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科学是什么？科学首先是一个实证的系统，可以通过证实的方法来得出结果，而且可以重复多次，是可检验的。其次，科学的结论是符合逻辑的，可以通过推理的方法得出结论。此外，科学的结论是有局限性的，随着时间的推移，其结论也是可以改变的。
小学科学是培养学生科学素养的基础性课程，应当体现科学的这些本质特征。科学探究的过程能够反映出科学的本质，可以作为科学学习的一种方法，但是，科学探究和课堂教学之间有些地方存在着一定的矛盾或冲突。像科学家一样进行探究，需要充足的时间，需要丰富的知识储备，因此，在科学课堂上采取探究教学容易带来一些问题：教学活动盲从于形式，为了探究而探究，忽视了科学的本质和科学思维。科学思维是指用科学的方法进行思维，尊重事实，遵循逻辑推理。科学探究的过程就是用科学的思维方式获取知识的过程，科学探究和科学思维是无法分割的，科学思维是科学探究的灵魂。科学教学要体现科学的本质特征，无论探究的形式如何，都必须以科学思维为核心，把对学生科学思维的培养贯穿在探究活动的全过程。
如何在教学中渗透科学思维，让学生掌握必备的科学概念，提高探究能力，发展科学精神，进而提高科学思维能力？我主要从三个方面入手：一是要培养学生的问题意识;二是要培养学生的实证精神;三是要培养学生的理性思维。
在提问与假设中培养问题意识
科学是在不断提出问题、解决问题的循环往复中前进的。一个人善于发现问题、能够提出有价值的问题，是具有科学思维的一种表现。学生有了问题，才会思考，也才会主动参与探究，学生的问题意识就是科学思维中那块可以“激起千层浪”的“石头”。
1.让学生学会提出科学性的问题
教学中，许多老师在一定程度上也能重视学生问题意识的培养，学生也会在教师的启发下提出一些问题，但是学生提出的问题中，有相当一部分不适合他们探究，或根本没有科学探究的意义。科学课堂上的研究问题必须具有科学性，而且是具体的、明确的、可以探究的科学问题。学生思考后提出的科学问题一般可以分成三类：
第一类是“是什么”的问题，这类问题属于知识性的，查阅资料就能获得答案，比较简单，如“什么是太阳能”“什么是磁铁”“消化器官有哪些”等。
第二类是“为什么”的问题，如“太阳能为什么是新能源的代表”“磁铁为什么能够吸起一些金属”“消化器官为什么能分解食物”。这类问题需要进行一番思考和实践后才能回答，答案稍微复杂一些。
第三类是“怎么样”的问题，这类问题探究性比较强，如“怎样能利用太阳能”“不同大小磁铁的磁性一样吗”“消化器官是怎样消化食物的”等。这类问题一般需要通过探究才能有答案，适合小学生开展活动进行研究。
培养学生的问题意识，就是要让学生学会提出可以引发探究活动的问题。明确、科学的问题，直接指向一节课的核心概念，从而保证探究活动的方向性、有效性。如在《怎样得到更多的光和热》一课中，学生通过前面的学习，已经认识到太阳是地球最大的光源和热源，而光照会带来热量。教师可以设置这样的情境：炎炎夏日，你会选择哪件衣服穿呢？然后用课件展示出5种不同颜色的上衣（材质大小相同），引发学生思考选哪件衣服。学生会初步尝试进行解释，教师顺势引导他们提出探究问题：哪种颜色更吸热？让学生学会学习，学会思考，学会提出有价值的问题，是培养学生科学思维的关键一步。
2.让学生对问题进行合理假设
在科学探究活动中，提出问题之后的假设是一个重要环节，科学发展史中无数的发现与发明都来源于大胆假设。提出假设的过程，有利于学生科学思维的培养。在教学中，教师应该鼓励学生围绕问题调动已有经验，说出自己的猜想。但在实际教学中，我们常常发现，一些教师只注重学生的“猜”，而忽略了学生的“想”。猜想不是瞎猜，它是有根有据地作出判断。学生作出的假设，必须联系自己已有的一些生活经验或前概念，不能随意地猜。有了经过深入思考之后的假设，学生在接下来的实验中会更加投入，因为他们需要寻求证据支持自己的假设。
在前面的案例中，当完成探究不同颜色吸热能力的分组实验再汇报数据时，学生会发现，颜色不同的卡纸温度不同，因此可以得出结论：颜色与吸收热量的能力有关;黑色吸热能力最强，白色吸热能力最差，而红、蓝、绿的吸热能力相近。他们还会发现，尽管每个组都得出了这样的结论，但是组与组之间的数据并不相同，甚至有较大的差距，于是产生了新的问题：为什么同样颜色的卡纸吸热能力会不同呢？此时，教师应启发学生进行假设：卡纸吸热能力可能与测量的时间长短有关？可能与测量的方法有关？通过严格的控制变量的对比实验，学生发现，刚才的很多假设是不成立的。他们进一步观察后，发现每个组摆放卡纸的角度不相同。那么，是不是光照的角度也会决定吸收热量的多少呢？这又引发了新的话题，学生开始又一轮的探究，他们有了刚才的实验基础，很容易设计出“改变光照角度，保持其他条件不变”的对比实验，然后选择同一张卡纸，再次进行实验。
