科学课中引发学生主动思维的探索.docx

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科学课中引发学生主动思维的探索

题目：

关于科学课中引发学生主动思维的探索——以科学课中的转化法实验为例

内容提要：

在教学中发现学生缺乏主动思维的意识，这会影响学生对教学内容的理解，影响到学生对科学概念的主动建构。

本文从学生的科学学习心理、学习习惯、课堂教学模式角度，通过分析其中影响学生主动思维的因素，进而在教学中以学生不易进行实验设计的转化法实验为例，通过课堂实践，摸索出具有启发、帮助学生进行主动思考的教学策略，以培养学生主动思维的意识和能力。

关键词：

主动思维、概念建构、转化法实验

作者单位：

作者姓名：

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关于科学课中引发学生主动思维的探索——以科学课中的转化法实验为例

一、问题的提出

在科学课中培养学生思维能力、实验能力是我们科学教师必须要做，而且要尽最大努力做好的事情，但是通常在实施的时候会有很多束手无策的情况，我自己的教学也是这样，尤其是在教授教科版小学科学的时候，我发现很多实验的方法很好，对于学生思维的逻辑性和创新性有很大帮助，但是在真正教学的时候，我发现学生缺乏主动思维的意识，虽然在实验的时候也能够按要求要好，动手能力也得到了提升，但是我认为这种没经过自己深度思维的实验，学生始终是不会真正明白实验过程的每一步骤之间有着怎样的逻辑关系，甚至为什么选择这样的实验材料，如果搞不清楚这些，那么他们的思维能力又是怎样体现呢，这个问题困惑了我很久，我尝试着去发现学生为什么缺乏主动思维的能力。

二、探索原因

在教学中我发现学生缺乏主动思维能力并不是个别现象，而是普遍存在的现象，因而我从学生的科学学习心理、学习习惯、课堂教学模式角度，尝试着做了一些分析，并发现了影响学生主动思维的一些因素。

（一）、科学学习心理学

科学课中我们都会注重学生的概念建构，我们熟知的皮亚杰的认知发展理论，我认为就是小学生学习科学心理的理论依据，这里我只简单地列出与本文相关的一些理论。

1、皮亚杰认为，认知（或智力）的本质就是适应。

即儿童的认知是在已有图式

的基础上，通过同化、顺应和平衡，不断从低级向高级发展的。

皮亚杰认为，成熟、练习和经验、社会经验、平衡影响学生认知发展。

2、皮亚杰认为儿童认知发展一般要经历四个阶段，即：

形式运算阶段、感觉运

动阶段、前运算阶段、具体运算阶段，每一个阶段的学生都有着不同的思维特点，如下¹：

认知阶段和大

致的年龄阶段

学生的思维特点

感觉运动阶段

（0~2岁）

通过行为适应外部世界

与物质、空间、时间和因果关系相关的行动

前运算阶段

（2~7岁）

保持感觉运动阶段的能力

接触了更多的物体、生物和事件方面的知识

用词汇和句子描述物体和行为

不能进行“可逆思维

在感知而非

具体运算阶段

（5~11岁）

具备前一阶段的能力

可以逆向思考

希望成为一个集体中的一员

理解质量、液体体积、长度、面积的守恒

能找出变量并且进行测量

用分类的方法组织感觉和经验

发现和利用相关性，包括简单的科学原理和因果关系

形式运算阶段

（12岁以上）

保持前一阶段的能力

思维高度有序

形成假设、做控制性实验和为理论寻求证据

比率、比例和可能性的运算

形成和理解复杂的解释

“鉴于此，教师创设或提供的教学情境应该是合适的，这种情境既能引起学生的认知不平衡，又不过分超越学生已有的认知水平和知识经验。

当学生在学习中出现错误或体会到一种认知冲突时，他们会重新思考自己的理解，也就可能会获得新的理解或知识。

”²这说明了在进行概念教学时，教师要充分了解学生的学习特点，有意识地为学生们的概念转变创造条件，从而引发学生的主动思维，让学生在活动中不断调整和丰富自己的概念，进而以积极主动的状态建构新的概念。

