教师引导学生关联真实世界，学校充分利用学习空间，培养学生科学思维

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■教师的作用是将学生的目光引导到现实世界，并将现实世界中的不同事件联系起来。学生只有具备激活公式符号的能力，具备一比十比较的策略，才能有科学思维。

■当学校的教室、实验室、图书馆、运动场等各种学习空间得到充分利用时，学生将能够发展科学思维，用远见来超越看不见的事物。

《细节决定成败》的作者王中秋曾讲过一个故事：有一天他问三个孩子，旧轮胎有什么用？一个孩子说，可以放在码头上，当船只靠岸时起到缓冲作用；还有人说可以挂在外墙上，标明“汽车修理厂”；老三说轮胎有一万种用途。 “万”是一个虚数。轮胎的成分是橡胶。从它的微观组成来看，它是原子。原子重新组合形成数量未知的万物。

王仲秋叹息，孔子曰：“君子无器”。君子不应该成为特定的器皿，而应该根据需要成为合适的材料，因此有很大的发展空间。同样，在教学中，教师也需要有“轮胎有一万种用途”的逻辑。只有这样，才有可能培养学生的创造性思维。

传统教学通常基于点对点的概念。一个知识点是用来解决一个问题的。学生需要使用大量形状各异的容器来搭配不同的知识点。学习的方法往往是背诵、整理、纠错，直到不犯错误为止。但这不应该是学习的目标。对于教师而言，引导他们创造知识，甚至引导他们想成为科学家，才是培养比能应试的人才更高的理想目标。

2017年，《新课程标准》对教学提供了重要指导，对学生核心能力的培养提出了要求。这种素养的特点是“大、连、组合、跨越”，仿佛是一个可以容纳万物的大容器。在“以学生为中心”的教育模式下，教师要注重给学生提供广阔的看待问题的视角，通过与学生讨论式的互动，启发和引导学生发现新问题，培养学生解决复杂问题的能力。而这种能力，归根到底是培养学生的科学思维。

赋予学生激活知识和符号的能力

一般来说，个体学习是直接面对人类已有的认知成果。这些客观事物及其联系往往以符号和符号系统的形式呈现。但其实大家心里还有另外一个知识体系，那就是日常生活知识。它不是静态的文字符号，但可以在教师的带领下通过实验、探索等方法明确其原理。

以化学为例。学生通常喜欢化学，因为它对实验很有吸引力。实验中，丰富的变化是物质在一定条件下发生变化的过程，有高于表象的原理——对于学生来说，这是一门创造性的学科。带领学生踏入化学大门的，是一些经典有趣的实验，也可以称为化学魔法，如大象牙膏、魔杖照明、交通灯、碘钟等。

蓝瓶实验自1960年以来经过多次改进，已成为稳定、安全、可重复的兴趣实验。实验原理是：空气中的氧气和葡萄糖在碱性条件下发生氧化还原反应，借助有机分子亚甲蓝（白色）颜色的周期性变化，在锥形瓶中呈现蓝色。摇动后，静止时呈无色。学生看完《商业》后会想，是不是要补充葡萄糖呢？还原剂这么多，能用铁粉吗？日常生活中食品包装中的脱氧剂主要是铁粉，而亚甲蓝是花鸟市场观赏鱼用的杀菌剂，很容易获得。

一名学生尝试做出改变，发现制造变量可以复制。他还发现，月饼包装袋内的脱氧剂一侧有一条红线。当包装打开，脱氧剂暴露在空气中时，这条红线会逐渐变成蓝线。这也是蓝瓶实验的原理。红线是否变蓝表明脱氧剂是否有效，从而可以推断食品是否安全、是否变质。

化学知识很大一部分是基于有氧和抗氧化之间的博弈。许多化学方程式都是由此推导出来的，这使得学生觉得复杂、难学。但如果引导学生去理解实际应用中的记忆，无非是二元论：得与失、阴与阳、正与负。

有趣的实验引导学生进入科学世界。其教学功能具有可扩展性。它不仅为学生播下学习化学的种子，还引导学生进行独立实验，破译实验背后的化学原理。就像2024年央视春晚的魔术节目一样，全国观众都跟着刘谦进行扑克配对实验。胜利者期待解密，失败者则想知道真相。

教师的作用是将学生的眼睛引导到现实世界并将这些不同的事件联系起来。善待事物是科学思维发展的智力保证。透过现象看本质。学生只有具备激活公式符号的能力，具备一比十的比较策略，才能有科学思维。

