小学科学教师论文《低年级科学教学中学生思维能力的培养》.docx
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小学科学教师论文《低年级科学教学中学生思维能力的培养》
低年级科学教学中学生思维能力的培养
科学课堂现状
众所周知，新中国成立后，国家课程在上个世纪末的后20年，低年级段有科学课程。
进入新世纪以后，当时的自然课改为科学课，并且从三年级起始，低年级段没有科学课。
后来，在众多科学家的积极努力下、倡导下，科学课又回归了低年级的科学课堂。
我想在线的一些老师可能还没有机会上多少低年级的科学课，所以低年级科学课的教学也成为大家积极探讨的一个话题。
我今天将从四个方面跟大家分享讨论这个话题，希望能够对老师们有所启迪，也希望老师们多多批评。
一、对思维能力培养的要求
两个重要文件
第一个文件是《中国学生发展核心素养》，其中最核心的是全面发展的人。
核心素养又分成文化基础、自主发展、社会参与三个方面，而这三个方面又有六个大的素养，其中有一个是科学精神。
这个文件在介绍科学精神内涵的时候提到，科学精神主要是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现，具体包括理性思维、批判质疑、勇于探究等基本要点。
这里面提到了思维方式，与理性思维、批判质疑也是非常相关的。
另一个文件是《小学科学课程标准》，是教材编写最重要的依据，也是老师们上课参考的主要文件。
在课程标准的科学探究总目标中有一条特别提到，要初步了解分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法，发展学习能力、思维能力、实践能力和创新能力，以及运用科学语言与他人交流和沟通的能力。
在这句话中有一条是思维能力，而思维能力其实在学习能力、实践能力、创新能力方面都是非常重要的。
什么是思维
我们在科学教学里强调思维，这些文件也特别强调了思维，那么什么是思维？
思维，在心理学的描述上是运用分析、综合、抽象、概括等各种智力操作对信息进行加工。
智力操作属于思维方法，运用这些思维方法对信息进行加工就是思维。
思维方法的运用，体现了思维的过程，所以说思维是在掌握和运用知识技能的过程当中进行的。
智力操作是与人的智力水平或者他的认知水平相关的，所以它有一种个性的智力水平的表现，也是个体的智力。
个体智力的特征包括深刻性、灵活性、批判性、敏捷性、独创性，属于思维品质。
思维能力
思维能力主要包含思维方法和思维品质这两个方面。
思维品质是思维能力高低的重要标志，培养思维品质是发展智力和能力的突破口。
教学中单独提思维能力的话，我们可以多关注思维方法、思维品质这些思维能力的重要组成部分。
科学思维能力
思维是用各种智力操作，即分析、综合、比较、分类、抽象、概括等思维方法对一些信息进行加工。
而科学思维需要加工的信息是自然界中的一些事物，科学思维是通过加工这些事物，达成对客观世界的认识，是一个人脑的操作，是我们对这些事物的本质、内在规律、相互关系进行的间接的、概括的、建构的反应。
在学习科学知识、学习方法的过程当中运用这些思维方法，提高我们的思维品质，能够发展我们的科学思维能力。
所以，小学科学课程标准里要发展的学习能力、思维能力、实践能力、创新能力等能力当中，思维能力处于更核心的地位。
思维是在学习过程当中进行的，如果思维品质比较好，学习效果会更好。
思维品质，有批判性、灵活性、独创性等，是跟创新能力相关的。
老师们可能会说，思维能力强的人可能动手能力不见得强，实际上，思维能力除了在科学学习、科学探究过程当中运用到的比较、分类等能力以外，可能还会运用数学或者工程思维等，这些都是跟实践能力相关的。
二、科学概念形成过程中运用的思维方法
概念与思维
人的思维过程，是概念、判断的形成过程，是运用概念、判断进行推理的过程。
在形式逻辑里，概念是反映客观事物一般的、本质的特征的思维形式。
什么是一般的特征？
植物形态、颜色、外观等，都属于一般的特征，比如叶有叶柄、叶脉，花有花瓣等特征。
