基于理性思维发展的科学教学设计
韩红芳
摘 要： 理性思维是一种重要的核心素养，课堂教学是培养学生理性思维的主阵地，为了充分体现科学课堂培养学生理性思维的作用，作为教师在教学设计时一定要重视理性思维的渗透和融合，为此，以机械运动（第一课时）为例进行实践与探索.
关键词： 理性思维;科学;教學设计;机械运动
2016年9月，《中国学生发展核心素养》正式发布，科学核心素养包含科学观念、理性思维、实验探究和社会责任4方面内容.其中指出理性思维的重点是：崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法;尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度;逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等[1].
教学设计是保证课堂教学活动成功的前提条件，培养学生的理性思维应始于教学设计[1].理性思维是一种建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式.在科学教学中，逐步发展学生理性思维素养，引导学生学会运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，并结合科学知识对相关现象、规律及科学事件进行探讨、阐释和论证.下面以浙教版科学“机械运动”第1课时教学设计为例，来阐述如何在课堂教学中渗透学生理性思维的培养.
1 教材分析
“机械运动”是浙教版七下科学第三章“运动和力”中第一节内容，是有关科学中力学内容的起始章节，是为学习“匀速直线运动”，也是为学习“力与物体运动状态改变”关系做铺垫，更是高中学习运动学和动力学的基础.通过本节课的学习，学生将体会到选取参照物的重要意义，知道如何选取参照物.知道运动和静止的相对性.根据参照物判断物体运动或静止，既是教学重点，也是学生学习的难点.
2 学情分析
日常生活中，学生对运动的概念并不陌生，已有丰富的生活实践经验.但是，“怎样描述运动？为什么要选取参照物？怎样选取参照物？”这都是学生以前未考虑过的问题，也存在一些不正确的前概念.七年级学生还以形象思维为主，对科学思维方法理解还不深，理性思维能力有待培养.
3 教学目标
（1）知识与技能：知道机械运动和参照物概念，知道运动和静止的相对性，能选择合适参照物，判断物体运动或静止，能应用参照物解释一些生活、科技现象，知道机械运动分为直线和曲线.
（2）过程与方法：通过事例分析，归纳出根据参照物判断物体运动或静止的方法，养成理性思维能力.
（3）情感态度价值观：通过物体运动和静止是相对的，树立正确的运动观.通过机械运动的分类，学会分类的思维方式.
4 教学过程
4.1 参照物
插放跳马运动的视频，说出在跳马过程中运动员的空间位置在不断发生改变，引出机械运动的概念.
（板书）机械运动：位置改变.
【设计意图】播放运动员跳马视频，动态直观的展示，既激发学生学习兴趣，也顺利引入机械运动概念.
让学生列举生活中常见的运动和静止现象，进一步追问：判断的依据是什么？参照的标准是什么？引出参照物的概念.
接着提出思考与讨论：设想你正乘坐观光电梯上楼，地面上的人认为你是随电梯向上运动，但电梯里其他人却认为你是站在电梯里静止不动.这是为什么呢？引导学生进行解释，总结归纳出判断物体运动的一般模式.
（板书）参照物——研究物 位置改变：运动
位置不变：静止
【设计意图】结合乘坐观光电梯实例，加强了科学与生活的联系，通过分析，归纳出判断物体运动（静止）的一般模式，培养了学生分析、归纳、建模的思维能力.
接着提出生活中的情景：你或许有过这样的经历：你坐着的汽车正好与另一辆汽车并排停着，当你看着边上的汽车时忽然感觉自己坐的车正在缓慢地运动，但当你向另一边窗口看出去时，又发现自己坐的车根本没有动.你能解释这一现象吗？
引导学生试着运用上述模式进行解释.
【设计意图】通过分析学生身边实例，培养学生分析、演绎能力.
然后开展小活动：两个同学一组，把课本放在桌子上，课本上放上橡皮，轻推课本，让课本在桌面上慢慢移动，此时橡皮是运动的还是静止的？如何描述这一过程？
在小组活动结束后，让一组同学上讲台展示并讲述.在此基础上，教师又提出新的活动要求：不用别的器材，两个同学一组如何设计一个实验来验证运动和静止是相对的.
