近幾十年來，我國的小學科學課程發生了巨大的變革。首先，課程名稱經歷了從“常識”到“自然”再到“科學”的變更;其次，教學方法發生了從以“講授式” 為主到以“科學探究”為主的轉變;再次，課程目標從重視知識技能傳授轉變到關注學生科學素養的形成。

　　摘要：對學生進行科學思維的培養應成為科學課的價值追求�？茖W思維是一種建立在事實、邏輯和不斷驗證基礎之上的思維方式，是理性主義和實踐主義相結合的一種認識客觀世界的方式。目前，科學教學存在把科學探究等同于科學思維、滿足于得出簡單的科學結論等誤區。培養學生的科學思維能力，應重視科學觀察活動，發展學生的科學思維;擺脫形式主義的探究活動，激發學生的科學思維;暴露學生日常思維的缺陷，培養學生的科學思維。

　　關鍵詞：教育技術論文發表,科學思維,小學科學教學,價值追求

　　不管什么時候，任何一名科學教師都希望自己的學生能夠像科學家一樣去關注自然世界，觀察并研究自然世界中的各種現象和問題。其原因在于，要想成為科學家，必須要具備像科學家一樣的思維方法。退一步來講，即使學生不想成為科學家，由于科學思維能有效促進學生智力發展并有效處理日常生活中的許多問題，因此對其個體來說也具有重要的現實價值。下面就“什么是科學思維”、“我們離科學思維有多遠”以及“如何培養學生的科學思維”等問題作粗淺的論述。

　　一、科學思維的本質

　　一般來講，人有兩種思維方式：一種是日常思維，它構成了日常生活中各種行為處事的基礎;另一種則是科學思維，它主要作用于人對客觀世界的認識過程之中，科學思維的價值在于 “達成對客觀世界本真的認識”，它探求的是客觀世界的實在的本質�？茖W課教學的主要任務不僅是讓學生掌握最基本的自然科學常識，更重要的是讓學生經歷科學知識產生的過程，這恰恰正是學生科學思維形成的最有效的過程。

　　美國教育家庫恩是研究科學思維領域的代表人物。在他看來，科學思維首先起源于學生對于理論與證據的區分，也就是說，他們必須認識到理論與證據來自于不同的認識論范疇，科學思維的發展則表現為能有意識地控制理論與證據的協調。[1] 簡單地講，理論就是我們對某一現象的解釋，這其中包括學生頭腦中已有的認識經驗;證據就是通過測量實驗等活動所獲取的經驗性觀察，公認的理論也可以被當作證據來使用。庫恩認為，學生科學思維的發展主要體現在以下幾個方面：能夠對證據和理論作出區分;能夠尊重證據和理論;能不時地注意到理論和證據的不一致，并樂于作出協調的嘗試。科學學習的過程其實就是要讓學生原有的某種知識經驗受到與此不一致的新的經驗的影響，從而發生重大改變而形成新的認識。

　　我國幼兒科學教育專家張俊則將科學思維的內涵概括為以下幾點：(1)相信客觀知識的存在，并愿意通過自己的探究活動去認識客觀世界。(2)對于未知的事物會作出猜想，并知道主觀的猜想是需要客觀事實來證明的。(3)相信事實，只有在全面地考察事實之后才會得出結論。(4)通過對事實進行合乎邏輯的推理而得出結論，并知道任何結論都是暫時性的，需要更多的事實來證明，結論也可能被新的事實所推翻。[2]這也從另一個側面印證了注重證據、遵循邏輯、經受檢驗是科學思維區別于日常思維的三個主要維度。

　　從小學科學課中所涉及的各種科學研究活動來看，它們其實最終都指向三個問題：一是回答“事物的性質、結構和功能是什么?”，在于竭力追求科學事實，這揭示了科學思維注重證據的特性;二是探討“事物的變化和發展為什么?”，也就是揭示事物間的因果聯系，這揭示了科學思維遵循邏輯的特性;三是“事物的變化和發展有什么規律?”，能否將之應用于更廣泛的現實之中，這揭示了科學思維應能經受實踐檢驗的特性。

　　因此從本質上講，科學思維是一種建立在事實、邏輯和不斷驗證基礎之上的思維方式，是理性主義和實踐主義相結合的一種認識客觀世界的方式。對學生進行科學思維的培養應成為科學課的價值追求。

