基于科學思維的小學科學教學探析

摘 要：為解決小學科學教育中缺乏對科學思維培養的問題，文章首先探討了基于科學思維的教學設計對小學科學教育的重要性，其次，分析了傳統教學方法在科學思維培養方面的不足之處，并提出了一系列具體措施。通過引入實驗探究、激發好奇心、強調實踐應用、培養批判性思維等教學策略，實現了對學生科學思維能力的有效培養。文章結果可為相關教育從業者提供實踐參考，以促進小學科學教學質量的提升。

關鍵詞：科學思維；小學科學；教學設計

中圖分類號：G623.6 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2023）46-0019-04

一、 引言

小學科學教育在培養學生的科學思維能力和科學素養方面起著重要作用。然而，傳統的教學方法往往注重知識的灌輸，缺乏對科學思維的培養。因此，越來越多的教育者開始關注如何在小學科學教學中引入基于科學思維的教學設計?；诳茖W思維的教學設計強調培養學生探究、觀察、推理和解決問題的能力，使他們成為主動學習者。這種教學設計側重于發展學生的科學思維過程，如提出問題、構建假設、設計實驗、收集數據和得出結論等。通過實踐和實驗，學生能夠深入了解科學原理，培養批判性思維和創造性解決問題的能力。

二、 基于科學思維的教學設計對小學科學教育的重要性

基于科學思維的教學設計對小學科學教育具有重要性，它不僅能夠培養學生的科學素養和科學思維能力，還能激發他們的興趣并提高他們的學習成效。下文將詳細說明基于科學思維的教學設計在小學科學教育中的重要性，并闡述其對學生的影響和益處。

首先，基于科學思維的教學設計可以幫助學生掌握科學知識。傳統的教學方法往往側重于對知識的灌輸，學生只需被動接受。然而，這種被動接受的學習方式并不能真正加深對科學原理的理解和記憶。相比之下，基于科學思維的教學設計鼓勵學生主動參與學習過程，通過實踐、觀察、實驗和推理等活動，幫助他們深入理解科學知識。例如，學生可以通過設計實驗來驗證某個科學原理，通過親身實踐獲得更深刻的理解。

其次，基于科學思維的教學設計能夠培養學生的探究精神和問題解決能力?？茖W思維注重提出問題、構建假設、設計實驗并得出結論的過程。通過引導學生進行探究性學習，能夠培養他們的批判性思維、邏輯推理和解決問題的能力。這種培養方式使學生不僅能夠應對科學領域的挑戰，還能在其他學科和現實生活中運用這些技能。例如，在小學科學課堂上，教師可以提供一個實際問題，讓學生基于科學思維進行調查和解決，從而培養他們的解決問題能力和創新思維。

再次，基于科學思維的教學設計可以激發學生對科學的興趣和熱情。傳統的教學方法往往將科學知識呈現為枯燥的事實和公式，缺乏吸引力和趣味性。相反，基于科學思維的教學設計通過實踐和實驗活動，讓學生親身體驗科學探究的魅力和趣味。學生能夠通過自己的觀察和實驗結果，發現科學的奧秘和規律，進而產生對科學的濃厚興趣。這種積極的學習體驗不僅能夠提高學生的參與度和積極性，還有助于培養他們終身學習的意識。

此外，基于科學思維的教學設計對學生的綜合發展具有積極影響?？茖W思維強調邏輯推理、數據分析和問題解決等能力的培養，這些能力不僅在科學領域中有用，也在其他學科和現實生活中具有廣泛的應用。通過培養學生的科學思維能力，他們可以更好地應對復雜問題，培養批判性思維和創造性解決問題的能力。這將為他們未來的學習和職業發展奠定堅實的基礎。

最后，基于科學思維的教學設計在小學科學教育中具有重要性。它不僅能夠幫助學生掌握科學知識，培養探究精神和問題解決能力，激發學生的興趣，還能促進學生的綜合發展。因此，在小學科學教學實踐中，教育者應該充分重視科學思維的培養，積極引入基于科學思維的教學設計，為學生提供更豐富、有趣和有效的學習體驗。

