小学科学教学中培养学生科学思维的策略

随着《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）的深入推进，核心素养的培育已成为教育的重要目标。小学科学核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任。在小学科学教学中，科学思维的培养是实现核心素养提升的关键。科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，主要包括模型建构、推理论证、创新思维等。

小学科学作为一门综合性课程，旨在通过科学实验、观察、探究等活动，培养学生的科学兴趣和核心素养。核心素养与科学思维之间存在着紧密联系。核心素养的培育需要科学思维的支撑，而科学思维的培养又是核心素养提升的重要途径。核心素养的培育不仅强调学生掌握基础知识和技能，还关注学生的综合素质和创新能力。科学思维作为一种重要的思维方式，能够帮助学生形成批判性思维、问题解决能力和创新能力，从而为实现核心素养培育目标提供有力支撑。在小学科学教学中，教师应将科学思维的培养贯穿教学始终。然而，在实际教学中，部分学生对科学学习缺乏兴趣，难以形成系统的科学思维。因此，教师要探索新的教学策略，以培养学生的科学思维，提高学生的科学核心素养。

一、创设教学情境，激发探究兴趣

在小学科学教学中，教师可以通过创设问题情境来激发学生的探究兴趣。教师也可以通过引导学生观察、思考、提出问题，让学生主动参与到科学探究过程中。教师还可以通过设置悬念、引入趣味元素等方式来增强科学课的吸引力，提高学生的学习兴趣和积极性。以教科版二年级科学下册“磁铁怎样吸引物体”为例，以下为课堂教学的具体步骤。

第一步，魔术导入，激发兴趣。教师可以先展示一个小魔术，如将一把铁钥匙“粘”在一张纸上，不使用任何黏合剂。学生看到这一现象时，会产生好奇和疑问。这时，教师可以让学生进行小组探究，鼓励学生积极发表自己的看法，随后揭示魔术的真相。教师通过创设魔术情境激发学生的探究欲，顺利引出本堂课的研究对象——神奇的磁铁。

第二步，游戏体验，引发思考。教师可以组织一个“钓鱼比赛”的游戏，在课前准备带有磁铁的“钓竿”和带有曲别针的“鱼”，然后让学生分组比赛。游戏结束后，教师让学生观察并比较不同小组钓到的“鱼”的数量，思考为什么有的小组钓得多，有的小组钓得少。通过游戏体验，学生能够在实践中发现问题、质疑，并尝试寻找答案，从而激发探究兴趣。

第三步，实物展示，引导探究。教师可以通过展示不同形状和大小的磁铁，以及一系列不同材质的物体，如铜钥匙、铁钥匙、铁钉、回形针、铝片等，进一步引导学生探究磁铁吸引物体的原理。然后，教师提问：“磁铁除了能吸引铁制的物体，还能吸引哪些物体？”引导学生通过实验来探究这个问题。学生利用教师提供的材料进行实验，观察并记录磁铁能吸引哪些物体。通过实物展示和实验探究，学生能够亲身体验磁铁的吸力，并尝试归纳出磁铁能吸引哪些物体，培养观察能力和分析能力。拓展环节，教师可以设计找水中的回形针的活动。通过找回形针的活动，教师既能培养学生运用科学知识解决生活问题的能力，又能培养学生乐于助人的精神，还能培养学生必备的生活技能和社会责任感。

第四步，归纳总结，深化理解。实验结束后，教师引导学生根据实验结果进行归纳和总结，并尝试用自己的语言来表述，让学生更深入地理解磁铁的吸力原理，培养归纳总结和表达的能力。

本节课涉及物质科学领域。教师组织学生通过观察、描述常见力的基本特征，发现生活中常见的力现象，总结出不同形式的力以及力的作用。以“玩转小车”为关键线索，教师引导学生经历“提出问题—思考问题—解决问题”三大步骤，激发学生学习科学的兴趣，将理论知识与实际问题相结合，确保学生能顺利完成科学探究任务。通过上述问题情境的创设，教师可以激发学生的探究兴趣，培养学生的科学思维，提升学生的核心素养。

