在科学与技术教学中引发学生“思维碰撞”的实践研究

• 课题的提出：

“在科学与技术教学中引发学生‘思维碰撞’”课题的提出基于以下四个方面的认识与思考：

第一、学生思维能力全面发展的需要。就我校三四年级学生，在参与科学与技术学习一定阶段（短可1学期，长可2年）后，初步具备一定的自主探究学习的能力，这当中包括观察现象发现问题的能力，合作学习分析问题的能力，动手实践实验活动的能力等等。学生的思维能力在实践体验中不断发展完善。可是学生由于“以自我为中心”年龄心理特点，或是师为主、生为辅的心理定势影响，或是还有其他的种种原因致使学生较少以“反思性”的思维方式来认识辨析问题。具体地可以有两种表现：其一，课堂上提出众多看法（不同的思维表现），学生不善于辨析选择，更多等待老师指出哪种看法更对或哪种方法更好。其二，学生自己提出一种看法，或者完成了一项实验，不乐意别人提出和自己不一样的意见，盲目地进行“争辩”，不善于，有时也可以说“不乐于”对自己的不够完善的想法或做法通过反思进行修正和改进。

第二，教师角色改变的需要。教师要在课堂教学中实现从“主导者”，“策划者”到“引导者”，“观察者”，“学习者”，“研究者”的角色转变，少不了多方面思考自己的教学方式，教学理念，考察学生的思维状态，活动情况等。但是在课堂上，教师往往在不经意间就恢复了“主导者”的角色，不敢放手让学生进行自主探究，也同样不乐于听到学生提出与自己意见相左的“声音”。

第三，实现新课程实施任务的需要。新课程提出“知识与技能”，“过程与方法”“情感与态度”的三维目标，它们不是独立的三块，而是一个整体。这三者在学生的学习过程中是始终存在的。课程实施的任务就是让学生产生积极的学习态度倾向，热爱学习，激发学习兴趣自觉化。教学也应在传授知识，培养技术能力的同时，尊重学生的主体性，激发保护他们的兴趣，让他们自主探究，主动学习，心理上自我激励，增强学习自信心。这样学生在“清楚”与“模糊”中碰撞，思考，最终学会解决问题。

第四，突破科学与技术教学探究活动“瓶颈”的需要。在教学实践组织探究活动中，时而会遇到“问而不思”，“探而不究”的问题，要打破这个“瓶颈”，需要引发学生思维碰撞，激发学生深层次地思考问题。作为教师，也要努力“引发自身思维碰撞”，践行课改要求，以问题型，开放型的课堂探究模式取代以往的问答型，约束型的课堂模式，突破探究难点，提高教学实效。

 

• 研究概述：

1. 研究目标：主要探索引发学生“思维碰撞”的规律，研究小学生“思维碰撞”与探究式教学模式构建及学生探究能力发展的关系。
2. 研究内容：主要研究引发学生思维碰撞的方法及实效。
3. 研究方法：主要运用行动研究，案例研究，辅之以理论及文献研究等。

 

• 对“思维碰撞”含义的理解。

“思维碰撞” 是一种包含反思和批判精神的思维能力的特殊表现形式。碰撞的前提是科学认识与理性思考，“碰撞”的保障是探究与实验，“碰撞”的发展是进一步的实践与思考。“思维碰撞”是思维发展到一定阶段的较高的思维能力的表现，在思维碰撞中往往会产生创新的火花，探究的欲望，实践的动力，对于提高学生探究学习能力有很大作用。由此对于如何引发学生思维碰撞及其实效作出实践与研究。

 

• 引发学生思维碰撞的途径与方法。

1、兴趣引路，认同学习目标是引发思维碰撞的基础。

要让学生的思维表现产生“碰撞”，首先就要激发他们对学习目标产生“认同”。让他们对学习目标产生浓厚的兴趣，使学习目标变成自身的学习需求，这是引发学生思辨碰撞的基础。如《科学与技术》第六册中《小喷泉》一例，教学目标是让学生了解空气也具有热胀冷缩的性质。如果只是干巴巴地让学生分析空气也能热胀冷缩，学生只是机械地学习，学生根本没有融入科学探究，更加无从产生“思维碰撞”。为了引发学生探究这个问题的兴趣，教师首先自制了一个大个的“模拟彩色喷泉”（一个2.5L的大号饮料空瓶，细软管，红墨水），上演了一个“喷泉”表演。学生一下子就被吸引过来，产生了浓厚的探究兴趣，喷泉怎么会喷出水来呢？（学生在观察中都产生了这个问题）