三、 傳統教學方法在科學思維培養方面的不足之處

（一）被動學習

一是缺乏自主學習：傳統教學方法往往促使學生扮演被動的接受者角色，他們只需要接受教師所提供的信息，并記憶和重復。這種模式限制了學生的自主學習能力的培養，他們無法根據自己的需求和興趣主動獲取和探索新知識。

二是限制創造力和批判性思維：被動學習使學生缺乏對科學問題的深入思考和質疑的機會。他們習慣于接受教師給出的答案，缺乏提出自己的觀點和解決方案的能力。這樣就限制了學生的創造力和批判性思維的發展，他們難以獨立思考和解決實際問題。

三是忽視實踐和應用：被動學習強調的是理論知識的傳授，而忽視了實踐和應用的重要性。學生只是被告知科學原理和概念，而很少有機會親自進行實驗和觀察，或將所學的知識應用于解決實際問題。這種情況下，學生難以真正理解和運用所學的科學知識。

（二）缺乏實踐應用

一是知識理解欠缺：僅僅通過聽講和記憶科學知識，學生很難深入理解和掌握。缺乏實踐應用意味著學生無法將所學的知識與實際情境結合，無法親身體驗和觀察現象，從而難以真正理解科學原理的實際運作方式。

二是缺乏問題解決能力：科學思維要求學生能夠運用所學的知識和方法解決實際問題。然而，傳統教學方法往往將科學知識呈現為已知答案和事實，而忽視了讓學生嘗試解決問題的機會。這樣會限制學生的問題解決能力和創新思維的培養。

三是缺乏探究精神：科學思維強調提出問題、構建假設和進行實驗驗證的能力。然而，在傳統教學中，學生很少有機會自主提出問題、設計實驗和進行探究。缺乏實踐應用使得學生無法培養探究精神和主動學習的態度。

（三）缺乏批判性思維培養

一是缺乏質疑意識：傳統教學往往強調教師的權威性和正確答案，學生被鼓勵接受教師所傳授的知識，而較少被鼓勵提出疑問。這種模式抑制了學生發展批判性思維和質疑現有觀點的能力。

二是依賴記憶與重復：傳統教學往往要求學生背誦和記憶大量的知識點，而較少鼓勵他們理解和掌握概念的本質。這種模式限制了學生批判性思維的發展，他們往往只關注于遵循預定的答案和程序。

三是缺乏證據分析：傳統教學往往沒有提供足夠的機會讓學生分析和評估不同觀點之間的證據。學生缺乏對科學現象進行觀察、實驗和數據分析的經驗，無法培養批判性思維和判斷能力。

傳統教學方法在科學思維培養方面的不足之處是忽視了學生主動思考、質疑和評估的能力，限制了他們批判性思維的發展。

四、 基于科學思維的小學科學教學設計的有效路徑

（一）引入實驗探究

在基于科學思維的小學科學教學設計中，引入實驗探究是培養學生科學思維的重要路徑之一。以教科版科學教材五年級上冊中第一單元《光》中第2節《光是怎樣傳播的》為例，可以通過以下步驟和活動來引入實驗探究：

教師可以提出一個問題，例如：“我們平時看到的光是如何傳播的呢？”這個問題可以激發學生的好奇心，啟發他們思考和探索。教師可以展示一些與光傳播相關的現象或圖像，讓學生觀察并描述他們所看到的現象。學生可以通過觀察和討論，形成初步的理解和猜想。教師可以引導學生提出關于光傳播的假設，例如：“光是沿直線傳播的”“光可以穿透透明的物體”等。學生可以根據自己的觀察和經驗，提出不同的假設。

同時，教師與學生一起討論如何設計實驗來驗證各種假設。例如，學生可以使用簡單的實驗器材（如手電筒、半透明材料等）來觀察光的傳播，然后思考如何準確測量和記錄實驗結果，并按照設計好的實驗步驟進行實驗。他們可以觀察光線在不同材料中的傳播情況，記錄實驗過程和結果。學生根據實驗結果進行數據分析和總結。他們可以比較不同假設下的實驗結果，并得出結論。例如，他們可以發現光沿直線傳播、光能夠穿透透明的物體等。

