浅谈科学课上如何培养学生严谨的科学思维.doc

小学科学浅谈科学课上如何培养学生严谨的科学思维 宁夏吴忠市利通区开元小学 贾学忠【内容摘要】小学科学新课程标准提出：本次课程改革以培养小学生科学素养为宗旨，积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习活动。实践证明： 学生活动只是科学探究的外在形式，而科学思维才是探究的灵魂，探究的本质，是科学学习的核心。本文笔者主要从真做探究，动手之前先动脑，反复实验，让学生用数据说话，让学生经历矛盾冲突几方面来阐述科学课上如何培养学生严谨的科学思维，使他们真正掌握科学技能，从而逐步培养他们良好的科学素养。【关键词】 科学课堂 培养 严谨 科学思维 【正 文】在新课程改革实施，素质教育全面推行的今天，许多科学教育工作者在如何开展探究式教育这个问题上已经有了比较深刻的理解和认识，探究性学习它既是科学活动的目的，也是科学活动的方法，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。它不仅要求学生掌握良好的科学技能，更要求学生培养克服困难的心理，勇于创新的激情和严谨踏实的科学思维。科学思维就是用科学的方法进行思维，它是科学方法在个体思维过程中的具体表现。反过来，我们也可以把科学本身看成是一种思维方式，科学探究过程就是用科学的思维方式获取知识的过程。因此，科学探究和科学思维在本质上是相通的，前者更侧重于科学知识获得的过程，而后者则侧重于学习者内在的思维过程。严谨的科学思维要贯穿于整个科学探究的过程中，科学课上怎样培养学生严谨的科学思维呢？一、真做探究，培养学生严谨的科学思维科学探究活动只是为达成学生科学素养的一个有形可观的载体，最终要落脚在学生科学态度、科学思维品质养成、科学探究习惯的培养上。在科学探究活动中，科学思维介入的深度和广度及有效度，直接影响着科学探究活动的质量。何谓“真”探究？美国学者韦尔奇等人作了说明：“探究是人类寻求信息和理解的一般过程。从广义上说，探究是一种思维方式。”所以，真探究的过程一定要弥散着学生的严谨科学思维。例：小苏打与白醋的变化l 把小苏打倒进白醋集气瓶里，发现冒气泡了。小苏打和白醋这是一个实验观察过程，不是探究过程。l 把小苏打倒进白醋集气瓶里，发现冒气泡了。“气泡”有许多文章可做，学生从生活经验中知道：有气才会出现气泡，冒出气泡说明小苏打和白醋混合后产生了气体。因为产生了气体，才有用火柴检测的理由。把这些文章做足，有利于培养学生严谨的科学思维。用火柴检验小苏打和白醋的混合物不要满足于“火柴熄灭了”这个事实。如果产生的气体，像氢气球中的气体那样，我们还能检测到它吗？气体没有上升，而是沉在了集气瓶中，说明产生的气比空气重，火柴在这种气体中会熄灭，两者共同说明这种气体的性质。结合观察到的事实，做一点推理，既是认识逻辑的需要，又是发展严谨科学思维的需要。l 产生了什么气体？这是一个重要的验证活动，也是培养学生严谨科学思维的极好时机。（1）、先观察集气瓶中的气体与空气有什么不同。当学生观察不出有什么不同时，提出用实验的方法继续验证集气瓶中的气体。（2）、指导学生用燃烧的火柴伸入集气瓶中，观察火焰的变化。提问学生，从观察到的现象中，获得了什么信息？根据这个信息，你们可以做出怎样的推断？（3）、像倒水一样，把集气瓶中的气体倒在燃烧的蜡烛火焰上，（注意不要把集齐瓶中液体倒出来）能观察到什么现象？根据这种现象，你们又获得了什么证据？能做出怎样的判断？（4）、分析已经获得的证据，能判断出集气瓶中的气体是什么气体吗?为什么？学生亲身经历了严谨的观察、分析、推理、验证的过程，它可以提醒学生分析、推理的结论是否正确，必须经过实验验证。整个过程弥散着学生的严谨科学思维，教师要抓住了这一极好时机，培养学生严谨的科学思维。l 咦，加小苏打会冒泡！我再加点试试，还真会冒泡。再加，泡少了，再加一点试试，不冒泡了。怎么不冒了呢这才叫进入“真探究”了。通常，科学家不仅具有敏锐的观察能力，根据已知预测未知的能力，还具有严谨的思考力，善于判断推理。小学科学教学中科学概念通常不是老师直接告诉孩子，孩子们就像一个个“小科学家”，通过试验、与课件互动，对科学现象进行观察、判断和推理，这是一个严谨分析、推理过程，它可以提醒学生，分析、推理的结论是否正确，必须经过实验验证。