在科学探究过程中发展学生的思维

                             ------从《分离混合物》一课谈起

                                                   司徒敏

                       

    在小学科学教育中，学生的科学探究过程是一个用科学思维方式获取知识的过程，学生探究核心就是他们的思维活动。思维应该贯穿了探究的全过程，可以说没有思维的活动是缺少意义的。同样，没有展开学生的思维，这样的探究是苍白无力的。下面从《分离混合物》一课谈谈如何在科学探究过程中发展学生的思维。

一．通过问题引发思维

探究活动的学习过程是围绕着一个需要解决的实际问题而展开，问题是整个

教学过程的主线，教学活动自始至终均应用围绕着问题展开。教师要善于设计问题，激发学生的认识冲突，引发学生的思维，使其处于积极主动的地位，从而把他们的注意力引向所研究的问题上来。

在引领探究活动中有多少价值的提问、引导，就会引起学生多少的有效思考。我认为，创设问题情景通过实物、录像、实验、游戏、描述等造成悬念，可以是教师直接提出有启发性的问题，也可以是学生通过观察某种现象发现问题、有学生自己提出等等。但问题应该注意引导学生探究和挖掘思维过程中所得到的那些可以继续拓展的思维结果，既培养学生的探究精神和探究习惯，又拓展了学生的思维空间。

 【片断一】

师：这是我们平时在饭堂里经常看到的米和面粉，但是饭堂的阿姨不小心把米和面粉混在一起了。想想看米和面粉能分离开吗？

生：米和面粉能分离，因为它们没有发生变化。

师：可以用什么办法帮阿姨把米和面粉分离？

生：用筛子，把混合物倒进筛子，这样面粉就会从筛子掉下来。

师：是根据米和面粉的什么不同才可以用筛子分离它们？

生：根据它们大小不同来分离。

师：真不错，还有没有其他方法？

生：把米和面粉的混合物倒进水里，面粉就会溶在水里，而米不会溶。

师：那就是根据米和面粉在水里溶解情况的不同来分离。

生：把米和面粉放在盒子里然后敲打底部就可以把它们分开。

师：为什么敲打就可以把它们分开呢？一敲打它们会有什么不同的情况出现？

生：因为它们的重量不一样，重的在下面，轻的在上面。这样就可以分离了。

生：还可以用老鼠，因为老鼠喜欢吃米不会吃面粉，这样就可以分离开来了。

师：这种想法非常有创意，但如果米都给老鼠吃了，那我们不就是损失了米吗？我们在分离混合物的时候要注意什么问题？

生：不要改变混合物的样子。

师：很多时候人们都要回收分离后的物品，所以在分离的时候就要注意保持分离物的原样，这是分离混合物的原则。这样做也不会造成浪费。

【分析】

从上面的教学片段里，通过教师四个逐层深入的提问：米和面粉能不能分离、可以用什么方法来分离、为什么可以用这些方法来分离、分离混合物的时候要注意什么问题，引发了学生深层思考，使学生探究思维沿着正确的发展方向前进：判断混合物能否分离应该根据混合物的不同特点来进行分离；分离还要注意保持分离物的原样。这样的提问，可以让学生在原有的思维基础上获得更多发展空间。

二．在猜想中挖掘思维潜能

     猜想和假设是科学探究的一个重要环节，在科学探究活动中起着承上启下的作用。猜想是对研究对象或问题进行观察、实验、分析、联想、类比、归纳等，依据已有的材料和知识，作出符合一定的经验与事实的推测性想象的思维方法。

在科学教学的猜想活动中，我们应注意学生的思维训练。指导学生开展猜想活动时，不仅要求学生“猜”，更重要的是要求学生“想”，“想”这样猜的根据是什么？目的是让学生通过猜想活动，将自己已有的知识和生活经验与猜想的问题进行了比较、分析、概括，从而得到他们认为比较合理并有待进一步研究的猜想结果。

