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思维是人脑对客观事物概括的、本质的、间接的反映.不同的人参与不同的活动会采用不同的思维方式,而不同的思维方式又会影响活动的效果.在科学课程的学习中,我们希望学生除了用感性思维方式去接触科学外,更希望学生能用科学、理性的思维来发展他们探求科学的能力.小学科学课程标准指出：科学课程应向学生提供充分的科学探究机会,使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中,形成尊重事实、善于质疑的科学态度.因此,科学课应是一门逐步建立学生科学的思维方式的课程,对科学思维的培养应成为科学探究中的重要任务.
一、利用运用思维导图培养学生科学思维能力
思维导图是表达放射性思维的有效的图形思维工具.思维导图运用图文并重的技巧,把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来,把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接.思维导图充分运用左右脑的机能,利用记忆、阅读、思维的规律,协助人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展,从而开启人类大脑的无限潜能.所以以思维导图作为载体,可以激发学生科学探索的兴趣,从而提高科学探究能力.
在教科版五年级上册“生物与环境”单元中,笔者要求孩子们以小组为单位,作思维导向图,通过全班学生的汇报,他佃马上就能获知各种生物都依赖着有生命和没生命的环境,它们的行为与所处的环境息息相关.很多学生很好奇：想改变一下生物的生存环境：到底生物是如何与它的环境影响着,激发了孩子们的想探究的好奇心.因此,在探究“种子发芽实验”中,他们想出了各种新奇的探究“种子发芽”与环境之间关系的实验计划和方案,例如,在研究水与种子发芽关系的问题上,孩子们除了研究水量与种子发芽关系,还想出了在相同水量以及其他条件不改变的情况下,探究不同浓度的牛奶、茶叶水、洗涤水、东豪涌水、白砂糖水、柠檬水等对种子发芽的影响.孩子们对有思维导向图引发出来的研究问题很感兴趣,探究起来兴致勃勃,有始有终.由兴趣带动整个探究的过程,孩子们发现得就更多.
二、在实验探究中培养学生的科学思维
“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,的确,浓厚的学习兴趣是学生学习的动力,它可激发学生的求知,培养学习的自觉性和自信心.学生对事物有了兴趣,就会自觉地去思考、研究、探求新的知识.因此,课堂教学过程中要注意激发学生的学习兴趣,引发其探究热情.
在科学实验课中,通过让学生自行设计实验和改进实验方案,使学生动眼、动手、动口和动脑,发挥学生的主观能动性,促便学生勇于探索、善于开拓、敢于创新,有利于学生自行探求和获取知识,发展学生的独立性和独创性,培养学生的创新精神和实践能力.在指导学生实验的过程中,要求学生注意观察实验现象,记录实验数据,培养学生敏锐的洞察力.因此,引导学生设计和改造实验的课堂教学,是培养学生有效学习的重要途径和方法.
例如,教学“热胀冷缩”一课时,笔者曾用过这样的方法：向学生讲解固体和液体有热胀冷缩的性质,那么,空气会有吗？提出问题激发学生的兴趣和求知,同时向学生提出实验的目的和要求.学生根据要求,联系实验材料,积极思考,勇于探索,大胆尝试.过了一会儿,学生设计好实验.他们把硬质塑料导管伸进胶塞里,并把胶塞压在圆口烧瓶中,用热毛巾盖住烧瓶,把塑料导管伸入水里,气泡冒出来.“成功了！成功了！”他们发出胜利的喜悦,体验到成功的乐趣.笔者又提出： “你们能用其他的实验方法吗？”学生继续尝试,失败了,再思考,再讨论,再尝试.终于,学生想出新的实验方法：用手贴住烧瓶,把塑料导管伸入水,水里出现气泡,又成功了.学生更加兴奋了.教师继续引导学生： “当气泡出现后,你们再用泡过冷水的毛巾盖住烧杯会有什么现象呢？”学生实验中发现水“上升”这一奇怪现象,纷纷问“为什么？”并展开讨论.明白了水“上升”是因为气体受冷收缩,水形成倒吸现象.学生通过自行设计和改进实验,不仅获得知识,掌握了实验操作技能,重要的是在科学探究学习的过程中培养了科学思维.
