1. 认识思维训练的重要性。
2. 了解和掌握概念教学中进行思维训练的原理和方法。
3 课时
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张旭，长沙市雨花区枫树山小学科学教师，长沙市小学科学骨干教师，长沙市小学科学名师工作室名师。从事科学教育教学工作二十年，承担的科学教育课题曾获得湖南省课题成果评比一等奖；执教的科学课曾获省科学教学竞赛一等奖；撰写的论文曾获全国科学教育论文一等奖。
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周赞梅，湖南省中小学教师发展中心研究员，长期从事小学科学教学研究，为《直击新课程学科教学疑难 小学科学》主编之一。
在学习了固体和液体物质有热胀冷缩的性质后，应老师提出新的问题：“空气能热胀冷缩吗?”学生小声议论开来。老师请各小组先自行讨论，再谈谈各自的看法。
生：空气看不见、摸不着，是不能热胀冷缩的。
生：我也说空气不会热胀冷缩，比如你倒一杯热水，空气就在热水的上边，我们也没看到空气热胀冷缩呀!
生：空气如果热胀，那乒乓球不就整个全裂了吗?
生：我想回答他这个问题，上节课咱们做的实验，水也在热胀，那它怎么没有把玻璃瓶给胀碎了?
这时，老师提问：“有多少同学认为空气有热胀冷缩的性质，请举手。”全班只有四个人举手；老师又问：“谁认为空气没有热胀冷缩的性质，请举手。”除刚才举手的四人外，全都举起手来。于是老师说：“现在又出现了新的矛盾，全班有四个同学认为空气有热胀冷缩的性质，其余的同学都认为空气没有热胀冷缩的性质。谁的意见对呢？为了证明你自己的想法是正确的，你还应当拿出实验的事实。”“当你设计这个实验时，首先还应明确这个实验的对象是什么？（生齐答：是空气）然后再考虑把空气装在什么地方做实验，怎样使空气受热，怎样使空气受冷；最后再考虑用什么标记，确定空气受热受冷后是否胀缩了，或者用什么方法间接地看到空气的胀和缩。各小组先研究一下。”
学生继续分小组讨论了两分钟。这时，老师请各组派代表汇报讨论情况，并要求“汇报时，先说明把空气装在什么地方？怎样实验？怎样观察？怎样判断空气是否胀缩？”，下面是各组的讨论意见。
第一组代表发言：把空气装在一个塑料袋或小瓶里（老师这时出示一小塑料瓶，“我给你准备了一个小瓶”），然后把小瓶放在开水里，小瓶的盖子别盖得特别紧，如果空气一胀，就能顶得盖子动起来。有时胀得太厉害了，瓶盖还能跳起来。
第二组代表发言：我有两个方法。第一个，用一个玻璃瓶，上面捆上一张很薄的纸，把玻璃瓶放在火上烧。如果空气胀了，就能把瓶口的纸给冲破。还有一个实验方法，用一个烧瓶，上面放一个漏斗，漏斗里放一些水，然后把烧瓶放在火炉上烤，看瓶中热胀的空气能不能把漏斗中的水给顶动了。这时老师请大家帮助他把实验方法完善完善。并拿出准备好的瓶口扎有气球的烧瓶，“一会儿你就可以用它来实验”，出示烧杯“一会儿咱们就可以用热水（代替火烧）来实验”。
第三组代表发言时，老师提出还可以用塑料瓶实验，并出示捏瘪的小塑料瓶，问他们该怎么来做这个实验？学生提出“不能打开盖子，要把盖子拧紧。因为里面空气受热后要膨胀，就会出去了”，判断时看“瘪了一块的小瓶放在热水里能不能鼓起来。放在凉水里时能不能又瘪回去”。
第四组代表发言：我用一个塑料袋（老师马上出示准备好的一个塑料袋），给它里面灌满空气，然后把塑料袋的口封死，要封得特别死。把塑料袋放在热水里，如果空气热胀了，塑料袋就能炸了。我要的塑料袋得特别特别薄。老师出示烧瓶及橡胶塞，橡胶塞上连有弯玻璃管，说：“我来帮助这位同学修改一下他刚才设计的实验。烧瓶中装有空气，烧瓶上不连接漏斗，而连接一根弯玻璃管，如果烧瓶中的空气热胀了，会从玻璃管口冒出来，但是我们看不见。”“把一个冷水杯放在管口那里。水要没过管口，把烧瓶放在热水杯里，如果烧瓶里的空气胀了，就会从管口那里冒出来，水里就会冒出气泡。”
讨论完各组的实验设想后，老师又提出“如果要让空气受冷，会怎么样呢？”，并让各组按自己的设计来实验，并通过实验来证明空气有没有热胀冷缩性质。
随后各实验小组组长到讲台取实验材料，分别做四种不同的实验。