【设计意图】通过开展简单的实验活动，既加深学生对参照物概念的理解，也培养了学生实验设计、分析问题能力.
通过2个案例和2个活动，让学生更深入理解由于运动的描述与参照物有关，所以运动和静止是相对的.接着教师提出问题：手能接住枪射出的子弹吗？
在学生沉思惊讶之中，PPT展示阅读材料，让学生阅读并解释原因.据说在第一次世界大战时，有一位发过飞行员正驾驶飞机在2000米的高空飞行.忽然，他发现身旁有一个小东西在游动，飞行员以为是一只甲壳虫，顺手把它抓住.当他抓到手里仔细一看，大吃一惊，原来这是一颗射向他的子弹.
在学生解释后，阅读教材的解释：原来，飞机以一定的速度飞行，而从背后射来的子弹在空气中飞行时，速度逐渐减小.当子弹的速度和飞机飞行的速度相近时，子弹相对于飞行员来说几乎是静止的.因此，飞行员可以用手抓住它.
【设计意图】通过阅读和解释，有助于培养学生阅读和语言表达能力，促使学生形成“运动与静止是相对的”科学观念.
插放空中加油机视频，提出问题：当以白云为参照物时，空中飞机是什么状态？当输油机和受油机正在加油时，以输油机为参照物，受油机是什么状态？
接着插放风洞实验视频，提出：若以飞行器为参照物，空气处于什么状态？若以高速气流为参照物，飞行器处于什么状态？
【设计意图】通过联系我国科技成就，以问题串的形式，既有助于培养学生分析问题能力，也有利于对学生实施民族自豪感教育.
4.2 机械运动分类
在简单回顾机械运动的基础上，看教材中汽车和过山车的运动，引导学生按运动路线进行分类.
对于直线运动，通过图1所示，引导学生分析比较，对直线运动进一步分类.
让学生联系生活实例，说一说生活中的匀速直线运动和变速直线运动.
【设计意图】通过情境再现，引导学生分析比较，培养学生比较、分类的思维能力.
4.3 开展课堂练习
（1）2011年11月4日1时36分，我国自行设计制造的“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功进行了对接，如图2所示的是“神舟八号”（左半部分）与“天宫一号”（右半部分）组合体在轨道上运行的情景.下列说法中，正确的是（ ）
A. 以地面为参照物，“神州八号”是静止的
B. 以地面为参照物，“天宫一号”是静止的
C. 以“天宫一号”为参照物，“神州八号”是静止的
D. 以“神州八号”为参照物，“天宫一号”是运动的
引导学生对练习1进行分析，教师结合“神舟飞船”和“天宫一号”，在加深对科学知识理解运用的同时，指出我国现代科技特别是航天航空领域技术世界领先.
【设计意图】通过学生对每个选项进行分析，有利于培养学生分析问题能力，也有助于增进学生的民族自豪感.
（2）先播放“红心照我去战斗”视频，然后让学生回答：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，以什么物体作为参照物？
【設计意图】根据物体的运动（静止）来选择参照物，促使学生逆向思维，培养学生灵活性思维品质.
课堂小结：让学生谈谈学习的收获和困惑.
5 教学反思
“机械运动”是初中科学力学内容的起始章节，该节内容图文并茂，但若完全按教材组织教学，容易造成平铺直叙，思维含量不足.为此，在教学设计时，把一些图作动态显示，增加2个小活动，增加科学味.
该节内容多处体现了科学思维方法的教学，如通过实例归纳出判断物体运动（静止）的模式，再根据模式去演绎解释物体所处状态，在第二部分内容中体现了比较、分类等思维方法.也侧重于学生分析思维能力的培养.
参考文献：
[1]梁静华，周岐海.基于培养学生理性思维的教学设计[J].广西教育，2017.8：91-92.
[2]中华人民共和国教育部.中国学生发展核心素养研究成果正式发布[J].中国教育报，2016-09-13（6）.
