【专家观点】新编苏教版《科学》教材中科学思维教学的要点
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新编苏教版《科学》教材中科学思维教学的要点——杨健
【摘 要】“基于思维的科学教学”是科学课标的设计思想和研制基础之一。在新编苏教版《科学》教材的编写中，编写组力求将科学思维与儿童的科学认知活动紧密联系，并让思维在以探究为主的科学学习过程中发展。
【关键词】科学教材；科学思维；认知；探究活动
【作者简介】杨健，南京市教学研究室（南京，210001）科学教研员，高级教师，南京市科学学科带头人，新编苏教版《科学》教材编写组成员。
思维活动是课堂教学的核心活动，“基于思维的科学教学”是《义务教育小学科学课程标准》（以下简称课标） 的设计思想和研制基础之一。因此，激发学生科学思维，发展其科学思维能力，应是每一位科学教师的追求。然而，正如思维不可见地发生于大脑中那样，科学思维活动也很难像明确的科学知识与显见的探究活动那样被呈现在纸面上，所以其易被忽视。正是因为对学生思维参与的忽视，科学课中的探究活动往往流于形式，学生仅仅获得了肤浅的“做”的体验，未能真正实现做中思、做中学；且具体的经验，以及事实性信息、知识和概念，未经思维的加工，仅停留在“记忆”的层面，学生很难深入理解和迁移应用，久之，这些知识就会成为“脆弱的知识”。
科学思维究竟是什么，又该如何培养，这是科学思维教学的出发点。对于思维的认识，哲学、心理学、脑科学、逻辑学等学科各有各的理解，体现其复杂性，就像有学者所说的那样，思维的复杂性几乎不允许对其给出一个明确的定义，我们所能做的只是尽量考察“思维不是什么”或“思维同什么有关”等问题。另外，小学生在科学学习中的思维活动应受科学家思维活动的启迪，但又不应简单等同。事实上科学家的思维活动远比我们所能描述的更为复杂，教学要更多地回归学习者本身的思维特征。为更好地落实基于思维的科学教学，新编苏教版《科学》教材（以下简称新编教材）的编写组形成了这样一个基本观点，即将科学思维与儿童的科学认知活动紧密联系，让思维在以探究为主的科学学习过程中发展，而这也是科学教师在教学中应当注重的。
一、将科学思维与儿童认知活动紧密联系
科学教学中的思维活动总是伴随于学生的科学探究实践。三下《声音的产生》一课，教材引导学生体验并描述物体发声时的状态，通过“一手压住尺子，另一手弹拨”“把气球挂在正在发 声的音箱前方（观察音箱发声时气球的状态）” “摸着喉咙，发出'啊……’的声音”“空瓶里放些泡沫屑，吹瓶口”“敲击音钹，然后轻轻按住”五 个活动，分析物体发出声音时有什么共同现象。在该探究活动中，学生在教师的引导下，先观察并描述（记录）物体发声时的现象，再分析、比较物体发声时的共同特征，进而得出结论“声音是由物体的振动产生的”。从科学探究角度看，学生经历了“搜集证据—处理信息—得出结论”的过程，其显性的探究活动是操作、观察、比较、描述，而内隐在活动中的是分析、比较、概括等思维活动。可见，科学探究活动的过程就是思维展开的过程，因此，教师要努力促使学生用自己的头脑，把科学探究活动中所呈现出的现象、事实、变化等，经过思维加工，形成自己的结论，而不是别人告知的知识。
这里要明确教学中几个重要概念的关系，包括：探究过程、探究活动、科学思维和科学概念。科学探究是科学学科重要的学习方式，新编教材在落实课标要求的基础上，提出了具有教材自身特色的科学探究流程，即“提出问题→作出假设→查阅文献→设计方案→搜集证据→处理信息→得出结论→分享交流”。在探究活动中，虽不用全面涵盖以上全部要素，也不一定全然按照其步骤进行，但该流程为学生科学认知活动提供了一个基本结构。围绕着这个基本结构的是看得见的实践活动，如被称为过程技能的观察、实验、操作等，而为这些实践活动赋予“科学味道”“科学学科特质”的是看不见的思维活动，经由思维活动，学生获得概念性的认识而不是未经思维处理的事实、信息。概括地说，探究过程是学生认知活动的结构主线，附在主线上的是动手的实践与动脑的思维，目的是让学生在处理信息后进行概念转化、概念获得与概念发展。没有过程结构，科学探究会凌乱低效；没有动手实践，科学探究会无从依托；没有动脑思维，科学探究会有形无神。
