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小学生进行的科学探究和实践活动，大体上经历提出问题、建立假设、制定方案、分析交流、得出结论的过程。在此期间，学生的思维能力起着主导作用，决定着活动的效能。因此，教师设计有效的思维训练活动，营造理趣共生的教学氛围，对促进学生思维能力的发展，优化学习过程，提高学科素养，是非常重要的。本文结合科学课具体案例，谈谈我们培养学生思维品质的一些做法。
一、有序，关注实验方案设计
精心设计实验方案，是将头脑中模糊的探究想法外显，并尝试进行程序化的假设过程，是科学探究活动得以顺利进行的保障。教师在引导学生参与活动前要进行合理的方案设计，做到有方法、有秩序，减少学生观察与实验的盲目性。
1.聚焦核心，用明确的要求贯穿实验
三年级是小学科学的起始年级，对于刚踏入科学课堂的学生来说，对科学有着发自内心的喜悦，充满着好奇。因此，教师必须把握学生的年龄特点，关注他们的认知发展。在组织探究时，要用清晰的语言，把操作方法明确、高效地教给学生，使他们更容易进入研究状态。
如《做一名小科学家》一课，探究纸鹦鹉站立的秘密是本课的主体活动，教师借助纸鹦鹉活动，让学生经历从提出问题到寻求答案的过程，并从几种物体站立起来中领悟到重物加在物体尾部，物体才可以保持平衡，且重心越低，物体越平稳。很显然，“重物、重心、平衡、平稳”这四个关键词是学生需要明确认知并深刻理解的。那么，在教学组织中，教师该如何帮助学生开展实验观察呢？
教师可以出示红绿两色粘贴纸，要求学生在借助回形针让纸鹦鹉站立起来的过程中，把绿色贴纸粘在能使纸鹦鹉站起来的位置上（表示支撑点），用红色贴纸贴在回形针夹在纸鹦鹉的位置上（表示重物）。在接下来的诸如环形、三角形、不规则图形等物体站立起来的活动中也提出相同的要求。不同位置的粘贴纸，有着鲜明的视觉效果，能很好地引导学生分析出支撑点与重物之间的关系，即重物越重，站得越稳：重物越下，站得越稳。
2.集思广益，缜密设计实验方案
学生实验设计的水平是衡量其探究能力的重要标尺。在小学阶段，教师应当利用学生已有的认知，充分调动他们的主观能动性，给他们创设展开思维的条件和机会，使他们实验设计的能力不断提高。
在教学《测量水的温度》一课时，对于“热水变凉有什么样的规律”这一问题，众人观点不一，学生很直接地想到做实验，借助工具测量一下水温（教学时使用的是数字化实验设备）。可疑问又接踵而至，测量一次水的温度就能知道热水降温的规律吗？于是教师抛出第二个问题：想要知道这杯水究竟是怎么变冷的，又该如何测量温度呢？进一步引导学生的思维向前推进。下面是学生分组交流之后的汇报：
生：把温度传感器插入水中，先测一次，过段时间再测一次。
生：我觉得前面同学说的方法是对的，只是测的次数太少了，应该多测几次，最起码五六次。
生：每次测量水温间隔的时间还得一样，这样才会知道水温的变化究竟是怎样的。
生：温度传感器太灵敏了，我觉得要把它一直放水里，这样才能保证测量的是水温。
……
师：通过交流，我们有了较为统一的观点：这个实验的测量总时间长一些，得多测几次，要注意前后测量的间隔时间是一样的，温度传感器要一直放在热水里，我们可以把这样的方法称之为连续测量。
二、严密，培养科学实证意识