这样的主动探索的学习方式应该是最理想的教育方式了，它的效果也会是最好的。

另外，我觉得在教学活动中，教师能够关注到学生的学习特点，当他们出现问题时能够给予理解，并尽量为学生进行主动思维创设一个宽松的、有学生间交流的氛围，这样更有助于他们主动地进行思维活动。

（二）课堂教学模式及学习习惯

教师在科学课中的教学模式我认为也是引发学生主动思维的很重要的一环节。

一般情况下我会选用四段式或者五段式（5E）的教学模式,即³：

教学模式

步骤

内容

四段式教学

问题

提出要解决的问题（本课主题）。

假设

对问题作出推测和假设，并设计解决问题的方案。

验证

按照预定方案对假设进行验证。

结论

对实验过程所产生的现象和数据进行统计和汇总，并对所研究的问题作出总结性的解释和判断。

五段式教学

（5E）

参与

提出与主题相关的问题。

探究

为回答提出的问题，涉及计划并进行研究。

解释

运用新知识和观察获得的证据，进行科学的解释，回答在研究中产生的问题。

迁移

在新的情境中应用新知识

评价

评价正在形成的理解和探究技能。

其实无论哪种教学模式都基于探究式的教学，我认为在探究的过程中引发学生的主动思维既是探究活动的必要条件，又是探究活动要达到的目的，既是学生学习科学的良好品质，又是科学课中良好的学习习惯，因而我觉得在日常教学工作中，教师在不断重复基于探究的教学模式中，将培养学生的主动思维意识和能力作为一项长期坚持的教育目标来逐步实现，对于学生今后的学习来说是很有必要，也很有意义的一项工作。

三、教学实例及策略

针对于本文主题——引发学生主动思维，我主要以教科版小学科学教材中的转化法实验的教学为例进行的研究，因此首先我对书本中的转化法实验进行了界定和梳理。

（一）、转化法实验的概念界定

“实验中人们常将一些不容易观察到的实验现象或不容易测量的量，通过转

化的方法使之容易被观察或测量。

这种方法就是转化法。

”4

在实际教学中，我发现一些转化法实验其实界限并没有那么清晰，有些实验中还综合了放大法等其他实验方法，即“将不易直接观察或测量的微小的量，通过某种方法进行放大再进行观察或测量的方法——放大法”；“用已知的标准量去替代未知的待测量，以保持状态和效果相同，从而推出待测量的方法——替代法。

这在后面的实例中会有相应的分析。

（二）、教材中相应教学内容的梳理。

年级

教学内容

实验内容

四上

物质在水中是怎样溶解的

用有颜色的高锰酸钾的溶解帮助学生看清溶解的整个过程

四上

声音是怎样产生的

声音的振动转化成肉眼能够看得到的豆子、水波等的运动

五上

测量力的大小

将重力的大小用弹簧测力计的拉力示数来表示

五上

运动与摩擦力

将不易测量到的摩擦力大小用拉力的大小来表示

五下

浮力

将浮力的测量转化成拉力的测量

五下

固/液/气体的热胀冷缩

将不易观察到的膨胀转化成可见的现象

五下

热是怎样传递的

热的传递过程用其他物体的变化来表示

从教学内容的安排上来看，实验内容是从简单到复杂的，尤其是“力的测量”和“热的传递”这样比较抽象的教学内容，教师首先要看到教学内容的变化，帮助学生复习已学过的实验，并引导学生不断进行深入的思考，让学生自然过渡，这样也有助于他们进行主动思维。

（三）教学策略

我在研究学生主动思维这一问题时，恰逢学校安排我从三年级开始直至学生六年级毕业那连续的四年的科学教学，所以我很感谢这一段工作历程，或许更应该说成是我个人学习和成长的一段非常珍贵的历程，我在不断重复四段、五段式教学模式的过程中，发现自己的教学漏洞，反思学生的学习过程，直到学生们毕业，这让我深深地感受到培养学生主动思维要像培养学生学习习惯那样，要有持续性，刚开始也许会有些困难，但坚持下来还是很有收获和成就感，以下就是我对学生出现的一些问题而制定的教学策略。