学生开始讨论分析喷泉能分出水的原因（学生开始进入推理的思维状态），有的学生说是瓶子里的水受热膨胀了，（出现了第一种思维表现），底下一部分学生低头表示赞同，但还有不少学生看着喷泉琢磨着，摇着头，对这个意见似乎并不赞同。老师并不着急，让学生再想想还有什么可能。（激发学生进一步思考分析）又有学生提出意见，瓶子里不仅有水，还有空气，会不会是空气也会热胀冷缩呢，（这个想法和前面的想法产生了碰撞）学生间于是就喷泉因为水受热膨胀还是空气受热膨胀产生了一番争辩，几个学生在争辩中互相补充着提出了做实验进行比较：一个瓶子里装满水，一个瓶子里就放一点水，用同样细的管子插入瓶内，倒同样多的热水，看看哪个瓶子里能喷水，哪个喷得高？

“这个实验方案真不错，那大家就来试一试”教师赞同了实验方案，让学生在实践中比较发现喷泉的奥秘。在这个案例中，兴趣就是引发学生思维碰撞的“引路人”。有趣的实验现象使学生产生了探究的需求，对科学知识的不同程度的理解就自然激起思维高峰，思维的碰撞中产生了设计实验方案，探究学习在思维碰撞中有效实现。

 

2、“合作式”评价，认同学习伙伴是引发思维碰撞的前提。

每一个学生都是一个独立的学习个体，都会有自己的想法和意见。但是并不是有了不同想法就会产生碰撞。有的学生对伙伴意见“惘然不闻”，有的人把自己的想法“藏着掖着”，因此要引发学生思维碰撞的一个重要前提就必须让学生能够倾听其他学习伙伴的意见，“兼听则明”，综合分析，能彼此接受不同观点的意见和想法，尝试按照不同方式来分析问题和解决问题。如何让学生乐意倾听他人（包括老师与伙伴）的意见呢？在诸多教学方式中，合作学习方式是一个很好的尝试。但是不仅要合作式学习，更要“合作式”评价。所谓的“合作式”评价，在形式上，教师评价时要针对某个小集体（如某个学习小组），而不是针对个人。在方法上，让学生共同参与评价，师生，生生共同评价。

在我的教学实践中就采取了这种“合作式”评价，并结合学生年龄特点，设计了“小红旗”评价机制，具体操作如下：评价内容：以一个小组为评价单位。在一节课内回答问题，提出问题，补充问题的次数和质量及实验活动情况等为评价内容。评价媒介：每个问题或回答一面小红旗，有参与课堂讨论，产生科学辩论的问题加2面小红旗，有很好的实验表现加2面小红旗等。每节课后积分。每月一反馈，总结表彰获得小红旗最多的小组，次月重新计算。这种方法充分利用了学生的“争胜”心理，学生求胜心切，为了得到教师或其他小组的高分评价，他们就一定得认真听同组伙伴的意见，便于及时补充问题拿到小红旗。另一方面，也逐步认真去听别的小组伙伴的发言，遇到有疑问的，或者老师不置可否的时候，他们也会积极举手，因为可能因为分析问题，产生辩论问题而获得更多的红旗。在这种“小红旗”评价机制下，学生开始关注伙伴的发言，思维碰撞就在对伙伴发言的质疑和自己想法的陈述中产生，并且在不断的思维碰撞中，学生得到了乐趣和成功感，外化的激励也向内化的需求转变，学生遇到问题会主动寻求伙伴的合作与帮助。这样的交流增进了对问题的理解，也同时倡导了生生，师生之间的相互尊重，营造了相互支持的和谐教学氛围。

 

3、“乐问——善问”，启发性问题是引发思维碰撞的重要途径。

思维碰撞其实是对一个问题产生新的问题（或想法），可见，引发思维碰撞不可或缺的一根红线就是“问题情境”的设置。学生在老师的培养下，大都比较乐于提出自己的问题，但是有些问题太简单，或者太深奥，过深过浅过于脱离学生生活的问题都是不可能引发思维碰撞的。因此引发学生思维碰撞的重要途径就是要转变问题类型，让学生从“乐问”向“善问”转变，提出“含金量”高的问题。这里所谓的“含金量”就是在一定的实践体验基础上出现的具有一定启发性，创造性，开放性的足以激发伙伴一起来思考的问题，而不是盲目的蜂拥而来的“你对课题产生什么问题？”“你对**类动物有什么想了解的问题”等等诸如此类比较宽泛的问题。在这样的问题情境中，可以引发出双重思维碰撞，即自我思维碰撞和互动思维碰撞。