本质的特征是感官看不到的，例如我们通过观察认识细胞，知道它有细胞核、细胞膜、细胞质等，而细胞另外一个概念是生命体结构的基本单位。
概念可以包含一般的描述，可以包含本质的描述，也可以一般的、本质的都包含在里面。
科学教学中，一般都是用“特征”这个词，所以基本上我们接触的科学概念是反映客观事物一般的和/或本质特征的思维形式。
当我们形成了一定概念，就可以运用概念去推理，去判断。
判断是断定客观对象是否有某种特征关系的思维形式，还有推理，是更复杂一点的思维。
根据已有概念和判断，推断出新的判断的思维形式，是形式逻辑的概念、判断和推理之间的关系。
概念的组成要素
如热胀冷缩
有的概念可以用一个词汇来表示，这个词汇包含着丰富的内涵。
例如光合作用这个词汇包含有特殊的含义，要表达其中的表达就需要一段解释的话。
有的观念是一句话，可以作为一个概念，例如科学课程标准中的18个重要概念抓住。
概念的基本组成要素是内涵和外延。
内涵是事物的本质特征，可用关于事物内涵的简练而明确的语言表述，是以下定义的形式表述的一些本质特征。
概念有一般的、本质的特征的描述，而内涵更多指的是本质特征。
外延是包含了具有这些内涵的所有事物。
概念的外延包含的事物，有的可能量少，有的可能量多。
这些事物都属于外延中的例证，例证包括正例、反例和特例。
在解释一个概念的时候，可以用列举具体事物的方式来解释。
在小学的科学教学时，为了让学生形成一个概念，可以在低年级段更多地举例证。
当他列举出的所有的花都是花，没有一个花是错的，他就对这个概念形成了一个初级的认识，属于认识概念的基础阶段。
概念通过思维来获得
概念和思维之间的关系是很紧密的，概念是通过思维来获得的一种思维形式。
概念源于对客观事物的认识，具有客观性，并不是独立于人之外的。
概念需要通过人脑的思维，即运用比较、分析、综合等思维方法的思维过程，才能回答概念的本质特征。
低年级段学生在描述一个物体的轻重薄厚、颜色、表面粗糙程度及形状等特征时，不同的人可能有不同的描述形式，所以我们从学生的描述可以了解到学生对这个概念的理解。
概念教学重在理解和意义建构，是思维的教学。
学生由于经验、思维能力的差异，概念建构会有不同的水平。
概念教学的目的是帮助学生在原有基础上尽量建构更高水平的概念。
例如，材料具有一定的性能，要辨别生活中常见的材料，我们常常会拿一些材料来给学生观察了解，再用简单的折一折、敲一敲等这些方法去逐步认识这个概念。
通过观察和动手操作等不同方式，学生能够对材料建构出一个比他原始的认识更高一点的水平。
再例如动物通过不同的器官感知环境，在一二年级段，对于举例说出动物可以通过眼、耳、鼻等感知环境，是有几个层次的。
第一个层次是知道熟悉的动物可以通过眼、耳、鼻、舌、触角感知环境，这个层次是他之前学过的一些动物的知识，知道这些动物可以通过眼、耳、鼻、舌、触角感知环境，达到了这个概念的一个层次。
第二个层次是通过调查，能够知道原来不熟悉的动物也是这样感知环境的，他的认识又提升了一个水平。
第三个层次是通过更多的调查，对一些动物有更多的认识，知道有些动物的感知能力某些方面特别强，有相应的感觉器官来感知周围环境。
科学概念的获得
科学概念的形成过程是以感觉、知觉和表象为基础，运用分析、综合、抽象、概括、系统化、具体化等思维活动，从个别到一般，从具体到抽象，从现象到本质的认识过程。
例如，植物具有获取和制造养分的结构这个概念，在一二年级段说出植物需要水和阳光以维持生存和生长；到三四年级段能描述植物一般由根、茎、叶、花、果实、种子组成，这些结构使植物能够获取一些生存需要的条件；再到五六年级知道植物可以吸收阳光、空气、水分，并在绿色叶片中制造其生存所需的养分。
可能会有老师疑惑，一二年级段学习的概念是不是可以跟三四、五六年级合并。
从概念获得的过程来说，学生认识水平有很大的差异。
学生首先需要通过一些基本的种植，养护植物一段时间之后，通过分析综合认识到植物需要一定的条件，为三四年级、五六年级逐步的学习打下了基础。
概念及概念教学的本质
总之，概念是人类的一种思维形态。
它既是思维的产物，是人们对客观事物一般特征、本质属性或者本质特征的认识，又是思维工具，是进行判断和推理的基础。