二、在科学探究中教会学生如何思考
新编教材注重教会学生如何思考。如教材在专项学习“像科学家那样……”的“提出问题”中，一、二年级要求学生要多提“谁、什么、怎么样、什么样、哪里”等问题，教会学生提问。因果推断是科学探究中理性思维的典型行为，在三年级的专项学习中，教材提醒学生在“作出假设”时用“如果……就会……”的句式进行表达，通过这样的话语结构，导引学生的逻辑推理活动。在文本上，教材更多地采取“比较西红柿花与黄瓜花有什么不同”“为什么暖气片都安装在房间的低处？为什么冷藏柜可以不加盖子？”这些引导探究活动与思考活动的话语，尽可能避免直接给出结论。这些例子反映了教材希望学生发展关于思维的程序性知识。
陈述性知识是“知道是什么”的知识，指那些静态的、不变的事实信息，例如科学知识与科学概念，它们是可描述的。程序性知识是“知道怎么办”的知识，是一套办事的操作步骤，上文的科学探究流程，就是一种程序性知识。怎么提出问题，怎么对两种事物进行比较分析，如何在比较分析的基础上进行归纳，如何依据所获得的证据对自己的观点进行解释，以及如何针对别人的观点提出有理有据的质疑等等，也蕴含着一定的程序性知识。在科学教学中，关于思维的程序性知识不是把如何思维告诉学生，而是让学生亲历思维活动。教师只要善于分析教材文本的留白部分，就一定能发现这些留白通常暗含着促进学生运用分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法的机会。通过激发学生亲历及反复尝试以上思维实践，再加上教师对方法、程序的有意识点拨指导，学生的思维能力自然会得到提升。
当然，教会学生思考与概念发展层次及学习进阶相关联。在教学中，教师必须把握儿童认知规律，在不同年段循序渐进、各有侧重地发展其科学思维。
三、让学生的思维活动真正发生
曾有专家认为发展思维的任务已经包含在知识教学中了，用不着在知识和技能教学之外另提发展思维的任务。认同该观点的教师，自然很难会对如何促进学生真正开展思维活动进行有意识的教学设计和安排。在课标的导引下，我们知道，忽略思维参与的知识教学，难以达到知识的有意义组织和深层次理解，概念性认识也无从谈起。课堂教学如果只满足于探究活动的完成和结论的得出，那学生只可能获得肤浅的活动经验和大量的事实信息。鉴于此，教学中， 教师要努力设计每一个学生思维都能参与的科学探究活动。用好新编教材，让学生的思维活动真正发生，可以从以下几个方面着手。
第一，用好教材创设的教学情境。科学课以自然界中的事物及其运动变化为学习对象，小学生的科学学习更与具体直观的自然事物密不可分。好的教学情境，能唤醒学生对生活经验的回忆，能拉近学生与所要探究事物、现象的距离，能将问题与解决问题所需要的信息蕴含其中，并支持学生开展持续的探究活动。新编教材图片多，这些图片一般呈现一个自然场景，或提供一组包含相关信息的材料，或一个引发思考的实验现象等。教师应避免简单地将教材呈现的情境作为一般性的信息资料一带而过，要让学生充分分析情境，了解他们与情境有关的先前的经验，激发他们的问题意识，从而为进一步发现问题、搜集信息及思维加工提供支撑。当然，作为纸质媒介，教材能够呈现教学情境的方式仅限于图片与文字，如果教师能够在教材的引导下，创设更加直观的学习情境则更为理想。但是，有些教学设计，在没有领会教材意图的情况下，仅从是不是更生动、更有趣、更丰富的角度出发，创设脱离探究活动本身意旨的所谓“好玩的”情境，就会事倍功半，甚至会对探究活动的科学性带来干扰。
