为学生的科学思维发展而教

为学生的科学思维发展而教

——当下小学科学教学问题例谈

林建锋

引语

“小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。”[引自《科学（3~6年级）课程标准》（下面简称《标准》）]科学素养包括的内容非常广泛，据网上收集的资料看，国际上对此也没有一个完全的定论，尚在研究完善中，但有些内容是基本确定的：科学知识、科学方法、科学精神。也就是科学课程中三维目标的制定的依据。三点中核心是科学方法。“科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径（引自《标准》）。也就是说，科学知识的掌握，主要依靠科学探究的方法来建构，科学态度、精神的树立也要依靠科学探究加以明确。科学探究的核心又是什么——推理和论证。中央教科所郁波老师近期提出的《关注科学实践》的报告中指出，推理和论证不仅是科学探究的核心，也是科学的本质的核心，科学实践的核心。并明确指出缺少思维含量的推理和论证意识是当下科学教学中面临的重要问题。

推理和论证是一种需要科学思维大量参与的科学方法，甚至它本身就是科学思维的体现。

科学思维，即形成并运用于科学认识活动、对感性认识材料进行加工处理的方式与途径的理论体系；是真理在认识的统一过程中，对各种科学的思维方法的有机整合，是人类实践活动的产物。在科学认识活动中，科学思维必须遵守三个基本原则，它们是：在逻辑上要求严密的逻辑性，达到归纳和演绎的统一；在方法上要求辩证地分析和综合两种思维方法；在体系上，实现逻辑与历史的一致，达到理论与实践的具体的历史的统一。（引自《百度名片》）从中不难看出科学思维与推理论证的内在的不可分割的关系。我们也可以通俗地理解为在科学实践中的思维方式。

当下的科学教学看似热热闹闹的进行着，为什么我们总感觉不像科学家那样在探究呢?缺失的是什么？缺少的是科学的本质，科学实践的本质——推理和论

证，从另一的角度说就是缺少科学思维。导致科学思维缺失的根本原因在于当下的科学课堂上的所谓的科学探究都是教师在结论引导下的——科学探究是从已知的结论出发，寻找材料，设计实验，把得出结论作为目标，把学生的操作变成过场，学生的实验为教师得出结论服务——因此看上去热热闹闹的活动都缺失核心——科学思维。缺少了这个核心的探究活动，实际上是伪探究。

实验材料“优化处理”

在结论引导下的科学探究，一种有效的做法是，“优化”学生的探究材料，材料优化后，学生能很容易得出教师期望的结论，可是有得必有失，问题在于得到的是“物超所值”还是“得不偿失”呢？

案例1：流水改变了岩石的模样

学生：四年级 11岁

《岩石会改变模样吗》本课要让学生建构起看似坚硬的岩石会在各种作用下改变模样的。课本中分别用冷热、流水和生物三方面的模拟实验进行科学概念的建构，老师在备课过程中发现，模拟流水对岩石的作用时，岩石的变化非常细微，如果不仔细观察，无法发现实验前后的变化。为了提高课堂效率，老师特地找了一些非常松脆的岩石，让学生进行实验，学生在实验时，把老师精心准备的岩石放入水瓶中，经过5分钟的摇晃，学生发现，岩石已经碎了。实验现象非常明显，学生很快得出结论，流水会改变岩石的模样。

这是当下典型的科学课堂，看得出，教师是在精心准备的。教师为什么要准备非常松脆的岩石让学生来实验呢？目的是让学生快速、容易地得出“流水是会改变岩石的模样”这一结论。这种方法被广泛的教师所认可，认为这种材料提高了课堂的效率，但今天我们要反思了：这是像科学家一样地在研究吗？假设一下，科学家会怎样做类似的研究，首先，科学家要选取岩石，但选取的标准是，岩石是否具有代表性和普遍性的意义(对研究材料的论证)；然后，科学家要考虑采取怎样的实验方法能模拟流水的真实作用（方法论证）；最后对实验结果进行分析结果（推理），发现问题后进行调整重复以上步骤（对结果合理性进行论证）。如图1所示

图1：科学家模拟实验研究步骤图

我们用同样的方法分析案例1中学生在模拟实验时的研究步骤，如图2所示：

图2：案例1学生模拟实验研究步骤图

在两个图表的对比中，我们是否能得到一些启发。图标的红色部分表示在进行科学探究步骤中的科学思维，在科学家进行的模拟实验中，我们发现每一步骤都包含了大量的科学思维，而在学生的模拟实验中，我们发现科学思维仅仅体现在单一的推理上，这就是当下科学课堂面临的最为突出的问题。在结论引导下，教师对实验材料的“优化处理”使得探究实验失去了探究的意义，学生的科学思维也会因之大大降低，从学生发展的角度看是“得不偿失”的。

当然，科学课堂上学生是不可能是正真的科学家，也达不到科学家的水平，

但我们可以有针对性地加强学生在某一方面的科学思维。改变图2中黄色部分的教师引导行为，就会产生不同的效果，比如上述案例中，引导学生对挑选的岩石进行论证，或让学生挑选自己认为适合进行模拟实验的岩石，学生的科学思维含量就能提升。但究竟要对哪块红色区域进行强化，仍然要根据学生的认知发展情况以及课堂时间、教材等情况综合考虑而进行，这涉及到另一讨论的问题，这里不再具体展开。

实验指导“按部就班”

“在结论引导下科学探究”不仅表现在实验材料的“优化处理”上，还表现在实验的指导上。实验指导过多强调每一个步骤，或是强调某一方法，同样会遏制学生科学思维。

案例2：空气存在吗

学生三年级 10岁

教师用塑料袋一转，使它变得鼓鼓的，问学生：“这是什么？”学生回答：“空气。”教师继续问：“怎么证明它存在？”学生举起手来，五花八门讲开了，一些回答被教师表扬了，一些想法被老师修整，一些方法被老师直接否定，最终形成两种“完美”的方法，第一种是在一袋鼓鼓的空气袋上用牙签戳一个孔，让后把空气从这个孔中挤出，并对准一张小纸条，让小纸条飞起来。第二种是，在一袋鼓鼓的空气袋上用牙签戳一个小孔，把空气袋放进水槽中观察。教师详细讲解好方法，注意点后，让学生拿出要用的三样材料——水槽、塑料袋、牙签——开始实验了。实验在5分种后结束，一些快的同学早早地坐好回馈老师，示意我已经做好了。

类似这样的课堂，是优质课评比的典型课堂模式，从表面看，这是非常高效的课堂。教师用开放式的问题，让学生交流自己的想法，最终确定在一个固定的实验方法上，接下来就是教师对这个实验的方法、注意点进行详细介绍，然后学生按照教师讲的方法开展实验记录。如果我们从科学思维的角度来分析这个案例，或许能发现表面下面的问题。当教师问学生：“怎么证明它存在？”这时，学生的回答，证明了这时的科学思维是非常活跃的，这个思维表示了学生试图解决这个问题的一些计划。但当教师规定了实验方法后，学生的科学思维就停止了，因为接下来必须按照教师的要求去执行这个实验。有一些学生在这个实验中不知