教育信息化不能让科研实验扁平化

培养学生的科学素养，实践和体验是重要的环节，而这些都离不开实验室和实验工具。值得注意的是，一些学校常常过度加强实验安全，导致教师处理实验扁平化，导致学生实验体验不足。

平面实验就是播放实验视频。为了节省上课时间，老师让学生观看实验。从时间成本来看，典型的演示教学包括教师现场搭建实验装置、添加药物、启动实验、废液处理、拆卸装置等步骤，至少需要十几分钟。这还不包括由于不可控因素造成的实验失败和严重失败。做事时间。

如今，借助信息技术，教师在播放视频时可以快进或只播放反应发生的那一刻。可能只需要一分钟甚至更短的时间。正如我们质疑“用5分钟的短视频看电影”“你真的看过电影吗？”在这样的实验课上，学生们真的做了实验吗？有时，教师不仅想节省时间，还会对信息技术教学的普及产生误解，或者在实验中回避安全隐患，甚至教师本身缺乏科学素养。学校四分之一到三分之一的学习空间是实验室，这些空间的使用和产出是一个需要关注和讨论的课题。

实验确实需要很多时间。如果将实验项目与作业结合起来，让学生回到生活中去体验，时间成本的问题就可以得到解决。事实上，小实验越贴近日常生活，就越能从学生那里获得同理心。例如，日常网购、外卖会带来保鲜、保鲜、低温、自热、缓冲、牢固等与材料相关的科学问题；学生的文具袋里可以装pH试纸、塑料头滴管等学习工具，可以测量生活中常用物质的酸碱活性，独立形成样品处理、材料纯化、误差等实验方法分析。然而，这些活动往往需要教师结合课程标准和教材内容的要求，为学生提供项目，扩大学习空间，让学生在生动的现实生活情境中思考和实践，了解科学的本质，培养科学素养。精神，提高科学素养。这样的实践作业并没有增加学生的工作量，而是将练习转化为实验，培养学生解决实际问题的能力。

学校的学习空间包括教室、实验室、图书馆和运动场。当这些空间得到充分利用，当我们的学生能够“浸泡”在实验室和图书馆时，我们的学生就能更好地发展科学。思考，用远见来超越看不见的事物。

从科学实验到思想实验，学生获得探索未知的热情

俗话说，眼见为实，但是看不见的又如何呢？高中课堂上，学习燃烧三要素时，有的同学会问，还有第四要素吗？蜡烛可以在太空中燃烧吗？ 2023年9月21日，神舟十六号航天员为地球青少年进行了蜡烛燃烧实验。当蜡烛在地球上燃烧时，火焰呈长条状。但在失重条件下，由于没有重力，即没有密度，冷热气体不会产生对流，火焰会呈球形燃烧，不能持续很长时间。宇航员在距离地球400公里的中国空间站为青少年解密。实验现象符合学生的想象和推测，激发他们产生更多的想法，等待被证实或证伪。

哲学中有一个术语叫“思想实验”，就是呈现一个想象的场景来激发直觉或推理反应。思想实验主要是激发思维、理清难点。实验者从不同角度进行预测和解释，极其有效。创造新知识是可能的。 《庄子·天下》有“一足棍，半日之用”的例子来预言物质的无限可分性；伽利略的重力实验也是著名的思想实验，用来反驳亚里士多德的自由落体速度取决于物体质量的理论，意味着伽利略没有向比萨斜塔扔铁球。人类通过思想实验触及未来。

所以，创新的前提是思考，思考的前提是知道，不仅要知道“你知道的”，还要知道“你不知道的”，才能进行思想实验。只有认真开展实验教学，经历从趣味实验、自主实验、创新思维、思想实验的循序渐进，让学生形成科学精神和科学思维，旧轮胎有一万种用途的理念才会诞生。自然。

《轮胎》也是一个思想实验。我们很多学生一进入高中就开始为“3+3”高考选科发愁。他们认为所选择的科目与自己未来的职业生涯有着不可挽回的联系，从而让自己陷入未知的恐慌之中。事实上，只有培养学生的核心能力，当他们成为“大而一般”的人时，才会拥有一万种工作能力和改变世界的冲动。

文：曾德坤（复旦大学附属中学化学特级教师）

图片来源：视觉中国