【片断二】

师：大家想出了这么多种分离的方法真不简单。但这些方法真的能成功分离

米和面粉吗？你觉得哪些方法可以？哪些方法不可以？理由是什么？

生：我认为全部都可以。

生：我认为振动的方法不行，如果太大力敲打，重的也会跳上来，这样就分离不了。

生：我觉得溶解不行，因为加了水，面粉会和米粘在一起。

生：溶解应该可以的。我觉得面粉像奶粉，而我家经常冲奶粉，我看到奶粉是溶在水里的。而米肯定不溶在水里。

【分析】

    在这个环节中，学生对于溶解的方法是否能分离米和面粉有不同的想法，思维有所冲突，而这种思维冲突就是学生向前发展的内驱力。

教师除了让学生猜测哪种方法可行外，还要求学生要说出理由，这其实就是一种思维训练。让学生根据已有的知识经验进行猜测，有利于架起已知与未知的桥梁。并且有利于教师洞察学生的思维过程，更易抓住矛盾点展开教学。

三．在实验过程中推进思维发展

在科学课中特别强调“把手和脑都放在科学上面”的学习指导策略。实验的

过程是既动手又动脑的过程。手脑并用是科学探究活动必不可少的两大法宝，缺一不可，相辅相成，在思考中实践、探究，又在实践中反复思考、发现。

实验前的动脑是让学生的思维从模糊走向清晰的重要一环。在探究前准备不

光是待会儿要用到的各种材料，在某种程度上来说，更重要的是让学生在动手前

经过一番自己的思考，“先做什么？后做什么？”。而实验过程中则要思考“做出了什么？” “说明了什么？”。只有关注实验过程中的思考，才能使学生在动手中有所发现，在发现中进一步推进思维向前发展。

【片断三】

师：那我们就用实验来证明一下大家的猜想对不对，下面请大家选择两种方法来分离米和面粉，看看这些方法能不能分离米和面粉。这里还有一个问题要注意，如果我选择的是水和振动的方法，那是先做用水分离还是先做振动分离？

生：先做振动的。

师：为什么？

生：因为先做水的话，面粉和米就弄湿了，这样就很难做下一个实验了。

师：看来我们在实验的时候还要注意实验的次序。在实验的时候请大家注意

观察实验的现象，并思考这种方法能否分离米和面粉。看到什么现象才说明这种方法可行。如果方法不可行，失败的原因在哪里。

【分析】

教师在实验前让学生思考先做用水分离还是先做振动分离，让学生明白实验的次序会影响到实验的效果。其实是在训练学生思维的严密性，也是让学生的思维在原有的基础上又向前迈了一步。

同时教师让学生带着以下的问题：这种方法能否分离米和面粉、看到什么现象才说明这种方法可行、如果方法不可行那么失败的原因是什么，让学生进行有目的的探究活动。明确了实验的目的，实验观察点，才容易引起了学生对自己实验过程的关注，学生才会在实验过程有所思考，这样的活动才蕴涵思维成分，才有意义。

四．在交流和讨论中提升学生思维

交流和讨论是学生在观察和实验的基础上形成科学解释的主要过程，学生思

维的活动往往是在交流和讨论中最为激烈。猜测得到了验证，会令人欣喜；猜测得不到验证会令人沮丧，但沮丧并不是消沉。失败会使人对整个过程作出反思：是猜测错了？还是实验操作不当？