尽管小学生进行的科学探究和科学家进行的科学实验有着诸多不同，但两者在本质上是相通的，都讲求实证意识，并据此不断修正自己的发现，做出新的解释。因此，教师要给学生营造一个科学民主的学习氛围，引导他们多角度思考问题，增强思维活动的强度，树立实证意识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度。
1.用存异求同的方法发现“是什么”
图示技术以其直观、简洁著称，是实现思维从抽象到具象再到抽象的桥梁，常用于实验现象的分析，利于知识的建构、问题的探讨与解决。
《水结冰》是我们设计的一节数字化实验课，本课的教学目标是观察并发现水凝固成冰的温度变化。在探究活动中，学生制取冰块、测量水温，由于应用了数字化实验技术，他们能够便捷地获得一组精准的实验数据，能够根据数据的变化实时绘制出折线图。教师逐一出示各组提交的不同曲度的折线图，要求学生根据图表汇报活动中测得的起始温度、水开始结冰的温度、活動结束时的温度；接着标注出水结冰的温度在折线图中属于哪一部分，分析这一部分的线段有什么特点；继而分析线段为什么几乎是一条直线。学生通过交流、讨论，最终认识了水开始凝固成冰的温度是零摄氏度左右，且水在凝固成冰时温度总是保持在零摄氏度左右这一科学规律。教师通过存异求同的实证方法，引导学生将具象的图表转化为抽象的思维，使现象与规律之间的逻辑联系不再是晦涩难懂的，而是显而易见的，提升了学生的思维水准，优化了科学探究的效度。
2.用毫厘之差的数据解析“为什么”
学生探究过程中往往会出现各种不同的实验数据，教师应及时引导学生进行质疑、解释与相互评价，挖掘隐藏在现象表层下富含的思维要素。
如《测量》一课，学生用软尺测量课桌的宽度，汇报的数据大多是39.9厘米，有一组学生却是40.0厘米。这时就可以抓住例外数据，启发学生进行更多的思考。教师用提问的形式鼓励学生进行探讨：“你认为这一组的数据为什么会不一样？”学生纷纷做出基于经验的各种猜测：软尺可能放斜了，软尺可能没有拉紧，用软尺测量时可能没有从零刻度开始，桌子和其他组的可能不一样……在反复分析、验证、交流的过程中，学生发现原来是这一组的尺子刻度存在问题，由此明白了看似统一的工具之间也有可能存在误差，这为后续学习规范使用其他测量工具奠定了经验基础。只有当学生的思维始终处于用事实说话的这种实证意识中，才能使他们多角度、多层次地看待问题，并根据不同的条件和具体的环境灵活处理问题。 3.用抽丝剥茧的解决“怎么办”
课堂教学是个不断生成的过程，教师需要结合具体的教学情境，针对不同学习状态下的学生，给予针对性和激励性的导学信息，使他们在认知困惑、思维徘徊、情感起伏的时候，能最大程度地为他们提供不同的学习支持和思维助推。
仍以《水结冰》一课为例。我们知道水在零摄氏度时开始结冰，但并不是所有时候都是这样，即使温度已经低于冰点，有些情况下水仍然不结冰。造成这个现象的原因是水结冰需要先在水中任意一个区域内形成至少一个小冰核，水分子包围着这个核开始结晶成冰，如果没有这个核，就好像结冰这个过程的开关没有被打开，水只好继续降温，我们把这一状态的水称为“过冷水”。在实际教学中，因为器材的限制，实验中使用的是用保温杯装碎冰模拟一个冷环境，但由于不同品牌保温杯保温性能的差异，有个别杯内的温度值只能维持在零下四摄氏度左右，与水结冰的冰点较接近，试管中的水在这样一个不太冷的环境中不能正常结冰，始终是液体状态。