摘 要： 理性思维是一种重要的核心素养，课堂教学是培养学生理性思维的主阵地，为了充分体现科学课堂培养学生理性思维的作用，作为教师在教学设计时一定要重视理性思维的渗透和融合，为此，以机械运动（第一课时）为例进行实践与探索.
关键词： 理性思维;科学;教學设计;机械运动
2016年9月，《中国学生发展核心素养》正式发布，科学核心素养包含科学观念、理性思维、实验探究和社会责任4方面内容.其中指出理性思维的重点是：崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法;尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度;逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等[1].
教学设计是保证课堂教学活动成功的前提条件，培养学生的理性思维应始于教学设计[1].理性思维是一种建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式.在科学教学中，逐步发展学生理性思维素养，引导学生学会运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，并结合科学知识对相关现象、规律及科学事件进行探讨、阐释和论证.下面以浙教版科学“机械运动”第1课时教学设计为例，来阐述如何在课堂教学中渗透学生理性思维的培养.
1 教材分析
“机械运动”是浙教版七下科学第三章“运动和力”中第一节内容，是有关科学中力学内容的起始章节，是为学习“匀速直线运动”，也是为学习“力与物体运动状态改变”关系做铺垫，更是高中学习运动学和动力学的基础.通过本节课的学习，学生将体会到选取参照物的重要意义，知道如何选取参照物.知道运动和静止的相对性.根据参照物判断物体运动或静止，既是教学重点，也是学生学习的难点.
2 学情分析
日常生活中，学生对运动的概念并不陌生，已有丰富的生活实践经验.但是，“怎样描述运动？为什么要选取参照物？怎样选取参照物？”这都是学生以前未考虑过的问题，也存在一些不正确的前概念.七年级学生还以形象思维为主，对科学思维方法理解还不深，理性思维能力有待培养.
3 教学目标
（1）知识与技能：知道机械运动和参照物概念，知道运动和静止的相对性，能选择合适参照物，判断物体运动或静止，能应用参照物解释一些生活、科技现象，知道机械运动分为直线和曲线.
（2）过程与方法：通过事例分析，归纳出根据参照物判断物体运动或静止的方法，养成理性思维能力.
（3）情感态度价值观：通过物体运动和静止是相对的，树立正确的运动观.通过机械运动的分类，学会分类的思维方式.
4 教学过程
4.1 参照物
插放跳马运动的视频，说出在跳马过程中运动员的空间位置在不断发生改变，引出机械运动的概念.
（板书）机械运动：位置改变.
【设计意图】播放运动员跳马视频，动态直观的展示，既激发学生学习兴趣，也顺利引入机械运动概念.
让学生列举生活中常见的运动和静止现象，进一步追问：判断的依据是什么？参照的标准是什么？引出参照物的概念.
接着提出思考与讨论：设想你正乘坐观光电梯上楼，地面上的人认为你是随电梯向上运动，但电梯里其他人却认为你是站在电梯里静止不动.这是为什么呢？引导学生进行解释，总结归纳出判断物体运动的一般模式.
（板书）参照物——研究物 位置改变：运动
位置不变：静止
【设计意图】结合乘坐观光电梯实例，加强了科学与生活的联系，通过分析，归纳出判断物体运动（静止）的一般模式，培养了学生分析、归纳、建模的思维能力.
接着提出生活中的情景：你或许有过这样的经历：你坐着的汽车正好与另一辆汽车并排停着，当你看着边上的汽车时忽然感觉自己坐的车正在缓慢地运动，但当你向另一边窗口看出去时，又发现自己坐的车根本没有动.你能解释这一现象吗？
引导学生试着运用上述模式进行解释.
【设计意图】通过分析学生身边实例，培养学生分析、演绎能力.
然后开展小活动：两个同学一组，把课本放在桌子上，课本上放上橡皮，轻推课本，让课本在桌面上慢慢移动，此时橡皮是运动的还是静止的？如何描述这一过程？
在小组活动结束后，让一组同学上讲台展示并讲述.在此基础上，教师又提出新的活动要求：不用别的器材，两个同学一组如何设计一个实验来验证运动和静止是相对的.