（二）激發好奇心

在基于科學思維的小學科學教學設計中，激發學生的好奇心是重要的一環。以教科版科學教材五年級上冊中第一單元《光》中第5節《認識棱鏡》為例，以下是一種教學設計，旨在激發學生的好奇心：

教師可以提出一個問題：“當我們透過一個棱鏡看東西時，為什么會出現顏色分散的現象呢？”這個問題能夠引起學生的好奇心，激發他們思考和探索。同時，教師可以向學生展示一些關于棱鏡和顏色分散現象的圖片或實物，讓學生觀察并描述他們所看到的現象。學生可以通過觀察和討論，初步了解棱鏡的形狀、顏色分散現象等。同時，教師可以引導學生提出關于顏色分散現象的假設，例如：“或許棱鏡表面有特殊的材料導致光發生改變”，以此引導學生根據自己的觀察提出不同的假設。再由教師與學生一起討論如何設計實驗來驗證各種假設。例如，學生可以使用一個光源、棱鏡和白色屏幕來進行實驗。他們可以嘗試不同角度和位置的光線照射到棱鏡上，觀察顏色分散的現象。實驗過程中，學生可以調整光源和棱鏡的位置，觀察顏色分散現象，并記錄實驗過程和結果。學生根據實驗結果進行數據分析和總結。他們可以比較不同假設下的實驗結果，并得出結論。

通過以上實驗探究的過程，學生參與了科學思維的各個環節，從而激發了他們的好奇心。他們提出問題、觀察和思考、提出假設、設計實驗、進行實驗、分析和總結。這樣的教學設計有助于培養學生的批判性思維、觀察力和實驗能力，同時激發他們對光學現象的好奇心和求知欲。

（三）強調實踐應用

在基于科學思維的小學科學教學設計中，強調實踐應用是培養學生實際應用科學知識和技能的重要路徑之一。將教科版科學教材五年級上冊中第二單元《地球表面的變化》中的第3節《地震的成因及作用》融入教學設計中，可以通過以下步驟和活動來強調實踐應用：

一是引入問題：教師可以提出一個問題，例如：“什么是地震？它是如何發生的？”這個問題能夠引起學生的興趣，激發他們思考和探索。

二是知識探究：教師可以引導學生閱讀相關的教材內容或觀看相關的視頻，從而了解地震的成因和作用，利用教材、視頻中的內容，教師可以向學生提供簡明扼要、易于理解的信息，讓學生建立起初步的知識框架。

三是實踐活動1：模擬地震造成的影響。學生分組進行實踐活動，模擬地震對環境和建筑物的影響。學生可以使用模型或簡單的材料，例如沙土、積木等，構建小規模的建筑物。然后，他們可以用不同強度的震動來模擬地震，觀察建筑物的倒塌情況，并記錄實驗結果。通過這個實踐活動，學生可以直觀地了解地震對建筑物和環境的破壞作用。

四是實踐活動2：制作簡易的地震儀器。學生可以分組制作簡易的地震儀器，例如簡易測震儀或震動傳感器。學生可以使用一些常見的材料，如彈簧、線圈、紙板等，根據設計原理搭建地震儀器。然后，學生可以在不同條件下進行實驗，觀察并記錄地震儀器的反應。通過這個實踐活動，學生可以體驗到地震檢測和測量的實際過程。

五是應用探究：教師引導學生討論地震對社會和人類生活的影響，并以小組形式進行應用探究。學生可以選擇一個實際的地震事件，了解該地震對當地社區、經濟、環境等方面造成的影響，以及人們采取的防災減災措施。學生可以展示他們的調查結果，并就如何增強地震災害預防意識和應對能力進行討論。