概念教学本质上也是思维的教学。
在教学中，只有充分调动学生的思维，并根据不同概念的特点，引导学生进行意义的构建，才能使概念内化于学生的头脑中。
学生内化的水平程度是不一样的，我们要尽量让学生构建更高水平的概念，成为他们分析和解决问题时心智操作的工具。
科学概念进阶
概念有水平进阶。
我们的学习是从初始概念开始的，这是学生的前概念、教学的起点。
分级概念是指向一二年级、三四年级、五六年级这样的年级段，它的上面属于分解概念。
分解概念可能更多的是一些学科的结构体系，领域的核心概念是课标中的主要概念。
小学科学课程标准有18个主要概念，其中包括6个物质科学、6个生命科学、3个地球与空间、3个技术与工程，这些领域的核心概念，是具有跨越多门学科的、具有明显重要性的一些关键概念，理解了这些概念，能够为学生后期学习复杂的概念和解决问题打下基础。
核心概念还与学生的兴趣、生活经验、个人问题、社会问题相关，通过增加难度和复杂性，能够持续地教学。
小学科学课程标准是1到6年级的课标，而没有1到9年级的课标，否则老师们可以更好理解领域的核心概念。
例如，水是一种单一物质，在1到6年级的分解概念里是看不到的，我们只要在教学当中实现分解概念的要求即可。
跨领域概念表明和体现在不同科学领域中统一的思维方式，理解跨领域概念，可以帮助理解课程标准，也能够更好的去参考领悟课程标准。
概念进阶的过程，是一个思维的发展过程。
在低年级具体的概念教学中，具体的概念是通过对概念例证的观察，用感觉器官去感知而获得的一般性的关键特征。
我们在教学当中需要让学生来进行大量的直观的观察，积累具体的事例，运用各种思维方法，获得充分事实的基础性的概念。
低年级概念教学中的思维方法
在低年级教学里面，概念教学的思维方法大概有这几个类型，例如分析与综合、比较与分类、简单归纳等等，这些都是指向了最后的一个概念生成，都是有助于抽象与概括、形成概念的，形成概念以后，在低年级段简单的一些规律可能都是判断，没有到达推理的层次，所以低年级的概念教学主要是集中在这些思维方法上面。
1.分析与综合
分析是在思维过程中把对象的整体分解为各个部分、各个方面、各个环节、各个因素来加以考察的逻辑方法。
综合则反之，是在思维过程中把对象各个部分、各个方面、各个环节、各个因素联结起来进行考察的一种逻辑方法。
所以分析与综合往往是成对呈现的，把分析与综合再进行一些分类的话，分析思维可以分成感觉分析、简单分析、辩证分析，相应的综合可以分成知觉综合、简单综合、辨证综合。
感觉分析是我们比较熟悉的，利用五种感觉器官逐一来观察和描述，例如袋子里有什么？
让学生用眼、耳、鼻、舌等去观察袋子，从不同的方面去描述；简单分析是将事物各个部分、各个方面分解观察；辩证分析是从实际情况出发，将事物分解进行调查和研究，例如调查家中物品的时候，分析它们是什么材料组成的，或者让学生来做一个小制作，可以从它的结构、材料、功能等角度去分析它，去考虑怎么去做。
感觉分析的例子
综合正好与之相反，知觉综合通过感觉分析反映事物的个别特征，通过大脑的综合产生知觉，形成对事物各种特征的整体反应。
例如，一二年级学习动物通过眼耳鼻等感知环境的概念，是与知觉综合很相关的；简单综合是将通过简单分析产生的对事物各个部分、各个方面的认识综合为一个整体；辩证综合是把通过辩证分析揭示的事物的特征、内在联系组合起来，揭示在分解状态下不曾显现的特征。
在低年级段，可能更多的是感觉分析、知觉综合、简单分析和简单综合。
辨证分析和辩证综合，如果说从事物分解这个角度来说，可能会有一点儿，但是不多。
2.比较与分类
什么是比较？
在现代汉语词典中，比较大概有两个意思，一个是“两种或者两种以上同类的事物辨别异同和高下”，再一个是“用来比较性状和程度的差别”。
科学教学中更多的是找事物的相同和不同，例如比较两个水果的相同点和不同点，或者拿一个材料跟另一个材料的比较。
科学教学中，通过比较找相同，可以获得类概念，找不同，获得种概念。