1、启发学生思维的课堂要以问题为中心

思维是智力和能力的核心，在我们的教学中教师应该将课堂问题精心地进行设计，我在教学中曾经有一段时间尝试过，针对某一主题的教学自己所有要向学生提的所有问题全部提取出来做以分析，在刚开始的一段时间内，我发现自己的问题设计其实存在着很大的问题，有些时候连最基本的逻辑性都会出现错误，我想教师的问题如果都没有呈现逻辑性，都没有条理的话，那么学生的头脑中肯定也会是一团乱麻。

因而在接下来的教学设计中，我开始关注问题设计，尤其是当学生开始尝试自己设计实验，而且又是首次接触到转化法实验的时候，教师更应关注问题的准确性、启发性。

如四上《溶解》单元，用高锰酸钾替代食盐帮助学生观察溶解的过程。

我首先会让学生先来观察糖、盐的溶解情况，并让学生进行描述，那么就会出现各种争论，这时学生们就会产生“糖和食盐在水中本身就不容易被发现”的想法，我就顺着学生的这种想法继续问到：

“糖和食盐为什么不容发现呢？

”，生：

“颜色太接近了”，师：

“哦，那我们能否换个颜色呢？

”，生：

“换成墨水”“换成黑盐”，师：

“哪个办法好？

”生：

“都试试”……这样我们的课堂最终让学生发现了用有颜色的高锰酸钾颗粒进行实验更能发现溶解的全过程。

反思这次课堂实践，我发现学生其实思考能力很强，主动思维的意识也很强烈，关键还是在于教师的启发，那么这时我们就应该注意自己的问题设计是否具有连续性、逻辑性，是否能够适时地启发、引导学生继续思考，当学生感受到了老师期待、鼓励的情感，他们肯定会继续开展思考，长此下去学生就会形成习惯，

甚至是形成比较固定的思考的模式，那么在接下来的教学中解决相关的问题就没有那么困难了。

2、努力创设概念转变的条件，帮助学生逐步深入地开展思考

在概念转变的教学理论书中，我们都能够看到学生的概念主动建构需要教师创设一些条件，如：

对已有概念的不满，引发认知冲突；新概念的可理解性，通过学生动手实践引发思考，感受其中的道理；新概念的合理性，帮助学生解释之前的冲突点；4、新概念的有效性，具有普遍性的规律，能“推而广之”。

在实际教学中，我认为引发认知冲突环节还是非常重要，而且也比较容易做到的，但要注意学生的争论要始终围绕着教学的主题。

如在四下《声音》单元中，“声音是由振动产生”这一概念，教师可以先让学生来说一说声音是怎样产生的，虽然现在很多学生都会按照书中的说法认为是由“振动”产生的，但其实他们也许并不理解“振动”的定义，也不能很准确地将概念和现象联系起来，那么这时教师可以多让一些学生来回答这个问题，甚至亲自发出声音试一试，接下来就会有学生反驳“振动”这一观点，他们认为“敲、打”等也能发出声音，这时冲突就产生了，并且教师也能发现刚才说“振动”观点的学生现在解释不清了，那么这就自然进入了接下来的实验环节。

其实这个过程就是学生在不断进行主动思考的过程，那么在接下来的实验环节，学生们非常感兴趣，并积极地寻找线索来支持自己的观点，，但学生在这里会遇到困难，因为他们反映“看不清楚”、“实验现象不够明显”、“只能感受到”等，这时教师要及时地帮助学生，我的做法是先引导，再尝试，如果不行就帮助学生进行联系、比较，以带动思维的继续深入。