以《科学与技术》第五册第七单元《桥》的第二课时《桥的承重》中一个教学片段为例，承接第一课时的做纸桥，学生已经发现不同形状桥面的纸桥承重能力不一样。带着这个问题，老师让学生尝试改进自己第一课时做的纸桥，使纸桥的承重力增强。学生极其乐于进行纸桥的改进。在改进中，学生仍然会发现不同纸桥的承重力不相同。不同的承重效果，让他们互相之间进行了一番“责难”，诸如：“他们把桥面折得这么厚！”“他们怎么可以上下垫两层呢?”，有的学习小组开始进行“自我思维碰撞”：我是怎么做的，为什么承重效果不如其他小组？还有什么办法可以改进纸桥等？碰撞的具体表现在开始进一步改进调试纸桥的实验活动中。

在比较观察中，互动式的思维碰撞激发出了“思维火花”。如到底怎样的桥面承重力最强？生活中的桥梁的桥面到底是什么样的？折皱的桥是没法走人的，可不可能将几种方法运用在一起既能增强桥的承重力又可以行人？等等。这些问题都直接奔向了教学要点，在对些问题的探究和实验比较中，学生会继而发现更多的问题，如同样褶皱但承重力仍然不一样，桥面的受力要均衡才能承重等。 问题类型的转变既引发了学生思维碰撞的表现，也使学生在思维碰撞中重塑对问题的认识，对学习问题形成更深一层次的“认同”。

 

4、“思维对对碰”，百家争鸣是引发思维碰撞的点金石。

学生是学习的主人，教学以学生发展为本。引发思维碰撞是对学生思维能力培养的最明显的实效之一，是对学生思维状态的一种深度关照。思维碰撞的形成造就了一种“百家争鸣”的学习格局。“我不同意你的意见”，“我的看法是”，“按照你的说法，为什么（还会有怎样的结果）？”等等这样的语句出现在科学教学课堂上也就不是什么奇怪的事了。学生的思维在碰撞中激起千层浪。教师在教学组织中，突破既定学习小组，让持有相同意见的学生组成临时学习小组，共同进行探究活动，让有共同想法的学生组合在一起对于探究往往有事半功倍的效果，更易引发高质量的“思维碰撞”。

以《蛋的奥秘》第一课时《各种各样的蛋》的一个教学片段为例，教师将教学内容中一则介绍不同蛋的外壳颜色花纹不一样的“小资料”（也就是教师讲解介绍部分）引入了教学讨论环节。之所以有这样的处理，因为根据教师的前期了解，三年级的学生已经能够充分观察到各种蛋的外壳颜色花纹是不一样的，也对蛋有一定的了解，有对这个问题进行研究的基础。

教师提出“为什么不同蛋的外壳颜色花纹会不一样呢？”的问题。（学生思维状态平稳）马上做出反应，认为蛋壳的颜色和动物体色有关，如鹌鹑的体色是灰白相间的，那么鹌鹑蛋的颜色也是灰白相间的，大白鹅的毛是白色的，鹅蛋也是白色的。（教师鼓励学生的意见，但不做判断性评价，学生思维状态开始紧张）有学生质疑，那么同样一只鸡妈妈生的蛋，它们的外壳颜色也不一样？（教师充分认同质疑，生生思维发生碰撞，进入辨析的思维状态，学生间产生了小声的议论，无人发表意见）有学生发表意见，提出动物的蛋的外壳颜色可能和它们的生活环境有关。（带着这个问题，老师让学生自由分组，共同讨论这个问题，寻找支持观点的依据，辨析两种观点）学生的表情表达出他们关注辨析的思维状态。小碰撞在临时小组内此起彼伏，但是在辨析中，学生们逐渐认同后者，认为：我觉得是的确和动物生活环境有关，你看，鹌鹑是生活在一些泥丘里的，因此它的蛋就是灰白相间，容易隐蔽自己。（学生的附议声增大，对对碰，碰出了新认同）