第二，把握教材中问题的指向，将学生思维引向深入。新编教材文字少、问题少，但是这些问题大多是指向探究活动核心的关键问题，且大多是指向深度思维的问题，学生要经过思维加工才能回答。如仔细观察土壤的表层和下层， 你发现有什么不同？这一问题需要学生在对比观察的基础上，进行分析、比较，并较为全面地描述表达。这就需要教师引导学生进行细致的科学观察，要求他们进行比较和分析，然后尽可能多地将其不同之处一一列出。再如：这两盆植物的长势有什么不同？可能和土壤有什么关系？ 这时学生不仅要观察、比较和描述，更要进行有依据的猜想和假设。有些问题看似简单，答案也比较直观，教师应要求学生尽可能清晰、完整、有条理地回答，而不要急于通过若干个学生碎片化的答问，拼成一个所谓的完整的结论。
第三，为教材中的探究活动补白，给思维更多时间。前文笔者提到新编教材通常在提出问题之后仅用图片呈现探究活动的要点，较少给出结论。这是因为编写者希望学生自主地参与到学习中去，于是就在探究过程和思维主线上“留白”。教师要看到“教材背后去”，分析学生亲历这个探究活动需要哪些过程性的技能，要通过何种思维方法才能得出结论，进而通过自主学习、合作学习等活动，把每一个学生卷入探究历程中去，让每一个学生动手实践、动脑思考以及有机会表达，这就是应有的补白。教材在呈现探究活动时，常会通过简介探究步骤、图示探究行为、旁白探究要点等，提示学生进行探究活动时教师可采取的教学策略和步骤，教学中教师应着力落实。
第四，重视课外拓展活动。教材中的课文， 很多时候以一个拓展性活动结束。如“我们可以把活动大体分为这几类：
科学探究活动。探究活动按年段螺旋上升， 低年级安排的多为通过直接观察就能获得答案的探究，如麻雀是如何走路的；中年级安排的多为通过实验找答案的探究，如纯水和盐水蒸发快慢的比较；高年级增加了通过查找资料找答案的探究，如本地气候是否有变暖的趋势等。
研究性游戏。这是让儿童在游戏中有所发现的活动。如在斜坡上滚小球、玩泥巴、我演你猜等活动都属于研究性游戏。
模拟活动。一些涉及宏观自然现象的知识或抽象的概念儿童很难理解，运用类比、模拟活动可以有效解决这些难题。如用手电光在天花板模拟星空，用沙盘模拟地形，用生态瓶模拟自然界的生态，用“解暗箱”模拟科学家在探究过程中遇到的意见分歧……
科学阅读活动。新编教材的科学阅读不仅呈同长度的塑料管，试着合奏一段乐曲”“在藏羚羊迁徙必经之路规划修建一条铁路，你如何评估铁路的修建方案”这样的拓展性活动，能起到对所学知识进行拓展运用的作用，而从发展学生思维的角度来看，一方面，通过课堂教学中的探究，学生获得知识，但知识要真正内化为可以迁移的科学概念，必须经历在真实情境中解决问题的过程，使得学生在杜威所说的“自觉地理解共同因素”中发挥思维的加工作用，实现能够迁移的目的。另一方面，课堂教学中的探究学习更多的是循着某个步骤进行发现与验证的过程，更多的是运用逻辑推理来获得知识概念。而在拓展性活动中，更能容纳不同学生解决问题的独特思路、方法，更能为学生创造性思维的发展提供更多的机会。现阅读材料，还增加了对阅读材料的信息加工活动，如在提供三篇化石资料后，提出的信息加工活动是找出上述科学假说得以成立的证据。
除了上述活动，还有教师熟悉的实地考察、养殖栽培等活动。之所以设计这么多活动，是因为我们认为，活动（经验）是课程设计、教材编写的有机组成部分。教师可以因地制宜地设计更合适的活动，而不可以不让儿童活动。
再理想的课程也要接受实践的检验，这里呈现的只是我们的设计理念和思路。我们期盼科学教师在教学实践中发现问题与不足，更期盼获得完善教材的高见。让我们共同努力，我们相信，新编教材没有最好，只有更好！
【参考文献】
［1］弗雷斯塔·W.帕克，格伦·哈斯.课程规划——当代之取向［M］.谢登斌，俞红珍，等，译.杭州：浙江教育出版社，2004：6.