因为存在“过冷水”现象，该组学生得不到“应有”的实验结果，继而不能参与数据的分析交流，使得这一小组的学生在汇报环节十分沮丧，认为是实验时操作不当造成的失误。这时，教师首先邀请其他组向这组提出质疑：是否用手触碰杯内的试管外壁（这容易导致管内水温度上升），是否经常搅拌保温杯里的碎冰（杯内温度不冷，水就不能结冰了），是否用嘴巴靠近杯子哈气（容易改变杯内温度）。该组学生在逐一排除这些因素后，发现自己的实验步骤是严谨科学的，转而信心大增，但因为不明白水不能结冰的原因，于是把求助的目光投向教师。这时，教师取一块碎冰屑，快速地投掷于过冷水中，本是透明的液体在冰核的作用下，瞬间结冰变白，学生顿时眼睛发光，欢呼雀跃起来。当然，这一课堂偶发现象的有效处理，需要教师平时积累扎实的理论知识、过硬的实验操作技能，以及灵活多变的课堂教学机智。
三、生趣，玩味课堂意外事件
学生有意无意的动作表情，往往表现出他们最真实的思维状态。教师只有俯下身，敏感地发现他们的心理成长需求，再适时地、润物细无声地去感染、熏陶和引领他们，他们才会感觉安全、舒适、温馨，思维才能活跃起来。
每年春季入学后，四年级学生就会学习《骨骼和肌肉》单元的相关内容。学生会调动一切可能的方法进行学习，比如通过触摸自己的身体进行研究，观察动物的骨头参照类推，借助图片、模型等进行直接观察，以发现人体这个“暗箱”潜藏的奥秘，骨骼模型也就应时出现在教室的讲台上了。
第一次上《骨骼》一课出示骨骼模型时，教师尽管会提前告诉学生这是PVC材质的塑料儿童骨骼模型，但课堂上还是有一阵惊呼声，胆小的女生会把脸转向自己的臂弯里，只有几个调皮的男孩子会在下课的时候偷偷地触碰一下模型。但这并不代表孩子们抗拒科学研究，他们仍旧会用灵巧的小手进行纸质平面人体骨骼的拼装，会对照立体模型进行比对并修改自己的作品，只是面对骷髅这个“新生事物”还需要一个接受的过程。
上第二课《关节》时，课堂上仍旧有骨骼模型的出示，但学生的思想会发生转变。他们显然对模型神情坦然地接受了，在教师扶起骨骼模型的上肢或下肢做局部讲解时，他们对骨骼标本呈现出怪诞滑稽的动作姿势，还能友善地笑上几声。在临下课的时候，教师选用一段幽默的“骨骼模型舞蹈”视频，加强学生对人体骨骼及关节功能的认识。视频中类似牵线木偶被操控的骨骼标本，在劲爆的摇滚音乐中摆着各种Poss，做出热辣活力的舞蹈动作。孩子们再也按捺不住，个个眉开眼笑，太有意思了，原来在人体褪下毛发、皮肤、肌肉等附着物后，我们身体的各种动作都是骨骼的支撑与骨之间的运动实现的。下课后，学生把模型围得水泄不通，嘰叽喳喳像群快乐的小鸟。他们会用手指摸一下模型的颅骨，再拨拉一下颌关节，或拎一下“手臂”“小腿”，再遗憾地叹气：“老师，我觉得这模型做得还不够逼真，手掌、脚掌上这么多的关节都黏连在一起，居然没有表现出来。”“老师，医学院会有真的人体骨骼标本吗？我好想去看看真正的大骷髅。”
课堂教学是师生生命历程的一部分，是生命对生命的呼唤，人性对人性的理解，应当具有浓厚的人文色彩。在实际教学中，经常会出现各种意外事件，如养殖家蚕过程中缺少桑叶了，小组合作中出现摩擦了，讲解青春期的变化时学生出现羞赧心理，等等。教师应不急不躁，顺应学生的天性，及时给予方法上的指导和情绪上的安抚，引导学生走向正常、健康、安全和富有挑战的科学探究。
生动高效的科学课堂，必定是思维之花四处迸射的课堂。我们要善于建构良好的探究活动，营造理趣共生的教学氛围，做到有序、严密、生趣，这样的课堂才是孩子的课堂、快乐的课堂，成长的课堂。