空气和水有一些不同，有一些相同，它们的不同，形成了空气看不见、摸不着，水看得见、摸得着、能溶解盐糖的种概念，而没有颜色、没有气味，就是常见的气体液体的一些共同的特征，即类概念。
概念有内涵和外延，外延的事物多了以后，我们要需要给它们进行划分，才能更好地理解这些事物。
这个划分有的是简单的划分，有的是分类。
一般让学生进行分类的那些事物，其实如果从一个高一点的位置去认识这些事物，它们是属于一个大概念下的。
例如，给积木块进行分类可以按颜色分，可以按形状分。
它们都属于一个大的概念，即物体。
又如我们要通过分类认识一些叶或花等，一般不会把叶和花放在一块去分。
单独分叶：
可以划分不同的形状；单独分花：
划分为不同的颜色。
在低年阶段基本上是随便找一个特征、不要求本质特征的划分，都属于简单划分。
如果根据事物的一些本质特征或者显著特征分，则有利知识系统化。
例如老师们最了解的昆虫，最典型的显著特征是有头胸腹三部分，胸部有六条腿，头部还有一对触角。
一个大概念下的植物，植物下面再分一些开花植物或者木本植物、草本植物等等，有利于知识的系统化。
划分概念外延时，要使用同一个分类标准，即找某一点，相同的分为一类。
因此，分类是在比较的基础上进行的。
3.简单归纳
归纳推理是从特殊或个别性前提推出一般性结论。
演绎推理是从一般性前提推出特殊或个别性结论。
要在规律掌握的基础上进推理，一年级很难做到这一点，所以低年级演绎推理是很少见的。
推理大部分是运用简单归纳推理的方式，根据一些事物中部分对象具有或者不具有一些属性，去了解这些事物的一些特征。
例如观察叶，这些叶都有叶柄和叶片，是共同的特征，也可能会有一些变态叶，这些结构不一定很明显。
在低年级段，如果要观察花的相同点，可以将花萼、花瓣、花芯等这些基本的元素归纳出来就可以，也不需要举一些反例。
当然，我们给孩子们的视野不可能局限于有限的几个例子，在教学中要尽可能多列举几样。
再有在低年级有天气这方面的学习要求，可以通过这个表格的形式，把不同时间获得的天气预报信息列出来，简单地进行归纳。
4.抽象概括
抽象概括，是在前面的那几个思维方式基础上，抽象出来一些本质的特征或共同的特征，把它概括出来归纳到一类事物当中，形成一个概念。
对感性材料进行思维加工，要抓住主要因素和本质联系，忽略次要因素和本质联系。
抽象概括出事物的本质属性和共同特征，进而形成概念。
在低年级段抓住主要要素就可以了。
例如，要怎么确定位置呢？
我们可以通过一些描述的方式，如前后左右、东南西北、上下等，也可以通过参照物等等，这属于一种简单的抽象概括。
认识客观世界是认识类的抽象物——概念，每一个概念是对大量具体的事例的概括，是从众多现象和事物中，抽象出本质特征，概括出概念，在这个概念基础上，逐渐形成我们的知识结构。
所以在学习的时候，要给学生更多的典型事例，让学生抽取出事物共同的一般或本质的特征，概括出概念。
5.判断
判断需要对事物的情况有所断定，不是肯定，就是否定，并且判断有对有错。
利用太阳来辨认方向，这也是一个判断。
科学教学中，一般情况下是在概念形成基础上判断，有的版本教材中，也有在教学前引入一个判断，判断以后再进行教学的例子。
三、提供多种思维活动的机会来提升思维品质
思维有深刻性、灵活性、批判性、敏捷性以及独创性的品质。
如果教学当中给学生提供一些思维活动的机会，有利于培养他的思维品质。
而形成概念的过程是一个创造性脑力劳动，不仅需要抽象思维，而且依赖于形象思维和直接思维，依赖于各种思维综合应用。
1.抽象思维
抽象思维通过分析综合、比较分类、抽象概括的思维方法，形成概念和观念，进行判断推理，具有深刻性。
2.形象思维
形象思维是在科学学习中很常见的以直观形象的表象来解决问题的思维，这个表象是通过观察感知到的存在记忆中的事物的形象、图形和符号等。
例如，在比较叶的过程中，可以形象地把它比喻为手掌、扇子等，这都属于形象思维。
在表达形象思维的结果时，我们可以创造和描述形象，包括艺术形象和科学形象，例如做天气符号等。
所以，科学思维是科学家进行科学发现和创造的一种重要的思维形式。
科学教学通过观察实验获得感性认识，以及顺序观察、分步观察、对比观察等观察方法，这些都离不开形象思维。
