科学思维的培养是探究教学的重要任务

——从粤教科技版《蜻蜓与麻雀》一课谈起

作者：马学军

2004年底，在深圳举行的全国小学科学教学研讨会上，广州市提供的研讨课《蜻蜓与麻雀》的教学思路和探究教学方式，得到了与会专家和教师的好评。这节课所呈现的“在相对安静的环境中专注地研究科学”的学习氛围和激起学生探究科学的原动力的思维引导方式，让许多科学教师产生了莫大的兴趣，引起了大家对探究教学更深层次的思考。

一、从动物不同的运动方式入手——《蜻蜓与麻雀》展示的独特视角

    这节研讨课的教学思路是依据教材的编写思路进行组织的。《蜻蜓与麻雀》是粤教科技版三年级下册第三单元《生物大家族》中的第一课，是较能体现该版本教材编写理念的一节典型案例，也是当初向教育部申报教材立项时的样章之一。

《生物大家族》这一单元共安排了五课。在前三课，教材打破了以往学习动物分类和形态知识时以进化过程的分类地位从低等到高等安排的惯常做法，而是从动物不同的运动方式入手，按照“空中飞”、“水里游”、“地上走”等三种运动方式，分别把昆虫（代表动物为蜻蜓）与鸟类（代表动物为麻雀）、鱼类（代表动物为鲫鱼）和两栖类（代表动物为青蛙）、爬行类（代表动物为壁虎）和哺乳类（代表动物为猫）等六大动物类群分成三个部分来进行综合学习。教材以“任务驱动”的方式，引导学生运用比较学习的方法，在观察比较各类动物身体结构的异同的基础上，归纳出各大类群动物的基本特征。第4课《参观植物园》和第5课《海洋生物》则在学习了三年级上学期《探访生物王国》 以及本单元前三课的基础上，学习更广一些的生物知识，知道生物分类的一些简单方法，了解生物的多样性。教材力图通过这种编排方式，以小见大，引导学生从日常知晓的常识入手，学会科学学习的方法，促进科学思维的形成。

二、探究学习离不开思维的参与过程——《蜻蜓与麻雀》彰显的探究理念

随着新课程的实施，“科学学习要以探究为核心”的理念早已深入人心。在小学科学教学中，以“做中学”、“动手做”为特征的探究学习形式日渐成为学生科学学习的主要方式，让学生亲历以探究方式进行的科学实践活动和过程，已经成为了科学学习的基本途径。

但是，应该如何理解“探究”的特征及其本质属性呢？“动手做”是否就是“探究”的核心特征？在新课程实施几年后的今天，值得我们反思和再认识。

我们认为，“探究”（或曰“探究式学习”）是一个多系统的综合的过程。首先，探究学习是一个行为参与的过程。 以“动手做”为代表的亲历活动，是探究式学习的行为基础，它是“探究”的一个最显性的基本属性。“探究”要求学生亲自动手，在教学中，尽可能多地为学生提供动手活动的机会，放手让孩子自己去学科学、做科学。在这种行为参与的过程中，注重“经历、体验和发现”。

其次，探究学习还是一个情感参与的过程。学生在自主学习和合作学习的过程中，既有基于好奇心和求知欲的兴趣培养，还有对待科学的情感态度的形成、科学行为习惯的养成等等。这样，以探索科学问题来驱动和维持学生的学习兴趣和动机，能激活孩子们潜意识中学习科学的本能和欲望，让孩子们在不知不觉中进入学习科学的最佳状态，从而让他们体会到学习科学的无穷乐趣。

再次，更重要的，探究学习是一个思维参与的过程。在探究活动中，“为何做？”“做什么？”“怎样做？”“做出了什么？”“说明了什么？”等思维活动，包括对探究问题的目标指向的认识、探究过程的设计、探究方法的选择、探究证据的收集、探究结果的分析等理性思维的参与的过程。在此过程中，在教师的指导下，孩子们通过探究任务的形成和解决（以探究问题的形成和解决为核心）参与认知过程，得到科学思维的培养和锻炼。这种以“思中做，做中思”为特征的思维参与的过程，是“探究”的属性中较易被人忽略而又最值得重视的一个属性，甚而言之，是“探究”的本质属性。科学思维的形成和科学方法的习得，是学生进行探究学习的更高境界。

