培养科学思维的逻辑与创新

钟文婉

〔摘    要〕  新课程改革背景下，核心素养被确立为课程修订的基石及终极追求。面对新挑战，教师迫切需要调整教学理念，改进教学策略，以期系统地培养学生的综合素养与实践创新力。基于此，本文围绕核心素养下小学5～6年级科学教学的意义，对具体的教学策略进行剖析与研究，旨在为优化教学方式以及提升教学质量提供有意义的参考，进而助力学生全面发展。

〔关键词〕  核心素养；
科学思维；
逻辑与创新；
教学策略

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  16    013-015

随着教育教学理念的与时俱进，提升学生的科学核心素养已成为小学科学教学的重要使命之一。2022年版《义务教育科学课程标准》（以下简称“新课标”）对小学科学教学提出新的更高要求，强调在教授学科核心知识的同时，将科学观念、科学思维、探究实践及态度责任等核心素养的培养无缝融入教学过程，倡导策划能引发学生兴趣的科学活动，呵护并点燃他们对科学的好奇心，以驱动其内在科学学习动力。

一、核心素养下科学教学意义

（一）塑造面向未来的科学素养人才

科学素养不仅关乎个体的知识积累，更关乎其是否具备科学思维方式、探究实践能力、态度责任意识等综合素质。这些都是未来社会公民适应科技发展、参与科技创新、做出科学决策的必备素养。小学5～6年级正是学生科学素养形成的关键时期，通过核心素养导向的科学教学，能够系统地培养学生的科学观念、科学思维、探究实践和态度责任，使其具备应对未来挑战所需的科学素养，为国家创新驱动发展战略提供人才储备。

（二）促进学生全面发展与个性化成长

核心素养下的科学教学不再是单纯的知识灌输，而是强调关注学生的核心素养、情感态度、三观等多方面的培养。同时，教学模式还注重培养学生的创新精神、批判性思维、问题解决能力、团队协作和沟通技巧等综合素质。这些能力不仅在科学学习中至关重要，也是个人全面发展、终身学习的基础，有利于强化学生的社会适应能力和竞争力。

（三）提升科学教学质量与教育公平

核心素养教学摒弃传统的应试教育模式，强调知识的深度理解、迁移应用和问题解决，一定程度上能够提升科学教学的质量与效果。所以，在科学课堂上，教师不再只是知识的传递者，而是学生学习的引导者、促进者和支持者。他们通过创设真实情境、设计探究任务、引导反思讨论等方式，引导学生在实际操作和互动交流中深入理解和掌握科学知识，提高学习的积极性和主动性，进而提高学习效率。同时，核心素养教学关注教育公平，强调通过优质教育资源的均衡配置、教学方法的创新、评价方式的改革等手段，缩小城乡、校际科学教育的差距，让所有学生都能接受高质量的科学教育，享有公平的科学学习机会，从而促进教育公平和社会公正。

（四）培養科学公民与社会责任感

小学科学课堂在核心素养的指引下，往往更加注重科学与社会、环境、伦理等领域的关联，引导学生关注科学的社会影响，培养他们尊重科学精神、遵守科研道德、关心社会热点问题、具备科学决策能力，成长为具有社会责任感的科学公民。在科学课堂上，教师会引导学生探讨科学与社会的关系，包括科技对环境的影响、科技伦理问题、科学与社会公正等，使学生认识到科学不仅是客观的知识体系，更是与社会生活密切相关的力量。同时，教师还会引导学生参与社区服务、环保行动、科学普及等社会实践，使他们能够在实践中体验科学的价值，培养其社会责任感和公民意识。通过这样的教学，学生将学会用科学的眼光看待世界，用科学的方法解决问题，用科学的态度对待生活，成为具有科学素养、社会责任感的现代公民。

二、核心素养下科学教学策略

小学科学核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践及态度责任四个部分，以此为依据，结合教学内容，有序开展教学。