【设计意图】通过开展简单的实验活动，既加深学生对参照物概念的理解，也培养了学生实验设计、分析问题能力.
通过2个案例和2个活动，让学生更深入理解由于运动的描述与参照物有关，所以运动和静止是相对的.接着教师提出问题：手能接住枪射出的子弹吗？
在学生沉思惊讶之中，PPT展示阅读材料，让学生阅读并解释原因.据说在第一次世界大战时，有一位发过飞行员正驾驶飞机在2000米的高空飞行.忽然，他发现身旁有一个小东西在游动，飞行员以为是一只甲壳虫，顺手把它抓住.当他抓到手里仔细一看，大吃一惊，原来这是一颗射向他的子弹.
在学生解释后，阅读教材的解释：原来，飞机以一定的速度飞行，而从背后射来的子弹在空气中飞行时，速度逐渐减小.当子弹的速度和飞机飞行的速度相近时，子弹相对于飞行员来说几乎是静止的.因此，飞行员可以用手抓住它.
【设计意图】通过阅读和解释，有助于培养学生阅读和语言表达能力，促使学生形成“运动与静止是相对的”科学观念.
插放空中加油机视频，提出问题：当以白云为参照物时，空中飞机是什么状态？当输油机和受油机正在加油时，以输油机为参照物，受油机是什么状态？
接着插放风洞实验视频，提出：若以飞行器为参照物，空气处于什么状态？若以高速气流为参照物，飞行器处于什么状态？
【设计意图】通过联系我国科技成就，以问题串的形式，既有助于培养学生分析问题能力，也有利于对学生实施民族自豪感教育.
4.2 机械运动分类
在简单回顾机械运动的基础上，看教材中汽车和过山车的运动，引导学生按运动路线进行分类.
对于直线运动，通过图1所示，引导学生分析比较，对直线运动进一步分类.
让学生联系生活实例，说一说生活中的匀速直线运动和变速直线运动.
【设计意图】通过情境再现，引导学生分析比较，培养学生比较、分类的思维能力.
4.3 开展课堂练习
（1）2011年11月4日1时36分，我国自行设计制造的“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功进行了对接，如图2所示的是“神舟八号”（左半部分）与“天宫一号”（右半部分）组合体在轨道上运行的情景.下列说法中，正确的是（ ）
A. 以地面为参照物，“神州八号”是静止的
B. 以地面为参照物，“天宫一号”是静止的
C. 以“天宫一号”为参照物，“神州八号”是静止的
D. 以“神州八号”为参照物，“天宫一号”是运动的
引导学生对练习1进行分析，教师结合“神舟飞船”和“天宫一号”，在加深对科学知识理解运用的同时，指出我国现代科技特别是航天航空领域技术世界领先.
【设计意图】通过学生对每个选项进行分析，有利于培养学生分析问题能力，也有助于增进学生的民族自豪感.
（2）先播放“红心照我去战斗”视频，然后让学生回答：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，以什么物体作为参照物？
【設计意图】根据物体的运动（静止）来选择参照物，促使学生逆向思维，培养学生灵活性思维品质.
课堂小结：让学生谈谈学习的收获和困惑.
5 教学反思
“机械运动”是初中科学力学内容的起始章节，该节内容图文并茂，但若完全按教材组织教学，容易造成平铺直叙，思维含量不足.为此，在教学设计时，把一些图作动态显示，增加2个小活动，增加科学味.
该节内容多处体现了科学思维方法的教学，如通过实例归纳出判断物体运动（静止）的模式，再根据模式去演绎解释物体所处状态，在第二部分内容中体现了比较、分类等思维方法.也侧重于学生分析思维能力的培养.
参考文献：
[1]梁静华，周岐海.基于培养学生理性思维的教学设计[J].广西教育，2017.8：91-92.
[2]中华人民共和国教育部.中国学生发展核心素养研究成果正式发布[J].中国教育报，2016-09-13（6）.