二、注重实践操作，培养实验能力

小学科学教学要注重实践操作，通过实验活动可以培养学生的实验能力和科学思维。实验设计中首要关注点为实验的科学性，即实验设计必须严格遵循科学原理，以此确保实验结果的准确性与可靠性。与此同时，创新性是这一设计的核心要素，它要求实验内容、方法或者所使用的器材具备新颖性。此外，实验设计应充分考量学生的操作能力和认知水平，确保实验过程易于实施，使学生在动手实践中深入领会科学知识，提升解决实际问题的能力。

以教科版三年级科学下册第二单元“蚕的一生”教学为例，本课内容要求学生通过亲手饲养蚕，观察并记录蚕的生长过程，了解蚕的外形特征、生长条件和生命循环，以此学习生物的生长过程，并体悟生命的可贵。基于STEAM教育理念，教师需要先设定科学的教学目标，包括了解蚕的生长过程、亲历蚕的养殖、为蚕布置适宜的生长环境、体悟生命的珍贵、运用数据绘制图表记录蚕的生长变化五个目标。具体的实践操作活动设计如下。

第一步，教师可以利用与蚕相关的诗歌创设教学情境，揭示教学课题，充分调动学生的已有认知，激发学生的学习兴趣。

第二步，教师利用多媒体播放蚕的生长和养殖的相关视频，让学生观察蚕的生长环境，以及蚕卵的颜色、形状、大小，启发学生思考为什么蚕卵的颜色有区别，揭示蚕卵的颜色会跟随孵化的阶段而变化，同时培养学生观察和记录信息的能力。

第三步，教师带领学生一起为蚕宝宝搭建一个“家”。在此之前，教师要先引导学生利用互联网、图书馆等途径自行学习蚕的生长条件和生长过程，同时进行小组讨论，探讨对于“家”的设计方案。在学生设计时，教师要提醒学生注意材料的选择和环境的搭建要便于观察和记录。

第四步，在“家”搭建完成后，教师安排学生进行定期观察，在观察过程中可以采用拍照、录像、文字撰写等方式记录蚕在各个生长阶段的形态特征、生长环境等。

第五步，在蚕卵完整的生命周期结束后，教师应带领学生进行整理、思考和交流，引导学生总结、整理整个实践过程，思考什么样的环境才是最适宜蚕生长发育的环境。教师通过问题引导的方式让学生思考蚕的生长过程与其他动物是否有相似之处，并让学生认识到每种生命的诞生和成长都与周围的环境密切相关，且每种生命的存在都是可贵的，也都有其存在的价值与意义。

这堂课教师重视科学实验能力的训练，并结合中国悠久的蚕桑文化，把中华优秀传统文化、丝绸之路的知识带进课堂，让学生开阔了眼界，有机渗透了德育。这堂课不仅培养了学生的动手实践能力，引导学生养成耐心细致的科学态度和精神，还增强了学生的主观创造和科学创新意识。实践操作能够让学生在动手的过程中感受到科学的魅力，这种学习方式更能激发学生的好奇心和探索欲，培养学生的科学思维和探究精神。

三、鼓励讨论交流，促进思维碰撞

在小学科学教学中，学生需要学会与他人合作、共同解决问题。讨论是一种合作学习的方式，可以让学生在交流中学会倾听、表达、协商等沟通技巧，培养合作精神和团队意识。在讨论中，学生需要不断提出新的想法和观点，对已有的知识进行质疑和挑战，这有助于培养学生的创新思维。学生在思维碰撞与智慧交融中建构科学概念与科学认知，通过小组讨论、辩论等多种形式，可以充分表达自己的观点和看法，也可以从他人的观点中获得新的启示，不仅有助于提高科学思维和创新能力，还有助于培养团队合作精神。

