在探究学习中培养学生的科学思维能力

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在当前的科学教学中，探究学习已成为小学生科学活动的主要方式，但透过这些探究学习的活动形式，我们静心思考，假使我们仅仅把“以探究为核心〞理解为就是让学生“自己动手，多活动〞，就是让学生“去感受，去体验〞，那这种认识无疑是短浅片面的，探究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。那怎样培养小学生的科学思维呢？

一、在提问、假设、质疑中培养学生的问题意识

发现问题和解决问题构成了科学思维的两个关键因素。科学强调从问题出发，问题意识是科学的基石，是思维的动力。擅长发现问题，会提有价值的问题是具有科学思维的表现。有了问题，才会思考，才会摸索，才会发现。在探究活动中，要时时引导学生思考：“你想到了什么？〞“为何做？〞“做什么？〞“怎样做？〞“做出了什么？〞“说明白什么？

1．创设真实具体的问题情景，有效激活学生的问题意识

如《物质变化》我是这样教学的，上课开始，我说今天老师箱子里有一件礼物要送给同学。然后请一名学生代表上台，蒙住眼睛，用镊子到纸箱里取一件礼物。不料，这位同学在取礼物时却听到了“啪〞的一声爆鸣，同学们听到爆鸣声后，都窃窃私语，箱子里发生了什么？礼物是什么？此刻，我摘下蒙在学生眼睛上的毛巾，让这位同学拿出礼物爆破了的气球皮。我问：你们从方才的情景中能提出什么问题？学生经过思考后提出了：气球为什么会爆破？气球皮的物质成分发生变化吗？气球里的空气发生了什么变化？它们生成了新的物质吗？由此自然而然地引出了新课题。

又如教学《观测我们的摆》时，我在学生分组试验汇报每10秒钟单摆摇摆次数的基础上，让学生提出大量问题：是不是所有的单摆在一致间隔时间状况下摇摆的次数都一致？不同的单摆在一致的间隔时间状况下，摇摆的次数都不同？不同的单摆，速度不同，这是怎么回事？是什么决定了单摆的速度？是摆锤的重量，摆绳的长度还是摆幅的大小？

2．引导学生对问题作出“合理〞的假设

探究需要明确的假设，假设是在观测和试验的基础上，根据科学原则和科学事实，通过科学思维的加工，尝试对未知事实做出初步的假定性解释。

如教学《摆的研究》，我引导学生：上节课我们已经知道了不同的摆自由摇摆的快慢是不一样的，那么摆的快慢与什么有关呢？

学生根据已有的知识和生活经验开始了假设

生甲：摆绳的长度越短，摇摆的速度越快。

生乙：摆锤的重量越重，摇摆的速度越快。

生丙：单摆摇摆的幅度越大，摇摆的速度越快。????

师：那你们能说说假设的原因吗？

生甲：假使摆绳的长度越短，摆的路线也越短，用的时间也越短，来回摆的时间就少一些。所以我认为摆绳的长度越短，摇摆的速度就越快。

生乙：一个篮球和一张纸片同时从三楼抛向地面，篮球先落地是由于篮球重，下落的速度快。所以我认为摆锤的重量越重，摆的速度也就越快。

生丙：摆锤的重量重，我们推动摆锤时用的力就大，摆的速度就快；摆锤的重量轻，我们推动摆锤用的力就轻，摆的速度就慢。

生丁：我们骑自行车时，从坡陡的地方比坡缓的地方骑下来要快，是由于坡陡的地方角度小。所以单摆摇摆的角度越小，摇摆的速度也就越快。

????

前面是假设，后面是学生自认为“合理〞的解释。当然，这些假设是稚嫩的、不成熟的、甚至是错误的，需要通过事实、试验、规律推理来进行证明或证伪。

3．在探究试验中培养学生的反思质疑精神

培养学生的科学思维，需要教师有意识地关注学生的反思、质疑精神的培养。反思、质疑能引发深层次的思考，它打破原来思维的平衡状态，出现活跃的不平衡，促使学生猛烈地去探究，去寻求事实证据来证明自己的想法。

