小学生科学思维能力培养策略探究

摘要：在小学阶段，培养学生的科学思维能力对于学生的未来发展具有重要意义。本文从以进阶学习方式培养模型建构能力、以基于问题的项目式学习培养推理论证能力、以跨学科学习理念培养创新思维能力3个方面，提出培养学生科学思维能力的有效策略。这些策略旨在通过跨学科学习，全面提升小学生的科学思维能力，为其未来的学习和生活打下坚实基础。

关键词：跨学科学习理念；小学生；科学思维能力；培养策略

科学思维能力是小学科学教育的重点，也是小学生全面发展的重要组成部分，对于学生未来的学习和生活具有深远影响。进阶学习方式、项目式学习和跨学科学习理念为培养小学生的科学思维能力提供了新的思路。

采用进阶学习方式，培养学生的模型建构能力

在小学科学课程中，模型建构能力作为科学思维的重要组成部分，对于学生理解科学概念、解决科学问题具有重要意义。进阶学习方式以学生已有的知识和经验为基础，通过一系列有序的学习阶段，引导学生从简单到复杂、从低层次到高层次逐步掌握知识和技能，可以有效培养学生的模型建构能力。

第一，明确目标定位。教师要对新课标进行分析，将小学生的模型建构能力发展分为感知阶段、初步建构阶段和综合应用阶段。按照学习进阶原理，教师应按照低、中、高三个学段的不同发展水平，对学生的模型建构能力培养提出具体要求。以“植物的生长过程”为例，低学段（一至二年级）学生的模型建构能力体现为实物表征方面能用实物代表阶段并排序、简单解释；绘画表达方面能画出体现阶段顺序的图并简单描述。中学段（三至四年级）学生的模型建构能力体现为能构建概念模型描述植物生长过程并解释元素关系，还能构建简单系统模型对植物与生长环境进行展示，并体现二者之间的简单变量影响。高学段（五至六年级）学生的模型建构能力体现为构建复杂系统模型反映要素动态关系并能详细解释分析，还能对模型进行优化创新，考虑更多因素并融入创新想法。

第二，基于进阶学习进行教学设计。不同学段的学生在研究相同问题、项目或主题时，对学习目标的要求要存在差异。首先，教师同时向低、中、高学段的学生布置同一项目。在针对该项目进行教学设计时，着重依据不同学段学生的认知水平和学习能力，合理规划教学内容与重点，保证教学的有效性和吸引力。以“植物的生长过程”为例，低学段的教学重点是认识植物生长过程的基本模型，中学段的教学重点在于构建简单的植物生长过程模型，高学段则着重构建复杂的植物生长过程模型以及进行模型应用与问题解决。教师应该根据学生的实际情况，灵活调整教学内容和方法，以满足不同学生的学习需求。同时，通过多样化的教学活动，如实验、讨论、小组合作等，激发学生的学习兴趣，培养学生的实践能力。教师按照计划课时完成项目教学后，分别收集各学段学生的模型作品。

第三，制定进阶评价方案。教师以考查学生的模型建构能力为核心确定评价目标，根据学生的学习阶段制定相应评价指标，如模型的直观性、科学性、系统性，以及学生对相关知识的理解、在模型建构过程中的参与度、创新性和合作交流能力等。在教学活动中，教师要深入探究学生作品，剖析其中隐含的学生思想、创意和体验，避免随意给学生作品打分和简单排序等功利性行为，为推动学生更好地成长提供有力依据。[1]同时引导学生自我评价和相互评价。

此外，学校可将展览区按照低、中、高三个学段划分为不同区域，以进行学生模型作品展示。在各个学段的作品当中分别选出优秀作品，让学生对自己的模型进行介绍。各学段的学生可以通过模型作品展览，直观地感受针对同一主题不同学段的理解与呈现方式。低学段学生可从其他学段学生优秀作品中获取灵感，为提升模型建构能力打好基础；中学段学生观看低学段学生作品可回顾学习历程，观看高学段学生作品能找到方向；高学段学生看低、中学段学生作品能明确知识构建过程。这种跨学段的展览与交流，构建了一个良性的学习生态系统，每个学段的学生都能在其中找到自己的位置，获得成长的动力，同时也为整个小学科学教育注入新的活力，进一步推动学生科学素养的全面发展。

基于问题的项目式学习，培养学生的推理论证能力

推理论证能力是科学思维的重要组成部分。它包括提出合理假设、收集证据、分析数据、构建逻辑关系以及得出结论等方面。基于问题的项目式学习是一种以问题为导向，引导学生通过项目设计、实施、评估等环节进行学习的教学方法。它以真实情境中的问题为驱动，让学生在自主探究和合作交流中寻求解决方案，强调学生在解决实际问题的过程中构建知识体系，有助于提高学生的推理论证能力。

首先，教师要精心设计问题情境，促使学生推理。精心构建问题情境是培养小学生推理论证能力的关键起始点，教师要按照小学科学课程标准并结合学生认知水平来设计问题情境。可以选择源于生活现象且与知识相关的情境提问，问题要具有层次性和开放性，让不同层次学生能从不同方面思考。为了让学生更好理解原理，教师可设计实践与趣味兼具的观察实验活动。

