聚焦学生思维能力发展的小学科学实验教学策略

【摘要】实验教学是小学科学课程的重要构成部分，组织学生进行科学实验，对发展学生思维、强化学生能力有重要意义，因此教师需重视开展小学科学实验教学。文章立足小学科学实验教学过程，探究如何发展学生的思维能力，并提出设计实验问题、明确实验思路、巧妙引导质疑、组织自主实验、迁移生活思考五方面的教学策略，旨在让学生的探究思维、逻辑思维、批判思维、创造思维、应用思维获得全面发展，真正强化科学实验素养。

【关键词】思维能力；小学科学；实验教学

作者简介：杨朱艳（1985—），女，浙江省海宁市钱塘实验小学教育集团。

在小学阶段的科学实验教学中，教师的教学重点不仅在于将科学实验知识传授给学生，还要让学生具备在生活实践中运用知识的能力，这样才能体现科学实验教学的效用。但在小学科学课堂上，部分教师重视讲授基础的科学知识，而忽视引导学生进行科学实验，导致学生实验能力较弱、思维能力不强，进而影响了促进学生思维发展的教学目标。对此，教师应调整教学重点，聚焦学生思维能力发展，合理设计科学实验教学策略。

一、设计实验问题，激活探究思维

探究思维是一种对问题不断进行质疑、探索和深化的思维方式，不同于一般的思维，它能产生新颖的、不同见解的思维成果。探究思维的核心在于通过主动参与和反思性学习，培养学生的科研能力、科学态度和品行［1］。基于此，在科学实验中，教师可采取设计实验问题的方式，引导学生进行实验探究，让学生在探究中获取知识、理解知识、内化知识，从而达到激活学生探究思维的目的。

以教科版小学科学六年级上册“微小世界”中的第2课“怎样放得更大”为例。在此次实验教学中，教师引导学生将注意力集中到“如何利用有限放大倍数的凸透镜将物体的图像放得更大”这一核心主题上，并以设计实验问题的方式，引导学生进行探究思考。具体而言，教师可设计两个实验问题：怎样才能把物体的图像放得更大？若是将两个放大镜组合在一起，是否能增加放大倍数？在探究时，教师让学生先用一个凸透镜尝试放大教材中的文字，并在保证字体清晰的前提下，了解单一凸透镜能将字体放多大，而后再尝试探究若是将两个凸透镜放在一起，放大文字，又能将文字放大多少。

在进行实验操作时，学生按照教材提示，将两个放大镜一上一下平行放置，并通过移动下方放大镜的方式，观察教材中的字是否被放大。在此过程中，学生会发现两个放大镜间距离的不同，放大的字也存在不同，而经过实验测试，能确定两个放大镜在保持某一距离时，能将教材文字放到最大。这样，学生便得到了简易的放大装置。在完成探究学习后，教师继续提出实验问题：用你们制作的简易版放大镜，能否看到病毒、细菌等微生物？若是想看到这些物质，应该使用哪种实验器材？由此，引发学生对显微镜的探索，让学生具体思考显微镜的组成，以及凸透镜在显微镜构成中的重要性。在探究显微镜的过程中，学生可重点思考带有凸透镜的结构，如目镜、物镜，进而关联思考：自制的组合凸透镜相当于显微镜中的一部分。其中，位于上方且靠近眼睛的凸透镜相当于显微镜中的目镜，而位于下方且远离眼睛的凸透镜相当于显微镜中的物镜。

二、明确实验思路，形成逻辑思维

逻辑思维是一种理性活动，指通过分析、推理和判断来得出正确结论的思维方式。逻辑思维是将感性认识阶段获得的信息材料抽象成概念，并运用这些概念进行判断和推理，从而产生新的认识［2］。逻辑思维具有规范、严密、确定和可重复的特点，是人们在认识事物过程中借助于概念、判断、推理等思维形式来反映客观现实的过程。在小学科学实验课堂上，教师可通过明确实验思路的方式，推动学生形成严密的逻辑思维。

以教科版小学科学六年级上册“微小世界”中的第4课“观察洋葱表皮细胞”为例。在此次实验教学中，教师需要引导学生明确两个实验思路：制作洋葱表皮玻片标本的实验思路、使用显微镜观察细胞结构的实验思路。只有掌握了这两个实验思路，学生才能全面掌握本次实验课程的知识内容，且经历按思路步骤实际操作的过程，学生才能逐渐形成有先后顺序、理解前后关联的逻辑思维。比如，教师帮助学生对制作洋葱表皮玻片标本的实验思路做了如下明确（见表1）。

为了让学生有实际的制作感受，真正建立逻辑思维，教师可以邀请两到三名学生到讲台上进行玻片标本的制作操作。这一过程能让学生更深入地认知制作过程，且准确把握每一制作细节，有助于学生建立有条理、有逻辑的实验意识。

三、巧妙引导质疑，锻炼批判思维

批判思维是一种理性的、反思的思考方式，其涉及对信息的解释、分析、评估和推断，以形成合理的判断和决策［3］。该思维方式强调逻辑推理、质疑假设、客观评估信息，并在解决问题和做出决策时，保持开放和公正的态度。批判思维是学生必备的素养之一，也是学生是否具备独立思想的重要体现。在科学实验教学中，教师可采取巧妙引导质疑的方式，让学生发现问题的矛盾点，并让学生在探寻矛盾解法的过程中，有效锻炼批判思维。