实验完成后，老师让各组汇报一下自己是怎么做的，看到了什么现象，说明了什么问题。下面是各组的发言。
“我们组先把烧瓶放在热水中，把管子插在冷水杯中，不一会儿就看到冷水里面冒出许多泡泡了。这说明瓶里的空气热胀了。后来我们把烧瓶放到冷水杯中，把管子放到热水里。一开始我们还以为一边在缩空气，一边在胀空气，两边相互顶着呢！后来我们一看烧瓶里有好多水，我们想不对，烧瓶在吸水。后来又一试，确实在吸水。”“吸水说明什么?”“这说明烧瓶里的空气冷缩了，这一缩就把水给缩回来了。说明空气有热胀冷缩的性质。”
“我们实验用的塑料袋太厚了，没有炸，但是胀起来了。我封得不太好。”
“我们组先把烧瓶放到热水里，不一会儿瓶口的气球就鼓起来了，我们这个气球有点漏气，所以不太鼓。放在冷水里，一会儿它又缩回去了。”
“我们这个小塑料瓶原来瘪一块，把它放到热水里，它一会儿就鼓起来，瓶盖都开了。放到冷水里，一会儿又瘪回去了，瓶盖又开了一条缝。”
“我们组的实验挺好，把烧瓶放到热水里时，气球吹得立起来；放到冷水里时，气球又倒了下去。”“这说明什么呢？”“这说明空气有热胀冷缩的性质。”
“一开始我们把小瓶放在热水里，小瓶鼓了起来；后来我们把小瓶放到冷水里，小瓶又瘪了；您叫我们停止实验以后，我再看小瓶一眼，小瓶更瘪了。”
老师请各组再次讨论空气到底有没有热胀冷缩的性质。全体学生这时一致肯定：空气具有热胀冷缩的性质。
（改编自：人民教育出版社生物自然室. 小学自然教学法[M]. 北京：人民教育出版社，1999：260.）
传统科学教学以掌握知识为目的，于是概念教学很大程度上演变成让学生通过死记硬背来学习概念，教师以为学生“记住”了某个概念的定义，就掌握了这个概念，直到今天，借助概念教学过程开展思维训练的问题还未得到科学教师的足够重视。研究表明，科学概念获得过程是科学思维过程而非机械记忆过程，学生在形成科学概念过程中需要进行大量的思考活动，此时开展有效的思维训练，不仅能够促进他们了解和运用科学思维方法，提升思维活动的质量，而且还能推动学生形成准确牢固的科学概念，达到如刘默耕先生所说的“一箭多雕”的教学效果。
上述案例中，应飞老师通过观点争议产生问题、开展讨论提出假设、观察实验分析结果、归纳事实得出结论的教学过程，不断引发学生的思维活动，开展从提出问题、分析问题到解决问题的分析、推理、判断、综合、归纳、辨析等思维训练活动，帮助学生自行发现和获得了在通常教学条件下难以理解和掌握的“空气有热胀冷缩的性质”的知识。
没有学生主动的思维活动，概念学习不可能发生。同样，不能发展学生的智力和能力的科学教学也是低效的。为此，科学教师要对发展学生思维能力有高度的认识，并最终落实到自身教学行为中。
科学概念教学对于学生思维发展具有独特的价值。概念教学中如何强化思维训练是一个不太热门的话题，我们呈现上述观点和方法，目的在于抛砖引玉，引发更多同仁对这一问题的关注、思考，创造这一领域新的研究成果。
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研究发现，科学家概念获得过程的思维方式是：先确定系统内各要素，然后再利用某些参数（如质量、体积、温度、电荷等）精确描述各要素及其相互作用过程（如力、热、电流等）。通过这种方式，科学家克服了一般人概念认知过程中的片面性、模糊性、感性和个体差异性，成功获得具有系统性、明确性、逻辑性和共同性的概念，即科学概念。
（具体内容详见《直击新课程学科教学疑难 小学科学》，周赞梅、余炜炜等编著，教育科学出版社，2014年版，第180页） |
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《走进课堂：小学科学新课程案例与评析》，《走进课堂》丛书编委会、科学（3~6年级）课程标准研制组，高等教育出版社，2003
推荐理由：该书由课程标准研制组成员亲自编写，用案例生动地解读了新课程理念和实施策略，其中，不乏对科学概念教学有启发和参考价值的案例。
1. 请针对“认识材料”设计一组进行分类训练的学习材料，并说说理由。
2. 试做一份关于小学科学力学知识的概念图或关于重力教学的思维导图。