三、在实验质疑中培养学生的科学思维
激活学生的思维,使学生豁然开朗,形成鲜明的科学概念.例如,教学“空气的热胀冷缩”一课片段：
（教师拿出两个压瘪了的乒乓球）
师：同学们,你们有办法让这两个乒乓球重新鼓起来吗？
生：可以把乒乓球放在热水中泡一泡.
师：你怎么知道的？
生：我从课外书中看到的,乒乓球会热胀冷缩.
师：你的课外知识真丰富.为了证明你的办法,老师用实验来验证一下.
（教师拿出一个不锈钢饭盒,把两个乒乓球放进去,倒入热水,然后盖上盖子.过了一会,教师打开了盖子.学生惊奇地发现,一介乒乓球变回圆圆的,可是另一个却还是瘪瘪的.）
师：对于这个实验,同学们有什么要说的吗？
生：这太不可思议了,难道两个乒乓球是不一样的吗？教师见火候到了,给每组分发了两个瘪的乒乓球,要求他们在烧杯中重复刚才的实验.
师：同学们,你们有什么新发现吗？
生：我们发现实验结果跟老师刚才做的是一样的,也是一个乒乓球变回圆圆的,另一个还是瘪瘪的.我们还发现没有鼓起来的乒乓球上面有一个小孔.
生：我们的发现和他们的一样.我们还看到有气泡从乒乓球的小孔里跑出来.
师：这个气泡是怎么回事呢？
生：我觉得气泡应该是乒乓球里的空气受热膨胀后,乒乓球里装不下了才跑出来的.
师：这个实验主要是乒乓球受热膨胀还是乒乓球里的空气受热膨胀呢？
生：我觉得主要是空气受热膨胀了.
上述案例中,瘪的乒乓球受热膨胀后恢复原状的现象是很容易观察到的,但是要让学生分清是“乒乓球”本身膨胀还是“乒乓球里的空气”膨胀却有一定难度.教师进行演示时,故意将实验放在学生看不到过程的不锈钢饭盒中进行.当学生看到截然不同的实验结果时,跃跃欲试想要解开其中的秘密.教师就势让学生用亲身实验解开其中之谜.学生在强烈好奇心的驱使之下,在实验观察时无不细致入微,终于发现愿来是乒乓球里的空气受热膨胀了.
四、在创新实验设计中培养学生的科学思维
笔者在执教三年级“空气和水”单元时,孩子们在探究空气是否有重量时,经他们自己商讨后,完成了“水和空气”单元知识整理表,从单元知识整理表中引出研究问题,也就是今天课题：空气有重量吗？孩子们对“空气有重量吗？”这一问题进行猜想.接着孩子们选择并利用身边的材料初步设计验证方案,目的是培养孩子的思维,促进他们在已掌握的知识经验的基础上解决新问题的能力.接着孩子们商讨和确定实验方案,特别是“怎样调整木棒的平衡”这一环节,孩子们用铅笔在木棒与中间线的接触点画一条线做标记,方便以后能快速找到能使小木棒平衡的那个支点.在这一环节上孩子们进行了实验和探讨.
在做实验前,孩子们探讨并自行强调实验步骤：先在简易天平调平衡并做记号——一端气球充气——挂上充气气球——观察实验结果——得发现.最后孩子们自己动手实施实验方案,在实验现象中得出结论并汇报.孩子们在思维导向图的作用下,通过实验观察发现,并自行整合知识：空气有重量,而且很轻.孩子充分发表意见,思维的火花在课堂里点燃和碰撞.在孩子们汇报、归纳出初步结论后,有些孩子会发现,实验在没有精密的仪嚣帮助下,可能会出现误差,他们会想出用精密仪器：天平.再次验证自己刚刚归纳得出的结论.