　　二、科學教學中對科學思維培養的誤區

　　國外不少文獻在科學教育目標中特別提出科學思維的培養。美國科學促進會在《面向全體美國人的科學》中將科學思維的能力作為科學素養的一個部分，我國的科學課程標準也提到，“小學科學課程是以培養科學素養為宗旨的科學啟蒙課程，……要讓學生學會用科學的思維方式解決自身學習、日常生活中遇到的問題”。兒童科學啟蒙教育，最根本的內容就是思維方式的啟蒙。但現實的課堂教學表明：我們離科學思維其實還有一段距離。主要表現為：

　　1.把科學探究等同于科學思維

　　很多教師認為，在課堂中組織學生進行對比實驗、控制變量、數據分析等探究性活動就能培養學生的科學思維，這種認識是片面的。我們注意到：課堂上大凡動手做的環節學生表現很活躍，教師很難控制住，但真正意義上的學生交流和質疑的場景卻非常罕見。這充分表明課堂中學生科學思維的缺失。

　　一旦我們將科學思維培養作為科學學習的價值追求，那么我們所關注的自然就不再是執行程序化步驟和得出確定結論，而是關注學生真正的想法是什么?它能否解釋所探究的問題?如何獲得證據來支持或反駁這個想法?推理過程能找出漏洞么?……這樣的目標和教學方式可能會讓有些教師覺得過于理想化，甚至在內心里嘲笑：小學生能建構出什么“自己的科學理論”?他們建構不出正確的理論怎么辦?[3]其實學生對于任何現象都有自己的解釋，教師所要做的就是創設一個個具體的科學情境，讓學生在這個情境中充分暴露已有的科學概念，結合新證據，不斷建構新的科學理論。因此，假設、預測、推理、解釋、交流、質疑等思維性活動遠比純粹意義上的 “動手探究”重要。

　　2.滿足于得出簡單的科學結論

　　以“晝夜形成的原因”為例。教師一般都是通過手電筒和地球儀來幫助學生理解晝夜的成因：光線照在地球儀上，照亮的一面是白天，背光的一面是黑夜，當地球儀慢慢轉動時，白天和黑夜就會交替出現，以此來得出科學結論：地球自轉造成了晝夜交替。這種教學策略在很長一段時間里被廣泛采用，很少受到質疑。但仔細推敲一下：能造成地球晝夜交替的可能性非常多，從歷史來看，人類對它的認識也是一個不斷深入的過程。如最早可見于西方國家的太陽神神話，認為太陽神在天空中駕車巡游;近代的地心說則認為太陽圍繞地球轉動造成晝夜交替，這與人的視覺現象也完全吻合。教師能否換一種角度來進行課堂教學呢?比如教師可以讓學生對這個問題先提出自己的假設，然后讓他們通過各種方法去收集有利于自己所支持理論的各種證據。學生所展示的事實性證據越多，就越能引發對原先想法的反思，有的證據能進一步支持，有的證據則起到證偽的作用，有的則提出另一種可能存在的解釋等等。地球自轉、太陽繞地球轉動、地球繞太陽轉動、地球自轉同時繞太陽轉動……不妨讓學生知道它們都可能造成晝夜的交替出現，這應該要比課堂上只出現一種合理的解釋來得更有意義，更能培養學生的科學思維。 　　三、培養學生科學思維的教學實踐

　　作為全球公認的兒童科學思維研究領域的專家，庫恩認為兒童科學學習的過程其實就是要讓學生原有的某種知識經驗受到與此不一致的新的經驗的影響，從而發生重大改變而形成新的認識。從這個觀點出發，我們可以嘗試從以下幾方面進行課堂教學實踐，以期培養學生的科學思維能力。

　　1.重視科學觀察活動，發展學生的科學思維

　　科學課上學生的大多數科學學習活動都可以被理解為某種意義上的觀察活動，如分類是有比較的觀察，實驗是經過精心設計的觀察等等(見下表)。我們發現，學生在同一個科學學習活動中看到的現象、獲得的數據可能是完全不同的;退一步講，即使所見完全一樣，但是他們對此所作出的解釋也可能完全不同。這表明觀察是引發學生科學思維活動的源泉所在。

　　對教師而言，首先要加強對學生觀察活動的指導。學生通過觀察能注意到什么、不能注意到什么、什么細節該放大、什么細節該忽略不計、什么現象是真的、什么現象是假的……這些往往與教師的引導不無關系，因為人所觀察到的東西在很大程度上依賴于他對周圍世界知道并期望知道什么。簡言之，觀察是通過解釋、期望和希望而展開的。教師的指導從本質上講是為學生的觀察活動施加一種心理預期。其次，教師要充分利用觀察到的現象和數據，特別是要讓學生對自己觀察到的東西和別人的結果進行比較和分析：什么地方是相同的，什么地方是自己沒有留意到的，甚至是和自己的完全相反，可能是什么原因造成的，能否在下一次的觀察活動中得到驗證……這些都需要教師發揮組織引導作用。通過這些科學觀察活動，進一步來發展學生的科學思維。