以教科版小学科学六年级上册“地球的运动”中的第2课“昼夜交替现象”为例。在此次实验教学中，教师应带领学生完成三部分科学知识的学习：昼夜交替如何产生、昼夜交替假说、昼夜交替的模拟。比如，教师在组织学生学习“昼夜交替假说”时，应让学生根据自己的预习，提出对昼夜交替的质疑。在学生提出的质疑中，教师归纳出两个具有思考价值的问题：为什么会产生昼夜交替？它的出现与什么有关？接着，教师为学生准备白炽灯、小地球仪等工具，让学生以实验操作的形式获得质疑的答案。在操作中，学生会发现当白炽灯照在固定的地球仪上时，便会出现一面为“昼”、一面为“夜”的情况，但这并未达到充分理解昼夜交替现象的要求。接着，学生继续提出自己的质疑：是否可以在地球仪上放置一个物品，以该物品的反复出现来表示昼夜交替呢？为了让质疑的内容得到验证，学生在地球仪上放置了一枚大头针。这样，当大头针转到有白炽灯的一侧时，此时大头针所在的地球仪位置是白昼，而地球仪上没有大头针的区域便是黑夜。由此，学生便能做到准确理解昼夜交替现象。

除此之外，教师还可继续引导学生对昼夜交替进行质疑思考，如有的学生提出质疑：“除了地球自转情况，是否还有其他情况也会出现昼夜交替现象？”对此，学生需要将太阳的运动情况与地球的运动情况进行一一匹配，以此完成对质疑的探索（如图1）。

四、组织自主实验，培养创造思维

创造思维是一种新颖且有价值的思维活动，具有高度的机动性和坚持性，能打破常规解决问题的方式，以重新组合既定的感觉体验，探索规律，并得到新的思维成果［4］。对小学生而言，创造思维应体现在具有自己个性的思考，且针对同一问题，能探索出不同解决问题的方法。教师在组织学生进行科学实验学习时，可通过提供自主完成实验的机会，让学生自主探究、自主解决问题，进而培养学生的创造思维。

以教科版小学科学六年级上册“地球的运动”中的第5课“影长的四季变化”为例。在自主实验中，学生应根据以往参与实验的经验，对自己的实验进行流程规划。为了使实验流程更完善、规范，且无遗漏，学生可使用表格整理自己的实验思路，以发展自己的创造思维（见表2）。

在上述实验中，为了保证实验过程的流畅性，学生应通过自己的搜集、整理，了解一天中影子长度的变化规律、掌握有关四季变化的基本概念，以及影长随季节变化的规律等，这些知识是学生顺利完成自主实验的重要基础。同时，在实验中出现问题时，学生也需立足实验过程进行思考，寻找出现问题的原因，这样才能充分锻炼自主思考能力、自主实验能力，从而推动创造思维进步。

五、迁移生活思考，发展应用思维

应用思维是指在现实情境中将知识和技能进行实际应用的过程。具体来说，应用思维需要学生运用已有的知识储备，找到解决问题的特定方案，且该思维方式强调将理论知识应用于解决实际问题［5］。基于此，教师在组织学生进行科学实验学习时，应采取关联生活实际的方式，让学生使用课程知识迁移思考生活内容，以此发展学生的应用思维。

以教科版小学科学六年级上册“工具与技术”中的第2课“斜面”为例。在实验教学中，教师需要让学生掌握两方面的斜面知识：第一，搭建斜面并研究斜面的省力作用；第二，通过模拟测评的方式研究并体会斜面的省力作用。在进行实验教学时，教师为学生展示了生活中斜面的应用，如刀刃、螺丝钉、自动扶梯、斜面传送带等，并引导学生思考斜面为这些事物带来了怎样的使用便利？如刀刃可以让切割更容易，螺丝钉的螺纹是斜面设计，更易于拧到物体中。在初步思考后，教师引导学生学习并思考斜面的应用原理：主要基于力学中的力的分解和重力作用。斜面通过改变物体提升的方向和路径，使得物体在提升过程中所需的力减小，从而达到省力的效果。

经过上述基础内容的学习，学生能做到基本掌握有关斜面的知识。对此，教师应进一步引导学生进行迁移思考，并设计实验探究任务，让学生具体探索斜面在生活中的应用。具体而言，教师让学生结合教材内容，通过设计滑道的方式，探索古人是如何搬运物品的。在实际操作中，学生需要准备好塑料槽和塑料板用于搭建斜面滑道，同时设计斜面滑道。在制作完成后，学生可使用木块、小球、水等测试斜面滑道，若是测试物能顺利从高处滑向低处，则说明斜面滑道制作成功。这样，学生在回顾理解教师提出的生活实例时，便能做到有效地迁移思考，且学生也能将斜面知识运用到生活中。

结语

综上，在小学科学实验教学中，教师要想切实发展学生的思维能力，便需要将实验教学与学生思维进行紧密结合，并通过设计不同的实验教学内容，发展学生的不同思维。在科学教学中，教师应充分认识到实验是引导学生探索知识、发展学生思维能力的重要途径，且任何课程形式都无法替代实验教学。只有这样，教师才能充分发挥实验教学效用，让学生的思维能力在实验教学中得到全面发展。

【参考文献】

［1］梁颖.探究性实验教学对小学生科学思维能力的培养［J］.亚太教育，2023（22）：163-165.

［2］张帝平.基于科学思维能力培养的小学科学实验教学策略探究［J］.基础教育论坛，2023（16）：81-83.

［3］拾霁.浅谈高阶思维能力在小学科学教学中的培养［J］.新智慧，2023（19）：126-128.

［4］何飞飞.在小学科学探究活动中培养学生思维能力的策略研究［J］.天天爱科学（教育前沿），2023（5）：73-75.

［5］金飞.小学科学思维能力培养策略探究［J］.文理导航（上旬），2022（2）：85-87.