王晶

科學思維是一種建立在事實和邏輯基礎上的理性思考，是科學方法在思維過程中的具體表現(xiàn)。在教學中，我們可以把科學視為一種思維方式，科學探究過程就是用科學的思維方式獲取知識的過程。因此，科學探究和科學思維在本質(zhì)上是相通的，前者側重于科學知識獲得的過程，后者則側重于學習者內(nèi)在的思維過程?？茖W思維過程是學生在學習過程中理解科學知識，進行知識構建的過程。

《小水珠是從哪里來的》一課按照思維類型來分，屬于“認識某種（類）事物的變化規(guī)律、原因、內(nèi)在機理”的課型。這種類型的課涉及的科學思維方法主要有比較、歸納（簡單列舉、因果關系）、概括、演繹、判斷等。下面以本課為例，談談如何培養(yǎng)學生的思維能力。

創(chuàng)設情境，激活思維

思維品質(zhì)是人的思維的個性特征。思維品質(zhì)反映了每個個體智力或思維水平的差異，主要包括深刻性、靈活性、獨創(chuàng)性、批判性、敏捷性和系統(tǒng)性六個方面。本課主要培養(yǎng)學生思維的靈活性和深刻性。

1.以“難”引思，培養(yǎng)學生思維的靈活性

“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！毙W科學課程標準中有關“提出問題”在5～6年級的具體要求是：能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出可探究的科學問題。本課重點關注的是思維的靈活性，即從不同角度、方向、方面，能用多種方法來思考問題。

在本課的導入環(huán)節(jié)，我為每組學生準備了一個剛從冰箱冷藏室里拿出來的裝有500毫升水的礦泉水瓶，引導學生觀察，他們觀察發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶的外壁有一層小水珠。此時，教師布置任務：“兩人一組，利用托盤里的干毛巾，盡快將礦泉水瓶外壁的小水珠擦干凈?！北M管學生十分努力，但是礦泉水瓶外壁的小水珠無論如何也擦不干凈。面對這個短時間不可能完成的任務，學生頭腦里很快產(chǎn)生了疑問：這些擦不凈的小水珠到底是從哪里來的？此時，教師鼓勵學生發(fā)表各自的看法，學生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗大膽猜想：小水珠可能來自冰箱;可能是瓶口封閉不嚴流出來的;可能是瓶身有洞滲出來的;可能是來自空氣中……學生充分發(fā)揮自己的想象，作出多種猜想，他們思維的靈活性得到了培養(yǎng)。

2.以“實”引思，培養(yǎng)學生思維的深刻性

小學科學課程標準有關“作出假設”在5～6年級的具體要求是：能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出有針對性的假設，并能說明假設的依據(jù)。在質(zhì)疑環(huán)節(jié)中，教師應當引導學生針對不同的猜想，在已有生活經(jīng)驗的基礎上尋找證據(jù)，以事實為依據(jù)，采用排除的方法，說明有些猜想是不成立的。

針對這些水可能來自冰箱的觀點，學生提出了這樣的質(zhì)疑：這些礦泉水瓶從冰箱里拿出來已經(jīng)有一段時間了，用抹布擦了幾次，瓶子外面依然有水，說明水不可能來自冰箱。

學生仔細觀察瓶子后，發(fā)現(xiàn)瓶身無孔，瓶蓋擰緊，沒有水從瓶內(nèi)滲出。此時，教師再次從冰箱中拿出裝有紅色水的礦泉水瓶，學生發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)的水是紅色的，瓶子外壁的水是無色的，用淺色的干毛巾擦拭，發(fā)現(xiàn)小水珠依然擦不干凈。瓶口封閉不嚴流出來、瓶身有洞滲出水的觀點也被排除。

學生發(fā)現(xiàn)這些瓶子除了跟干的抹布接觸過以外，只和空氣接觸過，再聯(lián)系《空氣的組成》和《水到哪里去了》兩課所學知識，意識到這些小水珠來自空氣的可能性最大。

在實證面前，大部分學生認識到自己的猜想是錯誤的，但是他們難以認同礦泉水瓶外壁上的水只能來自空氣的事實，于是認知沖突產(chǎn)生了。

強化引領，建構概念

1.搭建思維發(fā)展的腳手架

有了《空氣的組成》和《水到哪里去了》的學習經(jīng)驗，學生已經(jīng)知道空氣中含有水蒸氣，但由于水蒸氣不可見，再加上沒有學過體積和百分數(shù)，他們理解課文中關于空氣的組成的描述比較困難。基于五年級學生的認知特點，我采用了化“虛”為“實”的方法，為學生的思維發(fā)展搭建由形象思維向抽象思維過渡的腳手架。

首先，把學生不易理解的“按水蒸氣所占空氣體積的百分比”的描述轉化為學生可以理解的“1立方米空氣中水蒸氣的質(zhì)量”。利用課件提供新的事實：當氣溫為20℃時，當空氣中的水蒸氣達到飽和時，每立方米的空氣中含有水蒸氣17.3克。一般情況下，每立方米的空氣中實際含有水蒸氣約10克左右。在面積為16平方米、高3米的房間中，水蒸氣的含量約為500克。

其次，把不可見的水蒸氣轉化為可以看見的水。教師一邊引導學生觀察實驗室的大小，一邊向學生介紹：在通常情況下，像科學教室這樣的3間房子里，含有的水蒸氣總量大約為1500克，大約相當于3瓶礦泉水的重量。

