教学环节，作为培养学生科学思维能力的重要手段和途径，教师对此应合理利用，充分发挥科学实验的作用。教师在科学实验中，可以引导学生敢于表达，发掘更多的实验思路，并通过互相交流，引发师生间的思想共鸣，使学生的思维得到补充。
以五年级上学期的“月相”实验为例，本实验中涵盖了认识模型、理解模型、应用模型三个主要内容，要求学生通过观察月相盒中的月相变化，了解月亮。教师在平时可以收集关于月相的材料，例如平时拍摄不同时段的月亮照片，在实验中结合月相盒使用。为了能够更好地培养学生的模型建构能力，教师可以从以下三步来开展教学。
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第一，教师通过把自己拍摄的月亮照片导入实验内容，让学生对将要学习的内容做到有大概了解，进而提出问题，并通过多媒体向学生展示月相盒的基本结构和元素，让学生对其有初步印象，构建学生的模型思维，有利于其思维能力的培养。
第二，理解模型。教师在课堂中引导学生对模型制作的相关知识进行了解，并通过讲解、小组合作等方式明确模型制作的流程，剖析其内在规律和本质结构。结合学生已经学到的知识，回顾相关概念，既能够提高学生概括、归纳的能力，还能培养学生举一反三的思维方式。通过图片、动画、视频等方式，让学生对模型的结构进一步了解，更直观地掌握地球公转原理以及太阳、地球和月亮之间的关系，对其中各元素的关系加深了解。
第三，应用模型。通过实验材料和之前得出的结论，和学生一起尝试模型制作，不断反思和改进，小组内成员明确分工，相互帮助，同时能够提高学生团队协作和沟通能力，形成对模型的深刻认识，构建模型思维。
教师还可以利用科学实验提升学生的创新思维能力。例如，六年级上“制模拟火山喷发”的科学实验，要求学生对火山喷发的过程进行探究，并完成火山喷发的模拟制作。教师在实验过程中要做的是为学生创设教学情境，打破常规，提高其创新能力。
首先，教师可以和学生一起设计实验步骤，让学生对可能出现的问题进行讨论，提高学生的自主探究能力，允许学生犯错；其次，教师在进行实验之前通过多媒体为学生播放火山喷发的视频，可以选取一些令人震撼的电影片段，播放之后让学生大胆猜测火山喷发的原因；最后，教师要善于打破常规，本实验看似简单，但是现象并不明显，教材提供的材料虽然比较丰富，但是不能够生动地将火山喷发的视觉效果表现出来。因此，教师可及时引导学生思考，看看是否有更合适的材料可以增加火山喷发的效果。这样就可以结合学生的学习和思维特点，让学生在课本之外解决问题，提高创新思维能力。
以五年级“研究透镜”实验题目为例，教师可以通过科学引导，培养学生的创新思维能力。本实验中，学生可以通过细致观察透镜的成像原理，引发发散性思维，通过动手制作，发展创新思维能力。
在实验设计方面，教师应围绕创新思维的培养，精心设计实验目标和过程：引导学生观察透镜的不同特点；对比不同透镜的功能和作用；通过不同透镜的组合，开发更多功能；制作望远镜并进行延伸，引导学生制作功能更多的工具。
课程开始之后，教师可以通过让学生观察不同透镜的现象积累感知觉，而后将透镜拆解，让学生发现其中的内部结构，建立剖面图的概念，进而引发学生思考：透镜的材料有什么要求，为什么要这样构造？带着这样的疑问，教师可以带领学生一起探究，推进创新思维的提升，通过观察透镜聚光、成像等作用，对其功能进行了解，形成基本概念。利用屈光现象让学生直观地观看到透镜对光线的传播特点，使学生更好地掌握其中的概念，完成具体到抽象的过程；然后通过不同透镜的组合，让学生发现不同透镜的功能。这是培养学生发散思维的重要环节，是促进学生创新思维能力提升的重要手段，让学生经历自己发明创造的过程，体验探究带来的乐趣和创造的喜悦，激发学生的创新思维能力。
（三）密切P注学生思维能力的发展过程
前文提到，小学生的科学思维能力发展的关键时期是3～6年级，在教学中要善于抓住发展的黄金时期，有针对性地对学生进行培养，在3～4年级时着重培养其科学思维的概念、知识以及质疑能力，5～6年级时培养其科学能力的运用和综合能力，逐渐完善科学思维能力培养模式。
在科学探究的教学中，教师要将思维活动穿插于整个活动过程，让学生在活动中运用科学思维能力。以“声音的传播”实验为例，该实验旨在通过科学实验探究声音在不同介质中的区别，了解声音传播速度的影响因素，实验不仅包含了科学思维的构建和应用，实际上还包括了信息提取、比较分析、概括、归纳等多种思维活动。教师要在活动中提出思维线索，随着实验的进行，让学生不断发现和解决问题，从学生调取声音传播的概念，引出传播的特点，将科学思维的构建和纠正运用到实际案例中。教师要事先制订严密的计划，在活动中关注学生的思维特点，关注其思维发展的规律和过程，才能更好地进行科学思维能力的培养。
在小学科学实验中，很多都是围绕动手实验开展的，教师要在实验中根据学生的不同年龄和发展特点，对学生的思考方式、思维特点加以密切注意。这种方式能够提高教师活动计划设计的有效性，让教学内容更适合学生，提高学生的思维能力，促进其发展。
综上所述，科学思维培养是小学教育的一部分，教师应引起重视，全面培养小学生的科学素养。小学生的科学思维能力发展具有其独特性，教师应通过合理的引导，使学生在探究实践中更主动地学习，培养其探究兴趣和科学思维能力，更好地促进小学生的素质发展。
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