可以说，没有反思、质疑的精神，学生的实证意识就无法培养，学生的创新意识无从激发。

如教学“观测同一种材料构成的物体在水中的沉浮〞时，当学生发现有的胡萝卜是沉、有的胡萝卜是浮的，而课本上却说胡萝卜是浮时，学生确定会反思、质疑。是什么原因导致了这种状况的出现，是试验操作出了问题，还是胡萝卜本身出了问题。并通过调查、屡屡的动手试验发现有的胡萝卜实心部分多一些就沉，有的胡萝卜空心部分多一些就浮；同一个胡萝卜不同部位的结构也不同。所以会出现有的胡萝卜沉，有的胡萝卜浮；同一个胡萝卜，不同部位的沉浮也不一样。而且，胡萝卜的产地不同，保存方式不同，也会导致胡萝卜的沉浮状况不同。

又如教学《空气的热胀冷缩》时，我选择了瘪乒乓球能被开水烫鼓这一事实，作为激发学生疑问的材料。上课伊始，我是这样教学的：

师：我这里有4只瘪乒乓球，谁有方法让它们重新鼓起来？

生：把它放到热水里，瘪乒乓球膨胀就能鼓起来。

师：为什么要把它放到热水里？

生：乒乓球放到热水里会膨胀。

师：你认为是乒乓球的哪个部分膨胀？

生：乒乓球的外壳膨胀。

生：乒乓球里的空气膨胀。

师：你们是这样想的，上来试试吧。

生：怎么有两个乒乓球鼓不起来？哦，原来是有小孔啊！

师：那么，你们认为乒乓球能鼓起来与什么有关？

生：与乒乓球漏不漏气有关系，漏气的乒乓球不能鼓起来，不漏气的乒乓球就能鼓起来。

生：空气跑掉了就不能鼓起来。

师：跑掉了的空气从哪里来？

生：这部分空气可能是乒乓球内的空气受热体积膨胀了。

师：空气可是看不见、摸不着的，它跑掉了我们也看不到。我们能不能设计一个试验，让我们能够知道空气真的受热体积会膨胀呢？

由学生质疑，引出了新课研究的内容，引起了学生研究的兴趣，学生的科学思维活动也从对这一个现象的质疑开始了。

二、在尊重事实、科学验证中培养学生的实证意识

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，结论必需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

观测、试验、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〞吗？我引导学生自行设计试验验证。

1．改变摆锤重量的试验

15秒内摇摆次数的记录量第一次其次次第三次141414原来重量141414两倍重量141414摆的速度与摆锤的重量无关三倍重试验结论2．改变摆绳长度的试验（摆锤长度一样）

15秒内摇摆次数的记录长第一次其次次第三次3．改变摇摆幅度的试验

1814181418原来绳长14两倍绳长三倍绳121212试验结论同一个摆，摆绳越长摇摆越慢，摆绳越短摇摆越快。

15秒内摇摆次数的记录第一次其次次第三次

当学生通过试验得出：同一个摆，摆的快慢与摆锤重量、摇摆幅度无关，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。我又出示一个试验

141414141414摆角30度度1414摆角60度14摆的快慢与摇摆幅度无关。摆角90试验结论（摆绳长度一致的两个摆，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，这两个摆的摇摆速度怎样？大多数的学生都说，由于这两个摆的摆绳长度一样，所以这两个摆的摇摆速度一样。

师：我们用试验验证一下。

生上台试验验证，发现摇摆速度不一样。摆锤比较短的速度比较快，摆锤比较长的速度比较慢。

师：摆的快慢终究与什么有关？

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：那么摆的快慢终究与摆长有什么关系？我们通过试验来研究吧。

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，最终移到摆绳的10厘米处，在一致的时间内，看它们摇摆的次数。最终得出：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，擅长质疑的科学态度〞，“不迷信权威〞，“在科学学习中能重视事实〞。因此，在科学课中，我们要在规范试验操作的基础上进行实证意识的训练，让所有的整治最终靠科学试验来验证，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得到发展。

三、在严密的规律推理中培养学生的理性思维意识

科学思维的两个基本要素是尊重事实，遵循规律。规律原则是科学教育的其中一个重要基本原则，贴合规律的理性思维是科学的最基本特征。真正的科学探究必需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，试验计划的制订，还是对来自试验、观测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，观测它的沉浮状况。再把同一个马铃薯用清水冲洗清白后放入另一杯不知名的液体中，观测它的沉浮状况。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。学生纷纷猜测其次杯是盐水。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状况；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，假使有白色粉末出现，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确定这些不知名的液体一定是盐水。我说：“你们能确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状况。〞于是，学生们又纷纷做试验。试验后，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：“方才我们在做盐水试验时，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，做了这么多试验，找了这么多证据，竟然还是确定不了！

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??最终说：“不知道。