在这个教学片断中，学生的思维碰撞有了较充分的体现，即时对自己的思考产生的问题发出质疑，由质疑引起进一步的思考，由思考引发反思讨论，有讨论观察获得知识认同。百家争鸣的课堂探究氛围成了引发思维碰撞的点金石。

 

5、“关注教师兴趣”，师生对话是引发思维碰撞的催化剂。

通常我们会认为教学目标更注重激发学生的学习兴趣，探究兴趣，认为对学习发展至关重要。其实，教师的教学兴趣，探究兴趣，同样对教学关系，教学环境至关重要。在教师对教学内容，教学问题，学生活动产生浓厚兴趣的心理基础上，才能与学生进行语言和思维上的平等“对话”，交织起一张思辨探究的“思维网”，成为引发学生思维碰撞的催化剂。

学生在思维过程中受年龄和知识的限制，难免出现“思维障碍”，“卡壳”的后果会使部分学生失去继续探究的兴趣。此时就是教师介入学生思维的“最佳时刻”。“引一引，夸一夸，议一议，辩一辩”是教师在发挥引发学生思维碰撞“催化剂”的常用手法。

如一年级《科学与技术》第七单元《灯的故事》第一课时中，有这样一个教学片段，教师要让学生按照灯的作用来分类。对于一年级的学生来说，进行这样比较严谨的分类是有一定难度的，往往分不清楚，还导致学生丧失兴趣。教师首先“引一引”：你认识里面哪些灯？你知道这些灯有什么用途？学生的兴趣立刻提起来了，找出几个自己认识的灯，如台灯，警灯等，认识了大多数的灯有照明的作用，还有警示别人的作用。

“同学们真棒，认识那么多灯的作用。”教师适时地“夸一夸”，肯定学生的观察和分析。“那么你说说，灯如果按照作用分可以分成几大类呢？”“为什么这么分？”“还能不能说出其他类型的灯” 教师参与学生的分析讨论与学生“议一议”，学生在议论中加深对灯的不同用途的认识。

最后环节，教师出示家居灯具设计环节。看看一个房间的不同地方用什么灯？如有学生提出在床边装壁灯，有学生提出在床边放盏台灯，还有学生说家里床头有一种夹子灯等等意见。老师就提出了一个开放型问题引发学生之间互相辩论：“说说你为什么这么设计，这样设计的好处在哪里？”一下子真是“公说公有理，婆说婆有理”争执不下，“听了同学的不同意见，你更赞正谁的设计呢？为什么”低年级学生通常对于“自我反思”是没有习惯的，教师的介入让学生注意辨析不同意见，综合自己想法，提出看法。在思考辨析中感知灯具的使用要考虑使用环境，使用要求等方面的因素，开始对同伴的设计作出比较正确的评价。“辩一辩”拓展了学生思维空间，催生“碰撞”的火花。

 

• 引发学生思维碰撞的效果。

教师积极遵循引发思维碰撞的途径与方法指导教学实践，经过二年来的实践操作发现，引发思维碰撞可以引领学生在科学学习兴趣，科学学习方式，科学学习能力和学习效果上有不同程度的提高，有利于全面提高学生科学素养，更好实现科学与技术课程的三维目标。具体数据可参考三四年级学生科学与技术课程学习状况调查情况汇总。本次调查参与人数共102人。

科学与技术学习状况调查表（汇总）

百分比	调查内容
	1、学习兴趣    你喜欢科学与技术课的学习吗？
94.1%	A 喜欢
5.9%	B较喜欢
0%	C 一般
0%	D 不喜欢
	2、学习方式    你最喜欢哪种学习方式？
2%	A  老师教，学生学
11.8%	B  小组合作式学习，自主学习，老师引导。
86.2%	C  小组合作式学习，老师也参与共同学习，鼓励指导。
	3、关于课堂学习方式   你对课堂讨论，问题，辩论的看法
92.2%	A  很需要，可以启发我们思考，认识问题。
0%	B  不需要，没有讨论，问题，辩论一样可以学习科学知识。
7.8%	C  无所谓，根据老师要求做。
4学习效果
1）每节课举手发言次数			A 1~2次		B 3~4次		C 4次以上		D没有
（百分比 %）			18		61		21		0
2）每节课提问次数			A 1次		B  2次		C 3次以上		D没有
（百分比 %）			32		63		4		1
3）每节课实验活动操作次数			A 1次		B  2次		C 3次以上		D没有
（百分比 %）			34		58		5		3
4）每学期设计活动方案数		A 2~3次		B 4~5次		C 6~8次		D 8次以上			E无
（百分比 %）		45		31		17		4			3
5）每学期参与课外科技实践活动次数				A1~2次		B3~4次		C5~8次		D 无
（百分比 %）				52		43		3		2