（一）深化科学观念的理解与运用

所谓科学观念，具体是指小学生对科学本质、科学知识体系以及科学与自然、社会、生活之间关系的基本认知与理解，通常涵盖对科学基本概念、原理、规律的认识，以及对科学知识的结构化、系统化把握。具体包括：科学事实与概念理解、科学原理与规律认知、科学世界观建构等。以“什么是能量”教学为例。第一，科学基本概念的理解。小学生应能理解能量是使物体运动或发生状态变化的“能力”，是自然界中普遍存在的一个基本属性，同时，能认识并列举常见的能量形式，例如，动能（与物体运动有关）、势能（与物体位置或形态有关）、声能、光能、电能、磁能、热能等，理解这些能量形式是能量的不同表现形态。第二，关于科学原理与规律认知。需要引导学生初步理解能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，但总量保持不变。这是能量领域的一个核心原理，有助于学生构建对能量转化现象的科学认知框架。在教学过程汇总，通过具体事例（如燃烧产生热能、水力发电、太阳能热水器等），理解能量在不同形式间的转化过程，体会能量守恒定律的实际应用。第三，科学知识的结构化、系统化把握。教师需要将各种能量形式组织成一个有序的知识网络，明确不同能量形式之间的联系与区别，理解能量在自然界中是作为一个整体存在和运作的。第四，引导学生理解能量转化不是孤立发生的，而是通过一系列连续的过程实现的，如太阳能→植物光合作用→生物质能→燃烧产生热能和光能等，帮助学生看到能量流动的全景。第五，科学与自然、社会、生活的关联。帮助学生加深印象，认识到能量是驱动自然现象（包括风的吹动、水的流动、生物生长发育等）的重要因素，从而理解能量循环在生态系统中的重要作用。还可以了解能量的实际应用，包括煤、石油、天然气、核能、可再生能源等，进而树立节约能源、提高能源效率的意识，以此为基础，进一步理解合理利用和开发能源对于实现社会可持续发展的重要性。

（二）培养科学思维的逻辑与创新

关于科学思维的培养，主要是在教学中引导小学生运用科学方法和逻辑推理解决科学问题、解释科学现象的能力，以及在面对新情境时进行批判性思考、创造性思考的倾向。结合小学5～6年级学生特征，科学思维应该包含逻辑推理、批判性思考、创造性思考等。在小学5～6年级小学科学“太阳系大家族”教学中，培养学生的科学思维应贯穿于整个教学过程。具体可以通过以下方面开展：第一，逻辑推理能力培养。引导学生从已知的地球知识出发，逐步构建太阳系的概念模型，明确太阳系的核心——太阳，以及围绕太阳运动的八大行星、矮行星、小天体等组成部分。通过比较分析，让学生理解各行星在大小、距离、运动轨道等方面的差异与相似性，以及这些差异与行星特性的关联，例如，行星与太阳距离与表面温度的关系。同时，通过实例或模拟演示，让学生观察并理解行星沿椭圆轨道绕太阳公转、行星公转周期与轨道半长轴的立方成比例等规律，归纳总结行星运动的共性特征，从而培养他们从现象到规律的逻辑推理能力。第二，批判性思考能力培养。要鼓励学生对教材或教师提供的信息提出疑问，如为什么行星轨道呈椭圆形而非圆形？为什么冥王星被重新定义为矮行星？引导学生查找资料、观看科普视频或进行小实验，对比不同来源的信息，学会鉴别信息的可靠性，培养对科学知识的批判态度。此外，可以尝试设定一些关于太阳系的争议性话题，比如，是否存在第九大行星、外星生命的可能性等，组织学生进行小组辩论或讨论。通过聆听不同观点、分析证据、反驳论证，锻炼学生的批判性思维，学会理性、公正地评估科学主张。第三，对创造性思考能力进行培养。教师可以布置开放式探究任务，如设计一个理想的太阳系模型，或者设想如果太阳系中某个参数发生变化（如地球离太阳更近或更远），会对地球生命产生何种影响。鼓励学生大胆设想、提出假设，培养他们发现问题、提出问题的能力。在条件允许的情况下，可以尝试开展模拟太阳系运动的实践活动，如制作简易太阳系模型、利用软件模拟行星轨迹等。鼓励学生在遵循科学原理的前提下，创新实验方法、改进模型设计，甚至设计全新的探究方案，以展现他们的创造性思维。