在这样的环节里，我认为教师应该引导学生进行讨论找出原因。在猜测中得

到验证时，也不是探究活动的结束。学生的猜测依据是有限的，教师应提出进一步的目标引导学生交流、讨论，挖掘、提升学生的思维。

【片断四】

师：你们用哪种方法来分离米和面粉？分离的效果如何？

生：我们用的是筛子，轻轻摇一摇，面粉就掉了下来而米还在筛子里，这种方法是可以分离米和面粉的。

生：我们是用振动的方法，这种方法可以分离米和面粉。一敲盒底米就跳在面粉的上面。

生：溶解的方法不行，把水倒了之后，发现杯子底部还有面粉和米粘在一起。

生：我们组也是用溶解的方法，是可以把米和面粉分离的。

师：第四小组能把你们的分离成果给大家看看吗？

学生举起两个杯子，一个杯子装着米，另一个杯子是面粉水。

师：怎么这么奇怪呢？能和大家说说你们组是怎样分离的吗？并给大家再分

离一次。

第四组的学生上来操作：倒水—搅拌---把水倒进另一个杯子里。

师：你们看到他们组把米和面粉分离了吗？他们的操作和你们的操作有什么不同呢？

生：他们多了搅拌。

师：多了搅拌为什么就能把米和面粉分离呢？

生：他们搅拌时米和面粉就不会粘在一起，并且很快的把面粉水倒出来，这样就能分离米和面粉。

师：在搅拌时米粒比较重比较大会很快沉在水底，而面粉比较小比较轻就会比较慢沉下来。趁着面粉还没来得及沉下来时就把面粉水倒出来，就可以把米和面粉分离开。如果不搅拌面粉也会沉在水底，这样就不能分离米和面粉了。那用水分离米和面粉还是利用溶解不同的原理吗？

生：不是。是利用沉的快慢不同分离的。

师：看来不同的操作有不同的结果，所以我们在实验的时候要多做几次用不同的方式来操作，这样可能会有以外的发现和得到可靠的实验结果。

【分析】

    在实验后的交流中，发现了对于同一种分离方法（用水）却有不同的实验结果。教师抓住了这点让学生讨论，引导学生分析用水能分离米和面粉的原因在哪里，用水不能分离的原因又在哪里。通过讨论让学生明白用水能分离米和面粉并不是利用米和面粉在水中的溶解不同来分离，而是利用搅拌米和面粉在水中沉降速度不同来分离。在这个过程中使学生把动手获得的经验提高到思维的水平，明白到不同的实验操作会影响到实验的结果，在实验的时候要多做几次用不同的方式来操作。

五．在小结中强化学生思维

学生由具体形象的事实发展到抽象概括水平需要思维的努力，需要“桥梁”。

而科学探究过程的小结就充当了这座桥梁。小结可以通过设计问题情景让学生自己来小结，也可以通过解决新情景中的问题来小结。小结的目的是帮助学生理清整节课的思路，强化学生的探究思维。 

    【片断五】

师：我们来整理一下分离米和面粉的思路，首先我们要确定米和面能否分离，依据是什么？

生：米和面粉混合没有发生变化。

师：刚才的那些方法是根据什么来分离米和面粉的？

生：轻重不同。

生：大小不同。

生：在水中沉下来的快慢不同。

师：也就是根据混合物的不同特点来进行分离。这三种方法中，哪种方法是能最快分离米和面粉呢？

生：用筛子是最快的。

师：哪种方法是不需要用到工具就能分离米和面粉呢？

生：振动的方法。

师：在想出了多种方法后，我们就要根据实际的情况来选择适合的方法分离。

师：那现在如果要你分离木屑和铁钉，你准备怎样做？

生：木屑和铁钉混在一起没有发生变化，可以分离。

生：铁钉是铁做的，可以用磁铁来分离，因为磁铁能吸引铁钉但不会吸引木屑。

师：如果没有磁铁的情况下又如何分离呢？

生：可以用手捡的方法，这样就不需要任何工具。

    【分析】

    在问题情境中，老师和学生一起整理出分离混合物的思路：混合物没有发生变化可以分离——根据混合物的特点来进行分离——在多种分离方法中按照实际情况选择合适的分离方法。善于利用小结让学生系统地思考，帮助他们形成一定的分离思路，使他们的分离思路清晰化。

    最后教师提出了一个新问题“怎样分离木屑和铁钉”，让学生运用分离混合物的思路来解决新情境中的问题，强化了学生的思维。

 

 （此文获2006年全国小学科学教师论文竞赛一等奖）