用四个环节培养学生科学思维能力

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  提升学生科学素养,培养创新型人才,完成“立德树人”的教育使命,科学课堂是重要的载体。通过以下四个环节,可以不断培养学生的质疑能力、科学精神与实践操作品质:源自生活实践,引发认知冲突;基于科学原理,提出合理假设;发现问题本质,进行实践操作;得出科学结论,进行生活应用。小学科学课堂是以科学精神、科学思维、科学认知为主体的综合性科学探究平台。遵从学生认知规律,结合学生年龄特点,通过科学的单元主题,从四个环节入手,引导学生学会质疑,发现问题,从而推动其科学思维能力的发展。
  一、源自生活实践,引发认知冲突
  质疑是推动世界发展的动力。人类成长史,也是一部质疑、变革、改善、定性、再质疑的循环史。许多科学认知的背后,都是从人类对未知现象的质疑开始的。
  以苏教版二年级上册第二单元《晒太阳》为例,上课伊始,教师设计了如下的教学片段:
  师:同学们,太阳与人类的生活密不可分,息息相关。想一想,人们有哪些利用太阳的事例呢?
  生1:在晴天里,奶奶把被子抱到太阳底下晒。
  生2:如果吊兰长得有点枯萎,晒一晒就长得茂盛了。
  生3:我们家旁边是公园,有很多妈妈带着自己的小宝宝去草地上晒太阳。
  这时候,有一个学生产生了疑问,进行了质疑:明明是“太阳晒”,为什么说是“晒太阳”呢?显然,这是口语在流传中形成的一个约定俗成的叫法,和本节课“太阳与生活”主题没有关联。这时候,教师对学生的质疑从语言发展角度进行解答,同时顺势引出“太阳与人类的关系如此密切,我们除了直接利用太阳,还可以怎么利用太阳能量呢?”帮助学生形成新的认知冲突,激发学生继续探究太阳奥秘的兴趣。
  二、基于科學原理,提出合理假设
  科学课程在每一课都设置了聚焦、探索、研讨和拓展的板块。每一个板块都需要我们提出假设,验证假设。如,在学习《窗户的作用是什么》一课的时候,教师设计了这样的片段:
  师:孩子,窗户是每个房子必不可少的部件,那你知道窗户有什么作用吗?
  生1:可以通风。
  生2:窗户可以帮助我们流通空气。
  生3:可以在窗户前面晒太阳,而且可以让房子亮堂堂的。
  师:是啊,光和热是太阳公公送给大家的礼物,也是窗户存在的意义。那大家围绕“窗户”,可以提出哪些假设呢?
  学生根据观察,从窗户的位置、窗户的大小、窗户的形状、窗户的材料提出了很多的假设。教师接着又出示了埃及房屋的图片,引导学生质疑:为什么埃及房子的窗户那么小呢?让学生思维进行发散,了解到窗户大小和环境也是密切相关的。因为埃及天气炎热,为了避免吸收过多的光和热,所以窗户比较小。这也是对第一环节认知冲突的再回顾。
  三、发现问题本质,进行实践操作
  通过上面两个环节的学习,学生了解了太阳给人类生活带来的好处,基于二年级学生的科学认知,得出了太阳的光与热能给人们带来光明与温暖。那么如何利用这些光和热呢?教师通过做一个简易太阳能热水器的实践操作,让学生进一步感知太阳。教师先引导学生观察,看一看热水器是由哪些部件构成的,每个部件的作用是什么。再出示实验材料,让学生把实验材料与真实的热水器建立联系,说一说实验材料分别是热水器的哪一个部分。最后,让学生把做好的“太阳能”放到太阳底下进行实验。学生通过实验,发现每一组“太阳能”的冷热程度都不相同,学生会引发新的疑问:为什么水的温度不一样?根据学生产生的质疑,教师通过让学生观察摆放的角度、摆放的位置、水量的多少、材料的选择等,再去尝试。这样,学生对利用太阳会有更多的发现。
  科学实验操作,需要引导学生发现问题本质,通过质疑,产生新的科学探究欲望,从而推动科学实践活动更科学、更规范、更有序地发展。
  四、得出科学结论,推进生活应用
  每一项科学活动,最终都要指向正确的科学结论。教师需要帮助学生得出合理的结论,这些结论不应该是教师的直接出示,而是需要学生在操作实践、讨论交流、总结分享中发现、得出。
  在《太阳的位置变化》这一课教学中,教师出示《两小儿辩日》的故事,让学生说一说在这个故事中,太阳的位置有什么不同。学生通过阅读小故事发现:太阳刚露出地面的时候,在东边;在气温变高的时候,在头顶。教师接着追问:假如两小儿继续辩下去,太阳又会到哪里呢?引出太阳“日出东方,日落西山”周而复始的位置变化的概念,这种概念需要学生在生活中应用。
  师:通过图片,大家都了解了太阳的位置是变化的,太阳在一天当中经历的位置各不相同。其实,在我们的生活中,主要的位置有东、西、南、北四个方位,我们来说一说校园里的标志建筑都分别在什么位置。
  生1:学校的大门在南边。
  生2:学校的教学楼在北边。
  生3:操场在西边。
  生4:图书馆在东边。
  师:那就让我们到校园里,按照东、西、南、北的顺序,分别去看一看这些建筑吧!
  科学知识源于认知,立于生活。每一节课都需要教师思考,如何把课本的知识与生活实际相联系,让科学知识指导学生生活,帮助学生形成运用科学的能力。
  对学生的质疑精神、思维能力的培养,应该成为我们小学科学课堂的价值追求。通过四个环节设计,能够锻炼学生的质疑本领,培养学生科学探究精神,帮助学生获得科学概念,发展科学核心素养。
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