在这一系列的探究的过程中，帮学生养成严谨科学思维的好习惯。课程标准倡导小学生“像科学家那样”学科学，肯定不是指学习的内容和结果，而是一种真正投入对问题研究的情态，主要应该是一种参与科学学习活动的思维和情感状态。科学教师应该理性看待自己的教学，以学生为中心，追求学生思维的深度参与，让学生真做探究，让严谨的科学思维贯穿于整个真探究活动中，从而培养他们严谨科学思维，提高他们的科学素养。二、 动手之前先动脑，培养学生严谨的科学思维 科学探究是一个细致而严谨的过程，思维的严密性正是探究活动的基础和保障，缺乏了它，“探究”就往往会停留在“活动”的阶段。对比实验中变量的选取及不变量的控制；必要的重复实验；严格的实验操作流程，都在说明实验并非是简单的动手做，更要动脑做。动脑是为了动手的顺利进行，是培养学生严谨的科学思维的有效途径。由于受知识经验和能力的限制，小学生考虑问题往往缺乏周密性，围绕某个问题制定活动计划时，学生提出的解决问题的方法往往是粗糙的、片面的、不完善的，缺乏科学性，实验前的动脑能让学生的思维从模糊走向清晰。教师要引导学生通过完善方法来发展学生的思维，掌握科学探究的方法。在探究前准备的不光是实验时要用到的各种材料，在某种程度上来说，更重要的是让学生在动手前经过一番自己的思考：“先做什么？后做什么？”“要哪些材料？”“实验时该注意些什么”这样，就能让学生动手和动脑紧密结合起来，变传统的实验技能模仿为学生主动地设计实验，从关注技能的形成到关注思维品质和综合实践能力的养成，在动手动脑中培养学生严谨的科学思维，提高学生的科学素养。 例如一杯水里能溶解多少食盐一课中：师：你能设计一个实验来研究这个问题吗？生：需要哪些材料？生：烧杯、水、盐、勺子、玻璃棒。师：怎么用这些器材来做实验呢？生：把盐倒在水里，看看它能不能溶解就行了。师：现在有盐和水了吗？生：盐有了，水还没有，先要一杯水来。师：那么你打算要多少水？生：我们打算要100毫升水。师：为了集中研究这个实验，我们今天统一取一定量的水，可以吗？生：100毫升。师：再怎么做呢？生：再用勺子一勺一勺地加盐。师：那么每一勺的盐都一样多吗？生：我们可以用尺子在勺子上刮一下，这样每一勺就一样多了。再用玻璃棒搅拌一下，让盐完全溶解掉，然后再加一勺，再搅拌。师：一直这样重复吗？生：不是，到溶解不掉的时候就不要加了。师：很好，现在请大家开始动手实验。教师采用和学生共同讨论的方法，学生自然就明白了实验的全过程，并通过讨论，学生了解了每次加盐量都应该一样，而且每次要等充分溶解后再加的道理。通过这样的讨论方式，让学生动手之前先动脑，不但能够促进学生的思考，培养了学生科学思维的严谨性，而且能提高他们的操作能力。三、反复实验，让学生用数据说话，培养学生严谨的科学思维科学思维是一种实证思维，科学的实证性告诉我们：科学是讲求证据的，要以事实说话，结论必须建立在大量的事实基础上。任何一种牵强的、没有得到实证的结论都是不科学的。因此，我们在教学过程中，要引导学生在发现和提出问题、猜想或假设的基础上，通过观察、实验、搜寻证据以解决问题。如教学摆的研究，学生提出了对摆的快慢可能与摆锤的重量、摆绳的长度、摆幅的大小有关的各种假设，这些假设都“合理”、“正确”吗？我引导学生自行设计实验验证。1改变摆锤重量的实验15秒内摆动次数的记录原来重量两倍重量三倍重量实验结论第一次141414摆的速度与摆锤的重量无关第二次141414第三次1414142改变摆绳长度的实验（摆锤长度一样） 15秒内摆动次数的记录原来绳长两倍绳长三倍绳长实验结论第一次 18 14 12同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。第二次 18 14 12第三次 18 14 123改变摆动幅度的实验15秒内摆动次数的记录摆角30度摆角60度摆角90度实验结论第一次 14 14 14摆的快慢与摆动幅度无关。第二次 14 14 14第三次 14 14 14当学生通过实验得出：同一个摆，摆的快慢与摆锤重量、摆动幅度无关，而与摆绳长度有关。摆绳长度越长，摆的速度越快；摆绳长度越短，摆的速度越慢。