小學生科學思維能力培養策略探究

摘要：在小學階段，培養學生的科學思維能力對于學生的未來發展具有重要意義。本文從以進階學習方式培養模型建構能力、以基于問題的項目式學習培養推理論證能力、以跨學科學習理念培養創新思維能力3個方面，提出培養學生科學思維能力的有效策略。這些策略旨在通過跨學科學習，全面提升小學生的科學思維能力，為其未來的學習和生活打下堅實基礎。

關鍵詞：跨學科學習理念；小學生；科學思維能力；培養策略

科學思維能力是小學科學教育的重點，也是小學生全面發展的重要組成部分，對于學生未來的學習和生活具有深遠影響。進階學習方式、項目式學習和跨學科學習理念為培養小學生的科學思維能力提供了新的思路。

采用進階學習方式，培養學生的模型建構能力

在小學科學課程中，模型建構能力作為科學思維的重要組成部分，對于學生理解科學概念、解決科學問題具有重要意義。進階學習方式以學生已有的知識和經驗為基礎，通過一系列有序的學習階段，引導學生從簡單到復雜、從低層次到高層次逐步掌握知識和技能，可以有效培養學生的模型建構能力。

第一，明確目標定位。教師要對新課標進行分析，將小學生的模型建構能力發展分為感知階段、初步建構階段和綜合應用階段。按照學習進階原理，教師應按照低、中、高三個學段的不同發展水平，對學生的模型建構能力培養提出具體要求。以“植物的生長過程”為例，低學段（一至二年級）學生的模型建構能力體現為實物表征方面能用實物代表階段并排序、簡單解釋；繪畫表達方面能畫出體現階段順序的圖并簡單描述。中學段（三至四年級）學生的模型建構能力體現為能構建概念模型描述植物生長過程并解釋元素關系，還能構建簡單系統模型對植物與生長環境進行展示，并體現二者之間的簡單變量影響。高學段（五至六年級）學生的模型建構能力體現為構建復雜系統模型反映要素動態關系并能詳細解釋分析，還能對模型進行優化創新，考慮更多因素并融入創新想法。

第二，基于進階學習進行教學設計。不同學段的學生在研究相同問題、項目或主題時，對學習目標的要求要存在差異。首先，教師同時向低、中、高學段的學生布置同一項目。在針對該項目進行教學設計時，著重依據不同學段學生的認知水平和學習能力，合理規劃教學內容與重點，保證教學的有效性和吸引力。以“植物的生長過程”為例，低學段的教學重點是認識植物生長過程的基本模型，中學段的教學重點在于構建簡單的植物生長過程模型，高學段則著重構建復雜的植物生長過程模型以及進行模型應用與問題解決。教師應該根據學生的實際情況，靈活調整教學內容和方法，以滿足不同學生的學習需求。同時，通過多樣化的教學活動，如實驗、討論、小組合作等，激發學生的學習興趣，培養學生的實踐能力。教師按照計劃課時完成項目教學后，分別收集各學段學生的模型作品。

第三，制定進階評價方案。教師以考查學生的模型建構能力為核心確定評價目標，根據學生的學習階段制定相應評價指標，如模型的直觀性、科學性、系統性，以及學生對相關知識的理解、在模型建構過程中的參與度、創新性和合作交流能力等。在教學活動中，教師要深入探究學生作品，剖析其中隱含的學生思想、創意和體驗，避免隨意給學生作品打分和簡單排序等功利性行為，為推動學生更好地成長提供有力依據。[1]同時引導學生自我評價和相互評價。

此外，學校可將展覽區按照低、中、高三個學段劃分為不同區域，以進行學生模型作品展示。在各個學段的作品當中分別選出優秀作品，讓學生對自己的模型進行介紹。各學段的學生可以通過模型作品展覽，直觀地感受針對同一主題不同學段的理解與呈現方式。低學段學生可從其他學段學生優秀作品中獲取靈感，為提升模型建構能力打好基礎；中學段學生觀看低學段學生作品可回顧學習歷程，觀看高學段學生作品能找到方向；高學段學生看低、中學段學生作品能明確知識構建過程。這種跨學段的展覽與交流，構建了一個良性的學習生態系統，每個學段的學生都能在其中找到自己的位置，獲得成長的動力，同時也為整個小學科學教育注入新的活力，進一步推動學生科學素養的全面發展。

基于問題的項目式學習，培養學生的推理論證能力

推理論證能力是科學思維的重要組成部分。它包括提出合理假設、收集證據、分析數據、構建邏輯關系以及得出結論等方面。基于問題的項目式學習是一種以問題為導向，引導學生通過項目設計、實施、評估等環節進行學習的教學方法。它以真實情境中的問題為驅動，讓學生在自主探究和合作交流中尋求解決方案，強調學生在解決實際問題的過程中構建知識體系，有助于提高學生的推理論證能力。

首先，教師要精心設計問題情境，促使學生推理。精心構建問題情境是培養小學生推理論證能力的關鍵起始點，教師要按照小學科學課程標準并結合學生認知水平來設計問題情境。可以選擇源于生活現象且與知識相關的情境提問，問題要具有層次性和開放性，讓不同層次學生能從不同方面思考。為了讓學生更好理解原理，教師可設計實踐與趣味兼具的觀察實驗活動。