（本文系江苏省“十二五”规划重点课题“小学科学探究思维可视化的研究”研究成果）
江苏省宜兴市湖滨实验学校
江苏省宜兴市东坡小学
（214200）
一、有序，关注实验方案设计
精心设计实验方案，是将头脑中模糊的探究想法外显，并尝试进行程序化的假设过程，是科学探究活动得以顺利进行的保障。教师在引导学生参与活动前要进行合理的方案设计，做到有方法、有秩序，减少学生观察与实验的盲目性。
1.聚焦核心，用明确的要求贯穿实验
三年级是小学科学的起始年级，对于刚踏入科学课堂的学生来说，对科学有着发自内心的喜悦，充满着好奇。因此，教师必须把握学生的年龄特点，关注他们的认知发展。在组织探究时，要用清晰的语言，把操作方法明确、高效地教给学生，使他们更容易进入研究状态。
如《做一名小科学家》一课，探究纸鹦鹉站立的秘密是本课的主体活动，教师借助纸鹦鹉活动，让学生经历从提出问题到寻求答案的过程，并从几种物体站立起来中领悟到重物加在物体尾部，物体才可以保持平衡，且重心越低，物体越平稳。很显然，“重物、重心、平衡、平稳”这四个关键词是学生需要明确认知并深刻理解的。那么，在教学组织中，教师该如何帮助学生开展实验观察呢？
教师可以出示红绿两色粘贴纸，要求学生在借助回形针让纸鹦鹉站立起来的过程中，把绿色贴纸粘在能使纸鹦鹉站起来的位置上（表示支撑点），用红色贴纸贴在回形针夹在纸鹦鹉的位置上（表示重物）。在接下来的诸如环形、三角形、不规则图形等物体站立起来的活动中也提出相同的要求。不同位置的粘贴纸，有着鲜明的视觉效果，能很好地引导学生分析出支撑点与重物之间的关系，即重物越重，站得越稳：重物越下，站得越稳。
2.集思广益，缜密设计实验方案
学生实验设计的水平是衡量其探究能力的重要标尺。在小学阶段，教师应当利用学生已有的认知，充分调动他们的主观能动性，给他们创设展开思维的条件和机会，使他们实验设计的能力不断提高。
在教学《测量水的温度》一课时，对于“热水变凉有什么样的规律”这一问题，众人观点不一，学生很直接地想到做实验，借助工具测量一下水温（教学时使用的是数字化实验设备）。可疑问又接踵而至，测量一次水的温度就能知道热水降温的规律吗？于是教师抛出第二个问题：想要知道这杯水究竟是怎么变冷的，又该如何测量温度呢？进一步引导学生的思维向前推进。下面是学生分组交流之后的汇报：
生：把温度传感器插入水中，先测一次，过段时间再测一次。
生：我觉得前面同学说的方法是对的，只是测的次数太少了，应该多测几次，最起码五六次。
生：每次测量水温间隔的时间还得一样，这样才会知道水温的变化究竟是怎样的。
生：温度传感器太灵敏了，我觉得要把它一直放水里，这样才能保证测量的是水温。
……
师：通过交流，我们有了较为统一的观点：这个实验的测量总时间长一些，得多测几次，要注意前后测量的间隔时间是一样的，温度传感器要一直放在热水里，我们可以把这样的方法称之为连续测量。
二、严密，培养科学实证意识
尽管小学生进行的科学探究和科学家进行的科学实验有着诸多不同，但两者在本质上是相通的，都讲求实证意识，并据此不断修正自己的发现，做出新的解释。因此，教师要给学生营造一个科学民主的学习氛围，引导他们多角度思考问题，增强思维活动的强度，树立实证意识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度。