例如：

抓住学生“能感受到”这一观点，然后设计一些具有开放性的问题“可以怎样感受到”，学生会说出很多方法，继而教师就比较容易帮助学生总结出这些方法的共同点——要在声音发出后、在发生物体表面、轻轻触碰等等关键词汇，接着再抛出一些具有探索性的问题——怎样才能亲眼看到振动？

什么样的物体可以帮助我们看到？

等，这样表面看似教师顺着学生的思路来安排教学环节，实际则是教师在帮助学生建立问题间的联系，帮助学生不断地开展思考，主动地解决问题。

3、吃透教材，充分理解教学内容

通过上面对教材中使用转化法实验的梳理，我们不难发现，随着学生年龄的

增加，教学内容也更加的抽象，实验设计时需要学生思考的深度也增加了，而且实验设计时需要考虑的方面也增加了，这就需要教师准确把握教材意图，充分理解实验的意义，这样在问题的设计、教学情境的设置上才能有梯度，帮助学生进行深入地思考，这也就是我们经常提到的维果斯基的“最近发展区”理论——帮助学生搭建脚手架。

在五年级学生学习“力”这个概念时，我首先将课本中涉及到的所有需要学习和将要学习的所有内容都认真分析了一遍，并根据以往的教学经验判断——浮力这个概念很难理解，那么它和上学期“测量力的大小”、“重力”、“拉力”、“摩擦力”有着哪些联系呢，学生怎样通过已有知识来学习新知识呢？

通过教学实践，我发现他们其实都涉及了“力的平衡”这一内容，虽然书本中没有提到，但我们测量重力、测量摩擦力时都用到了这样的概念，那么在教学中我就会首先让学生理解“力的平衡”这一概念，虽然不需要他们准确的说出，但也要能用自己的语言来解释如此操作的目的——用向上的拉力来表示竖直向下的重力、用向前运动的拉力来表示阻碍其运动、与其运动方向相反的摩擦力。

这是比较简单的两个力的平衡，那么在学习五下“浮力”这一单元时，当学生遇到两个向下的力与一个向上的力达到平衡时，就会进行联想，并最终求出想要知道的那个力的大小。

这是我觉得自己在教学过程比较成功的一次经验，也给了很重要的恶启示：

必须要充分了解教材、理解课标、熟悉学生，才有可能设计合理的问题、有梯度的教学情境，以此来引发学生主动思维，这样教师才能将所有的知识深入浅出地讲给学生。

总之，在教学活动中，教师要培养学生主动思维的意识和能力，就要将问题充分地进行设计，使其具有准确性、启发性、逻辑性和开放性，要关注学生概念的主动建构，并尝试创造条件帮助学生建构概念，这样坚持下去学生就会形成主动思维的好习惯。

参考文献：

1、张莉娜，北京教育学院[讲义]第四讲科学学习心理

2、彭香，讲座“启发学生主动思维难在哪？

——教育心理学视角下的小学科学教学案例”，2015.9.24

3、李进起，河北省石家庄市教育科学研究所，论文《小学科学实验教学》

4、（美）阿瑟﹒A.卡琳（美）乔尔﹒E.巴斯（美）特丽﹒L.康坦特 著《教作为探究的科学》人民教育出版社2008-08出版

5、蔡铁权，姜旭英，胡玫 著《概念转变的科学教学》教育科学出版社

2009-03-01出版

6、人民教育出版社生物自然室著《小学科学教师手册》人民教育出版社

2001-1出版

注释：

1、（美）阿瑟﹒A.卡琳（美）乔尔﹒E.巴斯（美）特丽﹒L.康坦特 著《教作为探究的科学》第132页人民教育出版社2008-08出版

2、张莉娜，北京教育学院[讲义]第四讲科学学习心理第3页-教学启示-第5至8行

3、（美）阿瑟﹒A.卡琳（美）乔尔﹒E.巴斯（美）特丽﹒L.康坦特 著《教作为探究的科学》第134页人民教育出版社2008-08出版

4、李进起，河北省石家庄市教育科学研究所，论文《小学科学实验教学》第7页（5）转化法（6）放大法