　　2.擺脫形式主義的探究活動，激活學生的科學思維

　　兒童的科學探究從一開始就被要求同科學家的研究活動相類似，人們試圖將課堂塑造成布魯納所描繪的那種情形：“讓孩子們在教室里的所為和科學家在實驗室里的所為只有程度上的不同，而沒有本質上區別。”于是，在教學實踐層面上，教師將科學探究程式化地分解為提出問題、設計并執行探究方案、搜集證據、建構解釋、交流討論等步驟。但程式化的探究往往不是真正意義上的自主學習，也沒有引發學生更多的科學思維。在大多數科學課堂中，即使是那些被冠之以“自主探究” 的部分，也往往是學生最無需思考的部分。比如有些教師將“拉力大小與彈簧拉長的長度之間的關系”作為自主探究內容，其實稍微有點生活經驗的學生對這一結論是心知肚明的，根本不需要學生作進一步的思考。類似的還有“氣球內空氣的數量和它飛行距離的關系”(反沖現象)等等。然而在實際的教學中，教師還是習慣于按照科學探究的固定程式來學習這些哪怕是非常淺顯的科學現象，給學生本應高漲的科學興趣迎頭一桶冷水。

　　我們提倡還原科學探究的模塊化結構，改變課堂中將科學探究作為一個完整的、步驟化的程序反復運行之現狀。這實際上對教師提出了更高的要求和更為靈活的教學策略，因為在模塊化的科學探究教學活動中，教師參與的程度并不是固定的，他會前前后后地移動，且在學生自主探究活動時達到最大，這些要比啟動“探究程序”更為復雜和困難。然而，真正擺脫了形式主義的探究活動，才能真正激活學生的科學思維。

　　3.暴露學生日常思維的缺陷，培養學生的科學思維

　　邏輯性是科學思維的重要特性之一，然而這并不排斥非線性思維在科學教學中的作用，相反，很多偉大的發現都是一種非線性思維的產物。比如現代的板塊構造學是由德國科學家阿爾佛雷德・魏格納提出的，這個想法最初出現在他的腦海里是因為他在無意中覺得南美和非洲兩個地方的海岸線像七巧板的兩塊木頭一樣可以接合在一起�，F在越來越多的證據從不同的側面證明了板塊構造理論，如現代精確測繪技術表明如今各大洲仍然在作細微移動，大西洋兩岸存活著近乎相同的生物種群等。學生在解釋某些科學問題時，一開始也往往并不遵循邏輯性，他們常常像魏格納一樣提出兒童所特有的天真理論，教育家稱之為樸素理論。但在現實的課堂中兒童樸素理論是一種受壓迫、沒有取得合法化的理論。而兒童科學教育的效果，在很大程度上取決于教育者對兒童樸素理論的接受程度。[4]比如在研究物體在水中受到的壓力(如右圖)時，教師不妨讓學生先預測哪一個瓶子中的水柱噴得比較遠。事實上，有相當一部分學生傾向于“胖”的瓶子噴得比較遠，因為它們看上去更厲害些!這就是兒童所特有的樸素理論在起作用。

　　在課堂中，教師要有意識地設計能夠暴露學生樸素理論的一系列活動，借助它們了解學生的真實想法是對的還是錯的，如果是錯誤的，怎樣來進一步改變它。由此可見，學生科學思維的發展過程，其本質就是錯誤概念如何向科學概念轉化的過程。

　　科學思維不僅是一種理性思維，同時也是一種最自然的思維方式。它既不依賴神秘的權威，也不依賴虛無的假設，它鼓勵人們勇敢地接受真實的世界，直面不甚完美的現實。只有當一個國家的大部分公眾都被科學思維所感召時，其民族精神才會隨之得以提升。從這個意義上講，科學思維理應成為小學科學課的價值追求。

　　參考文獻：

　　[1] Deanna Kuhn， Susan Pearsall.Developmental origins of scientific thinking[J].Journal of Cognition and Development， 2000(1)：113-129.

　　[2]張俊.聚焦科學思維：幼兒科學教育的新取向[J].香港幼兒學報，2005(4).

　　[3]唐小為，丁邦平.“科學探究”緣何變身“科學實踐”[J].教育研究，2012(11).

　　[4]鄢超云.樸素物理理論與兒童科學教育[D].華東師范大學，2004：Ⅱ.