在思维导向图中出现需要探究的螺旋形上升的问题,但没有有效的探究方法也是不行的,所以“科学探究方法是解决问题的关键”.这也是本节课的总结升华：孩子们知道学会解决问题的方法.让孩子们总结和升华,让他们知道学会解决问题的方法.最后孩子们会利用“科学探究方法”研究本单元的其他问题和课外思考要研究的问题.达到“授之以渔”的效果.所以说,效果明显的实验设计既可以加强孩子们探究问题的能力和确定探究方案的筛选能力,能够强化探究的目的和科学学习的方向.
五、利用科学实践活动培养学生的科学思维
新课标强调,教师必须把教学和儿童的生活实际联系起来,让教学贴近生活.在学校开展“科学养蚕”活动,孩子们通过灵活运用观察、记录、查阅、访问、交流等研究方法学习知识,对自然界的事物产生了浓厚的兴趣.在整个实践活动中,孩子们都是亲自动手,用自己的眼睛去仔细观察养蚕的过程,用情去体验,用心去探究养蚕时所面临的各种现象和遇到的问题,从而培养学生科学思维,提高科学素养.
例如,三年(1)班黄同学在养蚕日记中写道：“今天,我看见有一条蚕宝宝吐丝了.我乌上把它捉回结茧架里.蚕宝宝在吐丝前身体和行为：蚕宝宝慢慢地缩小,会缩成一团,嘴越来越大.蚕宝宝是从这边拉到那里,从左到右吐丝,吐的丝是金的.吐丝前的蚕宝宝是胖乎乎的.吐丝前的蚕宝宝是56毫米,吐丝后慢慢地缩成一个像圆形一样的东西,会越来越短,身体是半透明的,腹部稍微有一点淡红.我发现有一只茧像石头般软硬.它们的丝一条一条,像一条条弯曲的线.它们结茧的时候是先吐丝,再把茧弄到自己的‘房子’里,它的‘房子’外有一层像弯曲的线,一条一条的,像千层糕似的.”没有细心的观察是不可能写出如此详细的描述的,养蚕活动使他们的潜能得到了发掘,培养了善于思考、敢于质疑、乐于探索、勇于实践的精神品质.
另一个学生在观察日记中写道： “今天,我试着用莴笋叶喂养蚕宝宝.我拿了一片莴笋叶,放在另外一个盒子里,又随手抓了两条蚕,放在莴笋叶上.大概过了7分钟,我看到蚕宝宝只是在莴笋叶上爬,就连一点儿叶片也没有吃,我真拿它们没办法.我又在桑叶上洒了一些酱油、白砂糖、牛奶.本以为蚕宝宝会吃（因为这三种东西我都喜欢）,没想到蚕宝宝竟然会不吃.我还看见蚕宝宝睡觉的时候是抬着头的,而不像人类那样躺着睡的.”童真的语言,字里行间透露出学生对蚕宝宝的喜爱.用情去体验,换来的就是一次印象深刻的科学探索之旅.
还有一个孩子在观察日记里写道： “今天,有一只蚕宝宝脱皮了.蚕宝宝的长度：36毫米.它们的身体歼始发亮了.蚕宝宝的肠胃：很好,它们吃东西很快,比人还快,有些吃完了就在睡觉.蚕宝宝的身体宽：5毫米.蚕宝宝的运动爬行：爬来爬去,不知道是不是跟别的蚕宝宝在玩游戏呢？”稚嫩的文笔,却能够思路清晰地列出蚕宝宝的细微变化,并且发现了与别人不同的特点.只有用心去观察,才会注意到蚕宝宝身体长度的变化、进食的速度、爬行的轨迹等.简洁扼要的记录体现了孩子们在科学体验活动中的清晰头脑,用心地去探究科学问题.
（编辑：杨迪）
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