学生的科学探究能力与其科学思考的深度密切相关。在教师的启发引领下，学生将获得的原始信息，通过大脑的分析整理，加工成完整、清晰、有条理的知识，并联结到他们现有的认知结构上。深度思考就是思维的深加工，也是学生巩固、转换和内化信息的过程，是通往理解、领悟、运用的通道。在执教六年级下册第三单元《化石告诉我们什么》一课时，我尝试通过多种途径促进学生深度思考，有效提升学生的科学素养。
　　由单层到梯状，提升思维层次
　　注意、参与、互动和交流、共同解决问题、利用有意义的想法、逻辑思维是思维能力的六个单层，它们以梯状上升，从简单到复杂，从低级到高级，形成儿童思维发展的规律。根据这一规律，我们应从儿童本身出发，考虑到年龄及生理心理特点，让他们通过直接参与、互动进行直观体验，再经过交流，共同解决问题，培养其逻辑思维能力，提升思维层次。
　　教学片段：制作印迹化石
　　师：印迹化石是怎样形成的呢？你们能用黏土、贝壳、树叶这些材料来说明吗？
　　（学生讨论交流，他们用贝壳或树叶在黏土上用力摁一下，留下痕迹，黏土干了之后，就可以形成化石模型。）
　　师：在制作时有什么需要注意的呢？
　　（根据学生的回答，教师利用投影出示制作步骤。）
　　师：科学家们发现，被发掘出来的很多化石，都分布在不同的岩层中，这是为什么呢？（利用投影展示不同岩层中的化石。）分小組讨论说一说。
　　生：可能有的动物先死去，比较早地形成化石，而有的动物晚一些，所以形成的化石也晚一点。
　　师：（拿出一组的化石模型）过了几百万年，又有一些动植物死去，或在松软的黏土上留下印记，这时形成的化石在原先形成化石的什么位置上呢？
　　生：上面。
　　（教师拿出另一组的化石模型放在第一组的模型上。）
　　师：又过了几百万年，又有新的化石形成，这些化石呢？
　　生：在第二组的化石上面。
　　师：以此类推，随着不同年代的化石形成，最早形成的化石就出现在了最底下，这么一层又一层形成的岩石，就是岩层。不同时代的化石就分布在了不同时期的岩层中。
　　小学生的思维以具体形象思维为主。课堂中，教师并没有局限在只让学生理解印迹化石的形成上，而是与教材描述相结合：化石分布在不同的岩层中，如果把不同年代的岩层比作一本书，那么化石就是书页中的特殊文字。通过把各组的印迹化石模型进行叠加，让学生理解岩层的概念，同时也明白了化石与它周围的岩层属于一个时期，为后续认识化石的作用打下基础。这样的设计，使得这一活动从单层的思维——直观体验化石模型的制作，认识化石的形成，进阶到梯状的思维——理解化石是“书页”中的特殊文字。学生在深刻理解知识的基础上，把握各知识间的关联，并适时迁移和应用。
　　由表象到深层，内化思维深度
　　随着年级的增长，学生的思维形式开始从形象思维转变为抽象思维。自我意识也已初步形成，能对自己的认知活动和思维过程进行初步的监控和调节。教师的适时点拨引导，能让他们的思维得到有效提升。课堂上，学生能抓住某一点，集中注意力，由表象到深层，深入持久地思考，从而获得更深刻的理解。
　　教学片段：化石的形成
　　师：刚才我们通过视频、文字，对恐龙骨骼化石、其他动植物印迹类化石以及琥珀等化石的形成过程有了一定的了解。那么，现在你们能用一些关键词来概括化石形成以及它们被发现的过程吗？
　　（小组讨论交流。）
　　生：我们组的关键词是死亡、硬组织、掩埋、矿物化、地壳运动、暴露。
　　生：我们组的关键词是硬组织、保存、包围、矿物化、上升、坍塌、暴露。
　　师：大家有没有不同意见？
　　生：我们觉得死亡不是关键词。因为有的化石是印迹化石，它可以是动物活着的时候，活动留下的痕迹。
　　生：我们觉得硬组织也不是。因为像琥珀化石，它是生物整个被包裹了，不管是硬组织还是软组织，都包在里面了。
　　生：我们觉得掩埋和包围也不是，印迹化石是动植物留下的遗迹，“包围”这个词不合适。如果掩埋的话，印迹就消失了。