其次，教师要合理规划项目任务，引导学生推理。项目任务在项目式学习中居核心地位，合理规划对培养小学生推理论证能力意义重大。好的项目任务要有明确目标、可行步骤和适度挑战性，以激发探索和创新精神。教师依据教学目标和学生认知特点设计任务，学生通过完成项目任务，可以在解决问题的过程中，通过亲身实践学会科学推理。

再次，教师要有效组织合作学习，促进学生多元推理与论证。项目式学习以小组合作形式开展，是小学生多元推理与论证的良好平台。组织合作学习时，教师要合理分组，小组应包含不同能力和知识背景的学生，有擅长观察、资料收集或逻辑分析的。小组合作时，教师要引导明确分工，同时鼓励学生积极交流、尊重他人观点共同构建推理思路。学生通过小组讨论交流分享观察结果和推理思路，协商达成共识。这种合作学习促进知识共享、思维碰撞，培养团队协作和沟通能力，推动多元推理论证能力提升。

最后，教师要引导深度反思，强化学生推理论证能力。教师在项目结束后通过提问、小组讨论等方式引导学生深度反思。教师可以引导学生回顾任务过程中遇到的问题，并鼓励学生思考如何调整思路进行解决。这些问题可以促使学生回顾总结，从而帮助学生巩固知识，提升元认知能力，不断提高推理论证水平。

应用跨学科学习理念，培养学生的创新思维能力

跨学科理念的出现为创新思维能力的培养提供了新的视角和途径。跨学科学习能拓宽学生的知识视野，让学生跳出单一学科的束缚，广泛涉猎多领域知识，为创新积累丰富素材。同时，还能使学生整合不同学科知识，多角度思考问题，这是形成创新思维的关键。此外，跨学科学习可以激发学生的学习兴趣与主动性，为学生创新思维的产生创造良好条件。

整合多学科知识，构建跨学科课程内容。首先，教师要深入研究小学科学教材，挖掘其中蕴含的跨学科知识点。如在“声音的传播”教学中，可挖掘出与物理学科相关的声波原理，与数学学科相关的声音传播速度计算，与音乐学科相关的声音的高低、强弱与音乐节奏、旋律的联系等。教师可以将这些跨学科知识点进行梳理整合，形成系统的教学内容，引导学生从多学科角度理解声音传播现象，激发学生创新思维。其次，学校可组织教师团队开发跨学科校本课程，以科学课程为核心，融合语文、数学、艺术、信息技术等多学科内容。例如开发“探索自然奥秘”校本课程，在课程中设置以下学习模块：科学与语文相结合的“观察动植物习性并撰写科学报告”模块、科学与数学相结合的“统计自然现象数据并绘制图表”模块、科学与美术相结合的“用绘画或摄影记录自然之美”模块，以及科学与信息技术相结合的“利用信息技术制作自然科普小视频”模块。学生在系统学习校本课程的过程中，能够全面提升跨学科素养与创新思维能力。

创设多元情境，激发学生跨学科创新思维。在小学科学教学情境创设方面，要积极创设具体学习情境，只有当学生切身体验到学习内容对自身真实生活的意义，并且感受到问题是自己当下想要知道的，他们才会积极地投入到学习和探究之中。因此，教师要创设与生活密切相关的学习情境，用生活中真实的问题激发学生的学习兴趣与创新思维，引导学生进行跨学科思考与探究。例如在教学“摩擦力”时，教师创设“如何让鞋子在不同路面防滑”的生活情境，学生可以结合科学知识分析摩擦力大小与路面、鞋底材质的关系，结合美术设计改进鞋底花纹，结合数学计算测试不同设计的鞋子的防滑效果等。

加强教师跨学科培训，提升教师跨学科教学能力。学校应组织教师参加跨学科知识培训，邀请语文、数学、艺术等学科专家为科学教师授课，拓宽科学教师的知识视野，使其了解不同学科的知识体系、教学方法与学科前沿动态。同时，学校应建立教师跨学科教学交流平台，定期组织科学教师与其他学科教师进行教学研讨、观摩教学、跨学科同课异构等活动，引导教师们分享跨学科教学经验与心得，互相学习借鉴，提升跨学科教学能力，从而更好地在科学教学中培养学生的创新思维能力。

通过上述策略，教师可以有效提升小学科学教学质量，促进学生创新思维能力的发展。小学教育工作者应积极探索跨学科教学实践，为培养具有创新精神和综合素养的新时代人才奠定坚实基础。

❋ 本文系吉林省教育科学“十四五”规划2023年度一般课题“跨学科学习理念下小学生科学思维能力培养策略研究”（课题批准号：GH23587）的阶段性成果。

参考文献：

[1]刘玲.跨学科实践活动的设计与实施[M].北京：教育科学出版社.2023.

[作者金香玉系东北朝鲜民族教育科学研究所（延边教育科学研究所）高级教师，俞永虎系东北朝鲜民族教育科学研究所（延边教育科学研究所）正高级教师]

责任编辑：单笑斐