1.用存异求同的方法发现“是什么”
图示技术以其直观、简洁著称，是实现思维从抽象到具象再到抽象的桥梁，常用于实验现象的分析，利于知识的建构、问题的探讨与解决。
《水结冰》是我们设计的一节数字化实验课，本课的教学目标是观察并发现水凝固成冰的温度变化。在探究活动中，学生制取冰块、测量水温，由于应用了数字化实验技术，他们能够便捷地获得一组精准的实验数据，能够根据数据的变化实时绘制出折线图。教师逐一出示各组提交的不同曲度的折线图，要求学生根据图表汇报活动中测得的起始温度、水开始结冰的温度、活動结束时的温度；接着标注出水结冰的温度在折线图中属于哪一部分，分析这一部分的线段有什么特点；继而分析线段为什么几乎是一条直线。学生通过交流、讨论，最终认识了水开始凝固成冰的温度是零摄氏度左右，且水在凝固成冰时温度总是保持在零摄氏度左右这一科学规律。教师通过存异求同的实证方法，引导学生将具象的图表转化为抽象的思维，使现象与规律之间的逻辑联系不再是晦涩难懂的，而是显而易见的，提升了学生的思维水准，优化了科学探究的效度。
2.用毫厘之差的数据解析“为什么”
学生探究过程中往往会出现各种不同的实验数据，教师应及时引导学生进行质疑、解释与相互评价，挖掘隐藏在现象表层下富含的思维要素。
如《测量》一课，学生用软尺测量课桌的宽度，汇报的数据大多是39.9厘米，有一组学生却是40.0厘米。这时就可以抓住例外数据，启发学生进行更多的思考。教师用提问的形式鼓励学生进行探讨：“你认为这一组的数据为什么会不一样？”学生纷纷做出基于经验的各种猜测：软尺可能放斜了，软尺可能没有拉紧，用软尺测量时可能没有从零刻度开始，桌子和其他组的可能不一样……在反复分析、验证、交流的过程中，学生发现原来是这一组的尺子刻度存在问题，由此明白了看似统一的工具之间也有可能存在误差，这为后续学习规范使用其他测量工具奠定了经验基础。只有当学生的思维始终处于用事实说话的这种实证意识中，才能使他们多角度、多层次地看待问题，并根据不同的条件和具体的环境灵活处理问题。 3.用抽丝剥茧的解决“怎么办”
课堂教学是个不断生成的过程，教师需要结合具体的教学情境，针对不同学习状态下的学生，给予针对性和激励性的导学信息，使他们在认知困惑、思维徘徊、情感起伏的时候，能最大程度地为他们提供不同的学习支持和思维助推。
仍以《水结冰》一课为例。我们知道水在零摄氏度时开始结冰，但并不是所有时候都是这样，即使温度已经低于冰点，有些情况下水仍然不结冰。造成这个现象的原因是水结冰需要先在水中任意一个区域内形成至少一个小冰核，水分子包围着这个核开始结晶成冰，如果没有这个核，就好像结冰这个过程的开关没有被打开，水只好继续降温，我们把这一状态的水称为“过冷水”。在实际教学中，因为器材的限制，实验中使用的是用保温杯装碎冰模拟一个冷环境，但由于不同品牌保温杯保温性能的差异，有个别杯内的温度值只能维持在零下四摄氏度左右，与水结冰的冰点较接近，试管中的水在这样一个不太冷的环境中不能正常结冰，始终是液体状态。因为存在“过冷水”现象，该组学生得不到“应有”的实验结果，继而不能参与数据的分析交流，使得这一小组的学生在汇报环节十分沮丧，认为是实验时操作不当造成的失误。这时，教师首先邀请其他组向这组提出质疑：是否用手触碰杯内的试管外壁（这容易导致管内水温度上升），是否经常搅拌保温杯里的碎冰（杯内温度不冷，水就不能结冰了），是否用嘴巴靠近杯子哈气（容易改变杯内温度）。