以教科版三年级科学下册“月相变化的规律”课堂教学为例，教师可以先进行情境创设，通过播放一段关于月相变化的视频或展示一系列月相图片，为学生创设引人入胜的情境。在此基础上，教师提出问题，如“你们观察到月相有哪些变化？为什么会有这些变化？”引导学生观察和思考。接下来，教师将学生分成若干小组，让每个小组围绕月相变化的规律和原因展开讨论。学生在小组内分享自己观察到的现象、提出假设以及可能的解释。在此过程中，学生之间会相互质疑、补充和启发，形成思维的碰撞。讨论结束后，各小组展示讨论结果，其他小组提问、补充或提出不同观点，形成课堂内的互动交流。教师在此过程中应鼓励学生积极发言、勇于表达，同时给予适当的引导和评价。

教师可以利用教具进行月相变化的实验演示，让学生直观感受太阳、地球和月球的相对位置关系，引导学生将实验结果与理论知识相结合，加深学生对月相变化规律的理解。在学生理解月相变化规律的基础上，教师引导学生进行思维拓展和延伸。例如，教师可以提出“月相变化对地球生活有哪些影响”等问题，引导学生思考月相变化与地球生活的联系。

思维碰撞的过程能够让学生学会如何理性看待问题、如何客观评价他人的观点，逐渐培养学生的科学思维。这节课教学设计从“巧借游戏，初探规律”到“月相我来说”“规律我来猜”“规律我来证”“古诗中的月相”再到“课堂小结”，各个环节层层递进，逻辑清晰。“规律我来证”环节是亮点之一，教师可以组织学生开展模拟实验，让学生在观察模型、推测各部分代表意义以及动手操作的过程中，深入理解日、地、月三者位置与月相变化的相关性。学生通过模拟实验和对真实月相照片的观察，修正了自己的猜测，不仅对月相变化规律有了更清晰、准确的认识，还培养了观察、分析、归纳等科学探究能力，以及利用模型解释自然现象的科学思维。讨论交流活动提升了学生在面对挑战时的应变能力。面对实验中的困难和挑战，教师应成为学生的引导者和支持者，不能直接给出答案，而应鼓励学生采用“头脑风暴”等方法，集思广益，共同分析问题根源，探索多种解决方案。

四、融入生活实例，增强应用意识

小学科学教学应与生活实际相结合，可以通过融入生活实例来增强学生的应用意识。教师应引导学生关注身边的科学现象和问题，如气候变化、环境污染等，让学生运用所学的科学知识进行分析。科学知识与生活实践相结合的教学方式，有助于培养学生的科学兴趣和实践能力。要想科学实验与学生的实际生活联系起来，教师必须进行必要的信息搜集和方案设计，保证生活化科学实验的成功进行。在实验过程中，教师可以用提问的方式，引导学生对实验步骤、实验结果等进行观察和反思，从而提高学生的洞察力和探索能力，同时让学生在实验中养成良好的行为习惯，提高学生对实验的科学态度，提升学生发现问题、解决问题的能力，培养学生的观察力和探究能力。这是培养学生优良学习品质的关键，也能对学生科学核心素养的培养起到关键作用。

以教科版四年级科学上册“声音是怎样传播的”课堂教学为例，本节课采用“设疑—实验（观察）—思考—总结—应用”的教学方式，由浅入深、由简单到复杂，让学生在分组实验、观察和小组讨论中，获取声音在空气、固体、液体、物质中的传播效果等相关知识，理解声音是以波的形式向四面八方传播的。教师可以通过提问的方式引入课堂内容，如“我们每天都能听到各种各样的声音，同学们有没有想过这些声音是如何传播到我们耳朵里的呢？”接着，引入生活实例进一步讲解。

固体传声实例：教师可以让学生敲击桌子的一端，而另一名学生将耳朵贴在桌子的另一端，感受声音通过固体的传播。得出结论：声音通过桌子得到传播，说明声音能够在固体中传播。

液体传声实例：教师可以将一个能发声的物体放入密封的塑料袋中，然后将塑料袋浸入水中，学生将听到从水中传出的声音。得出结论：声音可以在液体中传播。

气体传声实例：教师可以利用由两个纸杯和一根拉紧的绳子组成的“电话”来演示声音通过绳子（固体）和空气（气体）的传播。教师引导学生观察实验操作步骤和现象，结合生活经验推断出：声音可以通过空气进行传播。