调查表中体现出引发学生“思维碰撞”产生以下几个方面的效果：

1. 保持并不断激发学生参与科学技术学习的兴趣。学生对于学习科学与技术课程有浓厚的兴趣，但要在持续的学习中保持兴趣并非易事。但是在引发思维碰撞的思维训练后，学生的学习兴趣不仅得到有效保持，并有大部分学生兴趣很浓。这说明“思维碰撞”对学习兴趣的保持和提高有很大作用。
2. 乐意选择自主学习方式进行科学探究活动。在诸多学习形式中，学生已经自发地从内需出发选择自主学习方式，乐于自己发现问题，提出问题，并尝试解决问题的方式。并且希望老师能够成为自己的学习伙伴，而不是高高在上的指导者，希望得到老师即时的鼓励和帮助。重视伙伴的发现和交流，把伙伴的见解作为自己探究活动的需要，启发帮助自己更好地分析解决问题。
3. 科学探究能力和实践能力不断提高。在学习能力调查的数据中可以发现，经过“思维碰撞”的思维训练，学生在动手实践意识，提问质疑意识和参与性上有很大提高，“愈碰撞愈快乐”，“碰撞”引领学生积极参与课外实践活动，乐于自己设计实验或活动方案来验证想法，因为课堂思维碰撞后的想法不一定可以在课内实践，由此激发学生课外实践的需求。

 

• 问题与思考

思维碰撞是思维高峰的集中体现，思维碰撞一定要以实践探究为“碰撞”基础，并以更进一步的实践探究为发展目标。在实效研究调查表中也反映出“不能将思维碰撞流于形式”的问题，“以思起问，以问起辩，以辩起论，以论起行”是引发思维碰撞后值得思考的问题。

• 思维碰撞后的自主探究。

思维碰撞包含了思考和批判。那么批判的依据是什么，批判的立足点是什么。思维碰撞中的理论多数是推理，因此必须要与学生自主探究活动相整合。要以“思维碰撞”为抓手，着力激发学生对丰富知识经验的欲望。从而引导学生拓展阅读课外科学书籍，掌握网络基本技能，观察身边的生活状况等等，以此来丰富自己的见闻，拓宽自己的视野，并指导学生以自己的方式或图或文积累下来，与课堂知识融汇贯通，提高自己的辨析问题，解决问题的能力。

• 思维碰撞后的合作探究。

在前文中已经提到，引发思维碰撞的其中一个途径是依靠学习伙伴的合作学习。教师要引导学生在思维碰撞后，针对一些不同观点，设计实验方案，引导学生在小组内合理分工，明确职责，互相支持，互相信赖。把合作探究作为自主探究的补充和扩展，将“思维碰撞”与“合作学习”结合起来，更有助于学生思维能力的发展和探究能力的提高。

• 科学实践活动引发新一轮思维碰撞。

思维碰撞，仅仅是建立在思维层面上，看不见，摸不着。与课内外的科技实践活动相整合后，内容就实在丰富起来，并且很有可能在实践中产生新的问题，新的体会与反思。学生现在由于时间和能力，硬件条件等限制，设计的方案往往还是“纸面”上的，久而久之，学生会丧失设计的兴趣。因此，必须利用科技330，兴趣小组，科技比赛等各种形式让学生将设想付诸于实践，培养学生在科学实践活动中把前期思考内容与实践活动记录反思相整合，构成一个完整的探究过程，把这个探究过程以一定的方式组织起来，进行总体分析，把两者结合提升到一个新的理论层面，加深对科学现象，科学问题的认识。这个过程中必然会引发新一轮的“思维碰撞”，学生的思维发展会得到更大程度的提高。

 

参考文献：

1、《探究教学论》    靳玉乐 主编    西南师范大学出版社

2、《面向学习者的教学》   北京教育出版社

3、《学会教学——课堂教学技能的理论与实践》肖锋 著   浙江大学出版社

4、《对话》       杨莲菁 王钢主编   上海教育出版社

5、《课程改革中的若干问题》  石鸥、刘丽群著   广东教育出版社

6、《学会批判性思维》  [美] Gerald M.Nosich 著  中国轻工业出版社