该组学生在逐一排除这些因素后，发现自己的实验步骤是严谨科学的，转而信心大增，但因为不明白水不能结冰的原因，于是把求助的目光投向教师。这时，教师取一块碎冰屑，快速地投掷于过冷水中，本是透明的液体在冰核的作用下，瞬间结冰变白，学生顿时眼睛发光，欢呼雀跃起来。当然，这一课堂偶发现象的有效处理，需要教师平时积累扎实的理论知识、过硬的实验操作技能，以及灵活多变的课堂教学机智。
三、生趣，玩味课堂意外事件
学生有意无意的动作表情，往往表现出他们最真实的思维状态。教师只有俯下身，敏感地发现他们的心理成长需求，再适时地、润物细无声地去感染、熏陶和引领他们，他们才会感觉安全、舒适、温馨，思维才能活跃起来。
每年春季入学后，四年级学生就会学习《骨骼和肌肉》单元的相关内容。学生会调动一切可能的方法进行学习，比如通过触摸自己的身体进行研究，观察动物的骨头参照类推，借助图片、模型等进行直接观察，以发现人体这个“暗箱”潜藏的奥秘，骨骼模型也就应时出现在教室的讲台上了。
第一次上《骨骼》一课出示骨骼模型时，教师尽管会提前告诉学生这是PVC材质的塑料儿童骨骼模型，但课堂上还是有一阵惊呼声，胆小的女生会把脸转向自己的臂弯里，只有几个调皮的男孩子会在下课的时候偷偷地触碰一下模型。但这并不代表孩子们抗拒科学研究，他们仍旧会用灵巧的小手进行纸质平面人体骨骼的拼装，会对照立体模型进行比对并修改自己的作品，只是面对骷髅这个“新生事物”还需要一个接受的过程。
上第二课《关节》时，课堂上仍旧有骨骼模型的出示，但学生的思想会发生转变。他们显然对模型神情坦然地接受了，在教师扶起骨骼模型的上肢或下肢做局部讲解时，他们对骨骼标本呈现出怪诞滑稽的动作姿势，还能友善地笑上几声。在临下课的时候，教师选用一段幽默的“骨骼模型舞蹈”视频，加强学生对人体骨骼及关节功能的认识。视频中类似牵线木偶被操控的骨骼标本，在劲爆的摇滚音乐中摆着各种Poss，做出热辣活力的舞蹈动作。孩子们再也按捺不住，个个眉开眼笑，太有意思了，原来在人体褪下毛发、皮肤、肌肉等附着物后，我们身体的各种动作都是骨骼的支撑与骨之间的运动实现的。下课后，学生把模型围得水泄不通，嘰叽喳喳像群快乐的小鸟。他们会用手指摸一下模型的颅骨，再拨拉一下颌关节，或拎一下“手臂”“小腿”，再遗憾地叹气：“老师，我觉得这模型做得还不够逼真，手掌、脚掌上这么多的关节都黏连在一起，居然没有表现出来。”“老师，医学院会有真的人体骨骼标本吗？我好想去看看真正的大骷髅。”
课堂教学是师生生命历程的一部分，是生命对生命的呼唤，人性对人性的理解，应当具有浓厚的人文色彩。在实际教学中，经常会出现各种意外事件，如养殖家蚕过程中缺少桑叶了，小组合作中出现摩擦了，讲解青春期的变化时学生出现羞赧心理，等等。教师应不急不躁，顺应学生的天性，及时给予方法上的指导和情绪上的安抚，引导学生走向正常、健康、安全和富有挑战的科学探究。
生动高效的科学课堂，必定是思维之花四处迸射的课堂。我们要善于建构良好的探究活动，营造理趣共生的教学氛围，做到有序、严密、生趣，这样的课堂才是孩子的课堂、快乐的课堂，成长的课堂。
（本文系江苏省“十二五”规划重点课题“小学科学探究思维可视化的研究”研究成果）
江苏省宜兴市湖滨实验学校
江苏省宜兴市东坡小学
（214200）