这节课以学生为主体，通过两次动手实验，让学生自主探究，并寻找结论。教学设计有层次、有深度。最后拓展环节中设置了“制作土电话”的活动，让学生从生活中寻找科学，把科学用于生活。要想将生活与科学探究相融合，教师可以让学生观察和探索科学原理，加深他们对知识的理解。生活实例和实验探究能够帮助学生更直观地理解声音在不同介质中传播的原理，激发学生对科学的学习兴趣。通过生活实例的引入，学生可以了解到科学知识在日常生活中的应用，应用意识的培养可以让学生更好地将所学知识应用到实际生活中。

五、引导推理论证，培养创新能力

著名特级教师章鼎儿老师曾经说过，走向科学探究活动的一个标志是“思维空间”，即科学教师在课堂教学中应给学生预留设计、思考、活动的空间。如“100毫升水能溶解多少克食盐”这样的活动，很多教师为了追求课堂教学效率，往往会呈现给学生各种形式和有层次的操作流程的指导，如导学单、微视频、演示实验，把活动压缩成了简单的活动操作与数字统计，培养的只是学生的阅读能力、视听能力、操作能力。试想一下，无论是加盐、搅拌、观察、记录，还是汇报，经过这样的过程，若思维深度不够，那学生的进阶又在哪里呢？科学思维又有多少长进呢？在小学科学教学中，培养学生的科学思维在于对事实和证据的尊重。因此，学生养成尊重事实和证据、求真务实的学习习惯，对培养科学思维至关重要。在实际教学中，教师应强调，学生回答问题时应确保每一个结论都基于可靠的事实和原理。教师可以通过多样化的教学情境和试题解析，用设问和追问引导学生深入思考“为什么”，并鼓励他们从事实和原理的角度出发进行分析。学生将逐渐形成科学思维，进而提高核心素养。教师可以引导学生质疑和审视已有的观点和理论，培养学生的批判性思维和辨别能力。在面对一些具有争议性的科学问题时，教师可以引导学生从不同角度进行思考和分析，让学生学会独立思考和判断。

以教科版五年级科学上册“光的反射现象”课堂教学为例，教师由盘山公路上如何看到拐弯车辆的问题引入课题，开门见山。之后，教师引导学生利用镜子和激光笔开展了一系列探究。这样就让光的反射现象更加可视化，让实验现象可留存，让学生印象更深刻。教学过程中，教师提前准备了一面镜子、一个手电筒或其他光源、一个可以展示光路轨迹的装置，让学生观察手电筒光照射到镜子上的反射现象，并记录反射光线的路径。

教师提问：“你们观察到了什么现象？光线是如何从镜子里反射出来的？”引导学生思考为什么光线会按照特定的角度反射。

学生A回答：“手电筒的光照到镜子上时，镜子那边出现了一个亮点，就像光被弹回来一样。”

学生B回答：“光线碰到镜子后，改变了方向，但仍然是直的。”

学生C回答：“我注意到，当光线以不同的角度照射到镜子上时，反射光线的角度也会不同。”

这节课教师通过将推理论证活动与游戏相结合的方式对实验进行了创新，将抽象的光学原理变得生动有趣，并解释这一原理在日常生活和科学实践中的应用。可见，教师在教学中应鼓励学生提出自己的假设和解释，逐渐建立对光的反射现象的正确理解，并提高他们的科学创新思维。

总之，核心素养视域下小学科学教学中科学思维的培养是一个长期的过程。无论是教材的选择、教学方法的实施，还是课堂活动的组织，教师都应该注重培养学生的科学思维。科学思维不仅关乎学生对科学知识的理解和掌握，还关系到他们未来面对问题时能否运用理性、批判和创新的方式去解决。教师可以采用多种策略培养学生的科学思维，关注学生的个体差异和学习需求，采用个性化的教学方式促进学生的全面发展，以真正实现小学科学核心素养的培育目标，为学生的未来发展奠定坚实的基础。

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