其次，教師要合理規劃項目任務，引導學生推理。項目任務在項目式學習中居核心地位，合理規劃對培養小學生推理論證能力意義重大。好的項目任務要有明確目標、可行步驟和適度挑戰性，以激發探索和創新精神。教師依據教學目標和學生認知特點設計任務，學生通過完成項目任務，可以在解決問題的過程中，通過親身實踐學會科學推理。

再次，教師要有效組織合作學習，促進學生多元推理與論證。項目式學習以小組合作形式開展，是小學生多元推理與論證的良好平臺。組織合作學習時，教師要合理分組，小組應包含不同能力和知識背景的學生，有擅長觀察、資料收集或邏輯分析的。小組合作時，教師要引導明確分工，同時鼓勵學生積極交流、尊重他人觀點共同構建推理思路。學生通過小組討論交流分享觀察結果和推理思路，協商達成共識。這種合作學習促進知識共享、思維碰撞，培養團隊協作和溝通能力，推動多元推理論證能力提升。

最后，教師要引導深度反思，強化學生推理論證能力。教師在項目結束后通過提問、小組討論等方式引導學生深度反思。教師可以引導學生回顧任務過程中遇到的問題，并鼓勵學生思考如何調整思路進行解決。這些問題可以促使學生回顧總結，從而幫助學生鞏固知識，提升元認知能力，不斷提高推理論證水平。

應用跨學科學習理念，培養學生的創新思維能力

跨學科理念的出現為創新思維能力的培養提供了新的視角和途徑。跨學科學習能拓寬學生的知識視野，讓學生跳出單一學科的束縛，廣泛涉獵多領域知識，為創新積累豐富素材。同時，還能使學生整合不同學科知識，多角度思考問題，這是形成創新思維的關鍵。此外，跨學科學習可以激發學生的學習興趣與主動性，為學生創新思維的產生創造良好條件。

整合多學科知識，構建跨學科課程內容。首先，教師要深入研究小學科學教材，挖掘其中蘊含的跨學科知識點。如在“聲音的傳播”教學中，可挖掘出與物理學科相關的聲波原理，與數學學科相關的聲音傳播速度計算，與音樂學科相關的聲音的高低、強弱與音樂節奏、旋律的聯系等。教師可以將這些跨學科知識點進行梳理整合，形成系統的教學內容，引導學生從多學科角度理解聲音傳播現象，激發學生創新思維。其次，學校可組織教師團隊開發跨學科校本課程，以科學課程為核心，融合語文、數學、藝術、信息技術等多學科內容。例如開發“探索自然奧秘”校本課程，在課程中設置以下學習模塊：科學與語文相結合的“觀察動植物習性并撰寫科學報告”模塊、科學與數學相結合的“統計自然現象數據并繪制圖表”模塊、科學與美術相結合的“用繪畫或攝影記錄自然之美”模塊，以及科學與信息技術相結合的“利用信息技術制作自然科普小視頻”模塊。學生在系統學習校本課程的過程中，能夠全面提升跨學科素養與創新思維能力。

創設多元情境，激發學生跨學科創新思維。在小學科學教學情境創設方面，要積極創設具體學習情境，只有當學生切身體驗到學習內容對自身真實生活的意義，并且感受到問題是自己當下想要知道的，他們才會積極地投入到學習和探究之中。因此，教師要創設與生活密切相關的學習情境，用生活中真實的問題激發學生的學習興趣與創新思維，引導學生進行跨學科思考與探究。例如在教學“摩擦力”時，教師創設“如何讓鞋子在不同路面防滑”的生活情境，學生可以結合科學知識分析摩擦力大小與路面、鞋底材質的關系，結合美術設計改進鞋底花紋，結合數學計算測試不同設計的鞋子的防滑效果等。

加強教師跨學科培訓，提升教師跨學科教學能力。學校應組織教師參加跨學科知識培訓，邀請語文、數學、藝術等學科專家為科學教師授課，拓寬科學教師的知識視野，使其了解不同學科的知識體系、教學方法與學科前沿動態。同時，學校應建立教師跨學科教學交流平臺，定期組織科學教師與其他學科教師進行教學研討、觀摩教學、跨學科同課異構等活動，引導教師們分享跨學科教學經驗與心得，互相學習借鑒，提升跨學科教學能力，從而更好地在科學教學中培養學生的創新思維能力。

通過上述策略，教師可以有效提升小學科學教學質量，促進學生創新思維能力的發展。小學教育工作者應積極探索跨學科教學實踐，為培養具有創新精神和綜合素養的新時代人才奠定堅實基礎。

? 本文系吉林省教育科學“十四五”規劃2023年度一般課題“跨學科學習理念下小學生科學思維能力培養策略研究”（課題批準號：GH23587）的階段性成果。

參考文獻：

[1]劉玲.跨學科實踐活動的設計與實施[M].北京：教育科學出版社.2023.

[作者金香玉系東北朝鮮民族教育科學研究所（延邊教育科學研究所）高級教師，俞永虎系東北朝鮮民族教育科學研究所（延邊教育科學研究所）正高級教師]

責任編輯：單笑斐