    《蜻蜓与麻雀》一课突出了这种思维引导的过程。在活动的安排上，教材力求按照学生思维发展的过程，合理地为学生的探究学习安排探究素材，引导学生科学思维的形成。

活动安排

  活动内容

  探究素材

  设计意图

驱动页

 问题：蜻蜓和麻雀都会飞，为什么蜻蜓不是鸟而麻雀是鸟呢？

 （问题情境）

 提出问题，产生探究任务。孩子们将带着这个问题开始对麻雀和蜻蜓进行比较研究

活动1. 观察比较蜻蜓和麻雀的翅膀

 比较麻雀和蜻蜓的运动器官

 麻雀和蜻蜓的翅膀（图片、标本等）

 学习“比较”的方法，了解麻雀和蜻蜓飞行器官上的区别

活动2. 观察蜻蜓和麻雀的外形

 观察蜻蜓和麻雀的身体特征

 直观材料：蜻蜓和麻雀标本、实体、图片等

辅助材料：文字资料、网络资源等

 继续观察和比较，了解蜻蜓和麻雀身体外形上的显著差异

活动3. 寻找蜻蜓和麻雀的伙伴

 将10种动物分类

 特征明显的生物图片

 通过类比观察，归纳出鸟类和昆虫类的一般特征，并依此对一些常见动物进行判断和分类

网上学：昆虫大家族

 利用网络了解常见昆虫的种类

 网络

 认识昆虫世界的多样性，进一步认识鸟类和昆虫的特征差异

    在教材的驱动页中，利用卡通主题人物提出了一个问题：“蜻蜓和麻雀都会飞，为什么蜻蜓不是鸟而麻雀是鸟呢？”这一类问题是孩子们在生活中常常会感到困惑的真实问题。接着，必然地，孩子们会思考：“它们靠什么来飞翔？”“它们的翅膀一不一样？”所以教材安排了第一个活动：观察比较蜻蜓和麻雀的翅膀。让学生在自由的环境中，利用标本、实体、图片等，对两种动物的运动器官进行观察和比较，发现它们的翅膀在外形、数量、厚薄等方面的差异。据此，又自然地引出一个新问题：“它们除了翅膀有差异外，身体的其他部位是否也有很大不同呢？”教材接着安排了一个可以更有序、更充分地研究两种动物的观察活动：观察蜻蜓和麻雀的外形。在这个活动中，引导学生利用更多的探究材料观察蜻蜓和麻雀的外形差异，找出它们最显著的特征。至此，就蜻蜓和麻雀这两种动物而言，学生已经解决了“它们不是一类动物”的问题。但自然界中是否有其他与这两种动物相似的动物呢？教材按这种人们惯常的思路，安排了第三个活动：寻找蜻蜓和麻雀的伙伴。在这个活动里，孩子们首先要用类比的方法找出示例动物相应的外形特征，区别“与蜻蜓相似的动物”和“与麻雀相似的动物”；然后再分别对这两类动物的外形特点进行分析，去枝留干，归纳出每一类动物的一般特征。

教材按思维发展的过程设置的这些情境和活动，让孩子们能够“模拟”科学家进行科学研究和科学发现的类似过程，真正动脑动手学科学，自主而有效地运用相关的科学方法进行学习和研究，逐渐形成科学的思维方式。这就是教材所力图体现的“思中做，做中思”的探究理念。

三、科学形象思维的训练和科学逻辑思维的培养——《蜻蜓与麻雀》呈现的解决方案

科学思维可以分为科学形象思维和科学逻辑思维等基本形式。科学形象思维主要是借助科学表象为思维材料所进行的思维。其特点是：任务是具体的，分析综合是用形象或表象进行的。科学逻辑思维主要是借助科学概念为思维材料进行的思维。其特点是：任务是抽象的，分析综合是用概念、判断和推理的形式进行的。逻辑思维是人类思维的典型形式，人类主要是通过逻辑思维达到其对事物的本质和规律的认识。对小学生而言，三年级的孩子已经具备了初步的科学形象思维的能力，而科学逻辑思维能力却远未成熟。因此，加强科学形象思维的训练和促进其科学逻辑思维的形成，为将来形成科学创造性思维打好基础，成为了“探究学习”的一个重要任务。

在粤教科技版小学《科学》教材中，通过创设各种探究情景，引导学生产生问题而形成具体的探究任务来进行科学形象思维的训练。为此，设置了大量的有思维价值的观察和实验研究活动。同时，利用结构性材料，有目的地引导学生理解科学模型、科学概念、科学规律，加强抽象与概括能力的训练和培养，注意挖掘科学问题中的隐含条件，训练学生分析问题的全面性和推理的严密性，促进学生科学逻辑思维的形成。

从上文的例子中我们可以看到，《蜻蜓与麻雀》一课中，教材并没有个别地对昆虫或鸟类进行研究，而是通过一系列观察和比较活动，让学生在获得知识的同时训练其科学形象思维的能力。在该课的前两个活动中，训练学生在观察和比较的基础上提取表象信息的能力，引导学生建立“蜻蜓和麻雀是两种不同的飞行动物”的科学认识；接着，在“寻找蜻蜓和麻雀的伙伴”的活动中，教材引导学生运用类比的方法发现“其他的飞行动物大都与蜻蜓或麻雀相似”。伴随着这个过程的，是学生对“鸟类”和“昆虫”概念的形成和再认识。在接下来的两节课（《鲫鱼和青蛙》、《壁虎和小猫》），学生应该能够根据研究“蜻蜓与麻雀”的思维逻辑，把在本节课所习得的科学方法迁移到下两节课的学习之中，灵活而合理地对“水中游”和“地上走”的生物进行自主探究。

作为伴随着新课改成长起来的新的科学教材，粤教科技版小学《科学》突出了“任务驱动”的特点，并在此基础上重新组织教学材料，期望通过以“思中做，做中思”为特征的科学探究方式，为学生提供一个良好的探究学习平台，培养和发展学生的科学思维能力。