（三）加强探究实践的能力与操作

探究实践是小学生亲身参与科学研究的重要过程。通过观察测量、实验设计与实施以及科学交流与报告等环节，他们不仅能够获得科学知识和技能，还能培养科学探究精神和合作能力，为未来的科学学习奠定坚实基础。例如，在教学“有趣的食物链”相关知识时，可以设计一系列探究实践活动。第一，通过播放生态纪录片片段、展示生态系统的图片或讲述生动的生物故事，引发学生对生物之间食物关系的好奇心。介绍食物链的概念，即生物间通过捕食与被捕食而形成的能量与物质传递链条。强调食物链的单向性（箭头指向）和逐级递减的特性。同时，解释食物网是多个食物链相互交错形成的复杂网络，体现生态系统中生物间多样且复杂的营养关系。第二，讲解植物作为生态系统中的能量源头，通过光合作用制造有机物。区分一级消费者（食草动物）、二级消费者（食肉动物）和三级消费者（顶级掠食者），以及它们在食物链中的位置。还可以阐述细菌、真菌等微生物及部分无脊椎动物如何分解有机残体，将物质回归环境。第三，開展探究实践活动。在条件允许的情况下，可以进行一次实地考察，组织学生到校园、公园或附近的自然环境中，观察不同生物及其生存状态，记录可能的食物关系线索。在实践过程中，指导学生查阅书籍、网络资源，收集特定生态系统中生物间食物关系的实例。第四，引导学生尝试构建食物链，以小组合作的形式开展。学生分组选择一个生态系统（如森林、草原、湿地等），依据所收集的资料，绘制食物链图，标明生产者、各级消费者及能量流动方向。各组展示并解释自己绘制的食物链，讨论其中的逻辑合理性，教师适时点拨、纠正。第五，鼓励各组制作科学海报，清晰呈现所研究生态系统的食物链/网、生物角色、失误率分析等内容。同时，教师还要鼓励学生以小组形式进行口头报告，详细介绍探究过程、重要发现以及对自然界事物相互联系的认识。

（四）强化态度责任的塑造与落实

对于小学生而言，态度责任主要是他们在科学学习过程中表现出的对科学的积极态度、对科学伦理的尊重以及对科学在社会、环境中的责任意识。具体包括：第一，科学态度。对科学保持好奇、求真、严谨、开放的态度，尊重科学证据，欣赏科学美感，对科学进步持有乐观态度。第二，科学伦理。理解并遵守科学研究中的道德规范，如尊重生命、保护环境、诚实记录数据、正确引用他人成果等。第三，社会责任。要求学生意识到科学知识与技术对社会、环境的影响，关注科学热点问题，参与科学传播、环保行动等，具备科学决策意识。同样围绕“有趣的食物链”相关知识，针对5～6年级学生的认知特点，可以进一步加强科学自然观教育，使其拥有责任感。例如，引导学生反思食物链/网探究过程，讨论生物间如何通过食物关系相互依赖、影响，以及这种联系对生态系统稳定性的重要性。同时，讨论人类活动（如过度捕捞、破坏栖息地等）如何改变食物链/网结构，导致失误率变化，进而影响生态平衡，引导学生树立保护生态环境的意识。

三、结语

综上，小学科学核心素养涵盖了科学知识的认知、科学思维的锻炼、科学实践的操作以及科学态度与责任的培养。在教学过程中，教师需要结合教学内容，通过合理的教学策略，塑造具有科学素养的小公民，为其终身学习和适应未来社会奠定基础。

参考文献

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