我又出示一个实验（摆绳长度相同的两个摆，但摆锤长度不一样。一个摆锤比较长，另一个摆锤比较短）。我引导学生说：你们猜一猜，这两个摆的摆动速度怎样？大多数的学生都说，因为这两个摆的摆绳长度一样，所以这两个摆的摆动速度一样。师：我们用实验验证一下。生：上台实验验证，发现摆动速度不一样。摆锤比较短的速度比较快，摆锤比较长的速度比较慢。师：摆的快慢到底与什么有关？生：摆的快慢既与摆绳长度有关，也与摆锤长度有关。师：对。摆的快慢既与摆绳长度有关，也与摆锤长度有关，我们把支架到摆锤重心的距离叫做摆长，摆绳的长度不等于摆的长度。所以说，摆的快慢与摆长有关。师：那么摆的快慢到底与摆长有什么关系？我们通过实验来研究吧。 学生拿出带有金属圆片的摆，先把圆片移到摆绳的30厘米处，再移到摆绳的20厘米处，最后移到摆绳的10厘米处，在相同的时间内，看它们摆动的次数。最后得出：摆长越长，摆的速度就越慢；摆长越短，摆的速度就越快。新课程标准明确指出，要让学生在获得知识的同时能“形成尊重事实，善于质疑的科学态度”，“不迷信权威”，“在科学学习中能注重事实”。因此，在科学课中，我们要在规范实验操作的基础上进行实证意识的训练，让所有的争论最终靠科学实验来验证，让学生用事实数据说话，这样学生的思维才会显得严谨，学生的科学思维就会发展，学生的科学素养就会不断地得到发展。四、经历矛盾冲突，培养学生严谨的科学思维科学思维的两个基本要素是尊重事实，遵循逻辑。逻辑原则是科学教育的其中一个重要基本原则，合乎逻辑的理性思维是科学的最基本特征。真正的科学探究必须是一个引导学生展开理性思考的过程。无论是问题的提出，猜想或假设的形成，实验计划的制订，还是对来自实验、观察等各种活动或各个途径获得的信息都需要进行理性的分析、处理和选择。只有真正地进行了理性思考，科学探究才会变得严谨、实在。 我在教学马铃薯在液体中的沉浮一课时，我先让学生把一个马铃薯放入水中，观察它的沉浮情况。再把同一个马铃薯用清水冲洗干净后放入另一杯不知名的液体中，观察它的沉浮情况。学生发现了一沉一浮的两种现象。我问：同一个马铃薯为什么在水中沉，在不知名的液体中浮。学生纷纷猜测第二杯是盐水。我反问：“你怎么知道这一定是盐水？”学生有的说是从课外书中看来的，有的说可以通过两种方法来验证：一种方法是重新调制一杯盐水，看马铃薯在盐水中的沉浮情况；另一种方法是用燃烧匙舀出一些这种不知名的液体在酒精灯上烧一烧，如果有白色粉末出现，则说明是盐水。于是两种方法同时进行，当看到燃烧匙中的液体水分被蒸发，留下白色粉末时，学生们纷纷说这些液体是盐水。当马铃薯在调制的盐水中是浮时学生更加肯定这些不知名的液体一定是盐水。我说：“你们能肯定这些液体一定是盐水吗？”我这一问，少部分的学生不出声了。于是，我又说：“我现在给你们一些白糖和味精，你们调制一些白糖水和味精水，看马铃薯在这些液体中的沉浮情况。”于是，学生们又纷纷做实验。实验后，学生们发现马铃薯在浓糖水中和浓味精水中都是浮的，在淡糖水中和淡味精水中却是沉的。又有一个学生说：“刚才我们在做盐水实验时，开始加少量盐时马铃薯是沉的，后来盐加多了马铃薯是浮的。原来马铃薯在浓盐水中是浮的，在淡盐水中是沉的。”我又问：“那么原来那杯不知名的液体是不是一定是盐水呢？”这下，学生们说，可能是浓盐水，可能是浓糖水，也有可能是浓味精水，还有可能是其它的混合水。还有学生说，现在反而不知道了。原来，做了这么多实验，找了这么多证据，居然还是确定不了！ 我又进一步追问：“你们能说说马铃薯沉的第一杯是什么水？”有的学生说是清水，有的学生说是淡盐水，有的学生说是淡糖水最后说：“不知道。”“说不清。”“确定不了。” 这里，学生亲历了一个十分典型的“观察-发现-推测-证实”的科学探究过程。这个过程，是个推理的过程、实证的过程、质疑的过程。在这个过程中科学的本质都隐含在这个“是什么水？”的活动中。“不能确定”才是真正的科学结论！ 在这里，学生又亲历着一个个的矛盾冲突，亲历着一次次的“头脑风暴”，亲历着一次次的逻辑推理，他们在直观感知的基础上进行着理性思考，学生的思维显得全面、周密、严谨，理性思维意识得到了充分的培养。综上所述，严谨的科学思维是科学探究的灵魂，对于小学生的科学素养形成