　　师：那这样一来，关键词就只剩保存、矿物化、地壳运动、上升、坍塌、暴露。对于这些词，大家还有没有其他想法？
　　生：地壳运动和上升、坍塌、暴露都讲的是化石被发现，所以可以用一个词概括。
　　师：你们认为这几个词可以用哪个关键词概括？
　　生：暴露。
　　师：化石形成及被发现的过程，我们可以用这几个关键词来概括：保存、矿物化、暴露。谁能用自己的语言来解读一下这些关键词？比如，什么被保存了？什么被矿物化了？怎样暴露出来了？
　　生：古生物的残骸、遗迹等被保存下来，在周围的沙土、岩石里被矿物化，通过地壳运动暴露出来。
　　教学中，学生在对化石形成有了一定的感性认识和整体把握后，教师让他们用关键词提炼化石的形成过程，使他们能真切领会到化石的共同特点，感悟化石形成的过程。用这一方法，让学生对各类化石的形成过程的认识，从表象到深层，有了更深层次的思考。在各组交流的过程中，不仅锤炼了学生的语言表达能力，也把科学学习推向更有深度的领域。
　　从孤立到联系，建构思维系统
　　图形、符号等形象直观的事物更符合大脑的理解和记忆，思维导图就是这样一种可视直观的有效学习手段，它让原来孤立的知识点形成有联系的、系统的知识网络，能够有效帮助学生用创新的视角思考问题，以此来提高他们的探究能力。
　　教学片段：化石的作用
　　师：通过化石除了能了解到古代生物的形态和习性外，科学家还可以了解到哪些信息呢？
　　（学生猜测。）
　　师：老师为大家准备了一些有关化石作用的资料，有关于地质变化的，有关于气候变化的，还有关于生物进化的。你们想研究哪个方面的呢？大家可以自主选择。 　　（教师分发资料，指导学生阅读、分析。）
　　师：现在请研究鱼龙以及太行山贝壳化石的小组发言。在什么地方发现了化石？大家想到了什么？
　　生：在太行山上发现化石，我想到可能太行山这个地方原来是一片海洋。
　　师：也就是说环境发生了改变。看来，通过化石，我们还能知道动物曾经的生存环境是怎样的。那么，为什么大海会变成陆地呢？
　　生：可能是太行山那个地方发生了火山或者地震等地质变化，让那里的陆地升高，海的地方变成了高山。
　　师：看来，通过研究化石，我们还能知道地质变化会改变动物生存的环境。下面请研究猛犸象化石的小组展开发言。撒哈拉沙漠里面发现了鳄鱼化石。这个发现让大家想到了什么？是什么原因使得它的生存环境发生了改变？
　　生：我想到撒哈拉沙漠原来可能不是沙漠，而是河流，那里生活着鳄鱼。
　　师：是什么使得猛犸象灭绝的？为什么它的生活环境会发生变化？
　　生：气候变化以及新特种的出现。
　　师：所以，新物种出现常常也是造成生存环境变化的一个原因。再请研究马的演变小组汇报。最早的马是什么样的？从古至今，马发生了什么变化？为什么会发生这些变化？
　　生：最早的马和现在的狗差不多一样大，后来马的体形越来越大，而且它们的脚趾也不同了。我认为肯定是它们生活的环境在不断变化，它们为了适应环境，所以慢慢改变了自己的样子。
　　师：我们通过研究各个时期马的化石，发现了马的进化过程。现在，我们将各个知识点联系起来，用箭头表示如图1。
　　教师让各组先通过一个个孤立的资料来认识化石的作用，再通过讨论、思考，把各个孤立的资料所显示的化石作用，通过思维导图形成系统的认知，将各个资料的全部潜态、显态信息，用知识结构、系统思考等方式组成一个统一的有机整体，以思维导图反映事物间的联系，为学生建构思维系统，以提升科学核心素养。
　　通过本课的教学分析，可以明确地认识到，只有当学生的已有经验与新信息形成有效连接时，他们的思维层次才能得到提升;当学生能用准确的语言有序地表述化石的相關信息时，这就意味着学生的思维已经从表象深入到了深层，有了更深层次的思考。当学生对单个的事例进行分析，让原来孤立的知识点形成了系统的知识网络，从而构建了思维系统，这表明深度的学习思考成功了。如此，学习便真正发生了。