最后，為每組發(fā)一個常溫下裝有500克水的礦泉水瓶，讓學生感受500克水的重量。常溫礦泉水瓶的出現(xiàn)，以及前面的事實證據(jù)，幫助學生順利地完成了由形象思維向抽象思維的轉變。

2.滲透求異法

常溫礦泉水瓶的出現(xiàn)也讓學生發(fā)現(xiàn)了一個新的事實：常溫礦泉水瓶的外壁并沒有出現(xiàn)小水珠。通過對兩個礦泉水瓶進行比較，學生發(fā)現(xiàn)只有涼的礦泉水瓶的外壁上才會有小水珠出現(xiàn)。此時，大多數(shù)學生已經(jīng)意識到小水珠的出現(xiàn)還可能跟水蒸氣遇冷有關。

設計這個環(huán)節(jié)的意圖是讓學生學會一種科學思維的方法——求異法，即比較某現(xiàn)象出現(xiàn)的場合和不出現(xiàn)的場合，如果這兩個場合除一點不同外，其他都相同，那么這個不同點就是這個現(xiàn)象的原因。

3.滲透求同法

教師可以鼓勵學生回憶日常生活中是否見過類似瓶子外有水珠的現(xiàn)象，學生很快列舉出生活中大量的例子，如寒冷的冬天從室外進入室內(nèi)時，眼鏡上會出現(xiàn)小水珠;做飯的時候，鍋蓋上會出現(xiàn)小水珠……在列舉出大量實例后，學生經(jīng)過比較分析，發(fā)現(xiàn)了這些現(xiàn)象的共同之處：有蒸發(fā)或沸騰現(xiàn)象發(fā)生，也就是有水蒸氣;要有冷的（涼的）物體?；诖耍瑢W生作出“小水珠的形成可能是水蒸氣遇到比水蒸氣冷的物體后形成”的猜想。

這一環(huán)節(jié)教學的設計意圖是讓學生學會另一種科學思維的方法——求同法。求同法又稱契合法，是判明現(xiàn)象間因果聯(lián)系的一種邏輯方法，即如果在被研究現(xiàn)象出現(xiàn)的兩個或兩個以上的場合中，唯有一個情況是共同的，那么，這個共同的情況就可能是被研究現(xiàn)象的原因（或結果）。

此環(huán)節(jié)的教學，不僅為學生概念的建構提供了大量的事實依據(jù)，也使他們進一步了解了求同法，同時也明確了研究的問題：小水珠是水蒸氣遇到冷的物體后形成的嗎？

在教學過程中，教師通過層層鋪墊，引發(fā)學生的認知沖突，使他們產(chǎn)生強烈的學習欲望。當學生面對問題束手無策的時候，教師為學生給予必要的啟發(fā)和幫助，引導他們改變自己的認知結構，在對比實驗的過程中，逐步搜集更多的事實證據(jù)，完成“凝結”概念的建構。

巧用推理，培養(yǎng)能力

1.運用類比推理方法，嘗試解釋露的成因

凝結現(xiàn)象是生活中的常見現(xiàn)象，本節(jié)課“聚焦問題”的環(huán)節(jié)，在教師的引導下，學生列舉了生活中大量的例子。此時，教師鼓勵學生運用所學知識對這些現(xiàn)象中小水珠的成因進行解釋。在此基礎上，提出了“露是怎么形成的”這一問題。

在這個過程中，學生認真分析了露出現(xiàn)的季節(jié)、時間、位置，發(fā)現(xiàn)露和實驗中冷的礦泉水瓶外壁出現(xiàn)的小水珠有相似之處，從而推斷露是空氣中的水蒸氣接觸到比較冷的石頭、樹葉所形成的小水珠。在此基礎之上設計出實驗方案，并利用黑色金屬罐、冷水、濕毛巾、溫度計等材料進行實驗驗證，最終明確露的成因。

2.運用演繹推理方法，判斷物體溫度的高低

在學生明確了小水珠的成因后，教師提出問題：小明在浴室中洗澡時，看到浴室內(nèi)有兩根金屬水管，一根水管上有很多水滴，而另外一根水管上沒有水滴，他猜一根是熱水管，一根是冷水管，但他又怕燙傷不敢摸，請你幫他判斷哪根是冷水管？并說出理由。學生已經(jīng)掌握了凝結概念，所以很快作出判斷：有水滴的是冷水管。理由是：水蒸氣遇到冷的物體會在物體表面形成小水珠，冷水管溫度比熱水管溫度低，所以有小水珠的水管是冷水管。

3.利用逆推方法，巧妙去除小水珠

在學生明確小水珠的成因后，教師再一次引導他們思考：裝有冷水的礦泉水瓶外壁上的小水珠，真的沒辦法擦干凈嗎？此時，學生想到的最簡單的方法就是不去管它，直到礦泉水瓶的溫度和室溫相同時，沒有了溫度差，自然就不會有小水珠了。我問學生為什么會這樣想，學生說：“水蒸氣遇到冷的物體會在物體表面形成小水珠，如果沒有冷的物體，水蒸氣就無法形成小水珠了?！?/p>

本課教學，教師為學生的科學探究創(chuàng)設了寬松的探究環(huán)境，讓他們有自由思考的空間。在教學的不同環(huán)節(jié)，引導學生運用觀察法、實驗法，探究和描述事物的主要特征。在此基礎上，引導學生以客觀事實為依據(jù)，綜合運用比較、求同法、求異法、類比推理、演繹推理、逆推等多種思維方法，建構凝結概念。在整節(jié)課的教學中，科學思維訓練貫穿教學的始終。這樣，不僅可以讓學生的科學探究更加深入，也發(fā)展了他們的科學思維能力。