通過以上實踐應用的活動，學生將不僅僅是被動地學習地震的知識，而是親身參與實驗和探究，并將所學的知識應用到實際情境中。這樣的教學設計有助于培養學生的實踐能力、問題解決能力和團隊合作精神，同時加深他們對地震的理解和認識。需要注意的是，具體的教學設計需要考慮學生的年齡和認知水平，保證活動的安全性和教學效果。教師還可以根據學生的興趣和實際情況進行適當的調整和擴展。

（四）培養批判性思維

教師可以引導學生提出問題，激發他們思考和質疑現有的知識或觀點。這些問題可以是關于實驗結果的解釋、科學原理的適用性或不同觀點之間的沖突等。通過面臨問題和挑戰，學生被迫思考和尋找合理的解釋。通過鼓勵學生提問，可以激發他們的好奇心和思辨能力。教師可以使用開放性問題引導學生進行討論和探究，促使他們思考問題的不同角度和解決途徑。同時鼓勵學生進行觀察和數據收集，并提供充足的機會來沉思和分析所觀察到的現象。通過直接觀察和收集實驗證據，學生可以建立自己的認知，并從事實出發進行推理和分析。

學生需要學習如何進行推理和解釋現象。教師可以教授一些基本的科學推理技巧，例如因果關系的分析、比較和對比、類比和歸納等。學生可以應用這些技巧來解釋他們觀察到的現象，并提出合理的論證和解釋。教師可以引導學生使用批判性思維工具，如SWOT分析、因果圖、決策矩陣等，幫助他們系統地分析問題和評估不同的解決方案。這些工具可以培養學生的邏輯思維、問題解決和決策能力。此外，教師還可組織學生參與實驗和探究活動，以此培養學生的批判性思維。他們可以設計實驗來驗證假設、比較不同條件下的結果，并對實驗過程進行分析和評估。通過實驗和探究，學生將面對問題、提出假設、收集數據、分析結果，并從中得出結論。最后，教師可以組織小組或全班討論，鼓勵學生表達自己的觀點，并與他人進行思想交流和辯論。探究活動或課堂討論中，教師可以設立科學論證的環節，鼓勵學生就某個科學觀點或結論進行爭論。通過參與科學爭論，學生能夠學會提出證據、進行論證，并根據論證的質量來評估和修正自己的觀點。在這樣的環境中，學生需要提供合理的論據來支持自己的觀點，并接受他人的質疑和挑戰。教師可以布置開放性的問題或挑戰，鼓勵學生提出多種可能的解決方案，并評估這些方案的優缺點。這樣可以培養學生的寬容性、尊重他人觀點的能力，并激發創新思維。此外，教師應鼓勵學生反思自己的學習過程和思維方式。學生可以通過回顧實驗過程、討論結果，思考他們的假設是否成立，哪些因素可能影響了實驗結果。同時，學生可以思考他們在學習中的困惑、發現和改進，以及如何運用科學思維來解決問題。

通過以上路徑，學生將逐漸培養批判性思維的能力，包括質疑權威、觀察和收集證據、分析推理、進行實驗和探究、參與討論和互動，以及評估和反思。這些技能將使學生成為積極的科學思考者，能夠在解決問題和面對挑戰時運用批判性思維。

五、 結論

綜上所述，基于科學思維的小學科學教學設計是一種有益且有效的教學方法。它不僅幫助學生掌握科學知識，還培養了學生的探索精神、邏輯思維和問題解決能力。通過引導學生進行實踐和實驗，他們能夠親身經歷科學研究的過程，加深對科學的理解。在未來的研究中，可以進一步探討如何設計和實施基于科學思維的教學活動，并評估其對學生學習成效和科學思維能力的影響?？傊?，基于科學思維的小學科學教學設計有助于激發學生的學習興趣和科學探索精神，為培養未來科學家和創新者奠定了堅實的基礎。通過不斷研究和改進，可以不斷完善這種教學方法，進而不斷提高學生的科學素養和創造力。

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作者簡介：李文霞（1974～），女，漢族，甘肅甘谷人，甘肅省酒泉市玉門市第一小學，研究方向：小學科學教學。