3.创造思维
创造思维表现为独立思考、创造性地发现问题和解决问题。
在低年级段可以有意识地培养学生的创造思维、发散和质疑等思维倾向，这在科学教学当中是一个培养创造思维的很好的切入点。
发散思维是不依常规、寻求变异、从多个方面来寻找答案的思维。
有的人思维跨度比较大，可以海阔天空地展开联想，这种灵活的思维就是发散思维。
例如要去找一些动物的不同，我们可以让学生在想的时候尽量发散，从多个角度发散思维，想尽各种各样的办法，从而提高思维的灵活性和敏捷性。
发散思维在我们遇到问题的时候能够调整思考方式，开拓新的思路。
没有发散思维，就不会有任何创造性的萌芽和创造性的成果。
质疑即是心有所疑，提出以求得解答。
儿童从小喜欢提问，对于常见的问题也要问“为什么”。
对于每一种事物都提出疑问，这是许多新事物、新观念产生的开端，也是创造性思维最基本的技术之一。
质疑作为科学的基本精神，并非是质疑者随意向别人提问，而要首先独立思考和不断自我解决疑问，经过一定的思考后，指出他人或自己的观点或方法中可能存在的不足，甚至提出改进方案。
质疑是批判性思维的基础，它最本质、最核心的内容是求真与求证。
例如，思考如果把图中物品的材料换成其他材料会怎样，是能够提高学生的发散或质疑思维的。
创造思维有利于提高思维的批判性和独创性。
4、直觉思维
直接思维是一种跃进性的思维。
一些事情在想不通的时候把它放一放，过一段时间再去想，可能会突然想明白了，这种跳跃的升华实际上属于一种直接思维，它的产生与人的意志力和情感是有关系的。
科学灵感的出现也是与直接思维是有关的。
灵感出现以后，我们需要抓住新想法，通过抽象思维和形象思维加工处理，从而真正解决科学问题。
所以我们可以在教育当中给学生更宽泛的、民主的氛围，让学生去积极思考、积极表达，诱发他们的灵感，提出富有创造性的观点。
学生的科学思维能力，不仅与智力水平高低有关，而且与非智力因素是有关系的，例如情感、意志、心理倾向等等。
所以我们在教学里面，要给学生一定的安全的环境，鼓励学生积极地表达他们的意见。
还有一些其他待讨论的思维，例如工程思维、数学思维、计算思维等等。
四、科学实践活动遵循思维的一般过程
科学实践活动中的技术与工程实践活动属于小学科学课程标准中的技术与工程领域，技术与工程活动要明确工程问题、设计工程解决方案、创设这个模型、评估改进模型。
在科学探究活动中，也要遵循一般的科学思维过程，具体为提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释。
在科学探究或者技术与工程活动的教学当中，我们整个的设计基本都是按照这思路来的。
伴随科学实践过程，我们要运用几种科学思维方法和思维活动，在不同的环节里加入一些运用不同思维方法的机会。
例如《金鱼》，我们把金鱼分成部分去画的时候，它有一个简单的分析，也是一种形象思维。
我们观察画了鱼以后，让他去观察运动、取食等金鱼的运动，让他去描述金鱼各方面的特征，这就需要学生运用发散思维。
最后进行简单综合，形成对金鱼较为全面的认识。
再例如《各种各样的天气》，首先描述今天的天气，让学生尽量发散思维，思考从哪几个角度去简单地分析一下今天天气。
学生可能从太阳、从云、从有没有下雨、温度高低、有没有风等这些角度描述。
描述了今天的天气，再来认识更多的天气现象，这里就有形象思维。
最后尝试用符号来表示表达天气，可以简单地综合前面分析的天气的各种各样的角度，用这些角度去设计我们的符号，这里又运用到了发散思维和形象思维。
所以在教学过程当中，我们需要去思考，可以从哪些地方制造一些运用各种思维活动的机会，尽量地去挖掘，让他们更好的表现。
前面介绍了概念的形成，概念形成以后还会有一个迁移。
低年级教材里面呈现的迁移不是特别多，基本上可能都是判断。
还有一种迁移方式，的概念形成后提出问题，利用各种思维方式解决问题，运用概念分析解决问题，提高思维品质、提高思维能力。
技术与工程的实践活动，可以给学生一个更好的机会运用概念。
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