作出假设不是一种形式，它是一种将认识由已知推向未知，进而变未知为已知的思维过程，也是促使学生有效思考的必要途径。
在验证中培养实证精神
实证是科学的重要本质特征。实证既说明科学的结论必须靠真实的实验数据得出，也说明科学的结论经得起重复实验的验证，无论是接受还是反驳一种科学结论，都应该有证据的支持。在引导学生开展科学探究活动中，教师要努力使实证意识在他们的脑海中生根发芽。
1.引导学生重视客观事实
小学生容易被自己的意志所左右，以自己的思维去审视判断客观世界。在教学中，教师必须引导学生在提出科学性问题之后，以实证的精神去解决问题。
曾听过一节《磁铁的两极》，课堂上学生兴致勃勃地用挂曲别针的方式来研究条形磁铁上磁性最强的部分。在汇报环节，每个组的学生都得出了越靠近磁铁两端，挂的曲别针就越多，说明磁铁的两端磁性最强这样的结论。在演示汇报时出现了问题：有些组悬挂曲别针的方式和其他组不一样，本应导致数据和别的组有较大的差异，但是他们汇报的实验数据却与其他组惊人的一致。我仔细观察，发现学生记录本上有不少涂改痕迹。在后面的分组实验中，我留意觀察了一个“制造巧合”的小组，发现记录的学生在实验开始之前就“利索”地将数据填写完毕了，令人哭笑不得。这种对实验数据任意处理、任凭错误数据出现的现象在科学课上很常见，学生看似顺畅的探究活动、探究结果的背后，实际反映了他们探究活动的随意性。学生不具备实证精神，这才是最可怕的。 我们不难发现，在分组实验中，那些揣测老师心理、参照别组数据、猜想正确结论而放弃科学事实的学生，很多是由于不愿因结论的差异而“影响本组的荣誉”，或者对自己的实验操作没有信心，最后选择趋附于其他组的观点。所以，在科学探究中教师要引导学生重视客观事实，而不是以“正确答案”作为标准。
2.以实证精神引领探究活动
在教学中，为了培养学生的实证精神，应关注以下三个方面：
第一，设计有结构的材料。
在课前，教师应该准备合理的、可靠的、有结构的探究材料，探究材料并不是越多越好，教师要从学生的角度思考：这些材料如果由学生准备，大概需要多长时间？怎样的探究步骤比较合理？操作中可能会遇到哪些问题？等等。对于这些问题要做到心中有数，尽量确保每个教学步骤有精确的材料作支持，这样才可以避免学生因为材料的误差而造成实验结果的差异。
第二，创设平等交流的课堂氛围，关注不同的声音。
学生通过合作完成任务，应当学会倾听他人的意见和想法，学会相互尊重、赞赏、客观评价。在课堂上，我们欣赏那些表达流畅、表现出色的学生时，不能忽视学习有困难的学生，并要有意识地给他们展示的空间，用由浅入深的问题引导他们思考和探究，增强他们的自信心。
第三，引导学生用证据说话，必要时重新操作。
学生所做的汇报，有可能是实际观测的结果，也有可能人云亦云，因此，教师要引导学生学会用实验数据去说明结论是如何得出的。在探究“影响摆的快慢的因素”活动中，学生特别容易想当然地随意修改数据。教师在听取汇报时，应当注意引导学生思考：你们刚才是怎么做的，能否给我们再演示一下？你们为什么认为这个条件会影响摆的快慢？你们刚才观测的数据是什么？这些数据说明了什么？引导学生将结论与实际的操作结果联系在一起，引导他们认识到结论的得出必须以实验结果为证据，帮助他们形成实证的习惯，培养他们的实证精神。
在逻辑推理训练中培养理性思维
科学的结论应当经得起实证的检验，也经得起逻辑的检验。让学生在探究过程中通过逻辑推理、总结、验证并形成科学概念，可以培养他们的理性思维，使逻辑推理内化为思维方式。
如《种子的构造》一课，教师可引导学生观察蚕豆、花生、玉米等6种植物的种子并思考：这些种子的内部是什么样的？都有什么？有哪些相似之处？在明确的观察目的指引下，学生用指甲撕、用牙签挑、用镊子剥、用放大镜观察。学生观察到真实的种子内部构造时，会产生一种探究的欲望，能够发现平时没有发现的东西，观察的收获会更大。种子内部是什么样的？它们的构造一样吗？有哪些相同的地方？有哪些不同的地方？当学生有了新的发现时，也正是他们最想表达的时候。此时，教师应引导学生及时将种子的内部构造及相同点、不同点记录下来，并给予适当的鼓励和帮助。有了观察记录的信息作为证据，教师就可以引导学生汇报交流，总结归纳不同植物种子的相同和不同之处，从而获得结论。学生会发现6粒种子尽管颜色、大小不同，但是它們的内部构造一样：都有种皮，内部都有“肥厚的豆瓣”——子叶，“豆瓣”上有胚根和胚芽。教师可以让学生先用自己的语言描述种子内部各部分的样子，形容其特点，猜想其作用，再用科学的名称来统一规范。学生从之前猜想种子的内部构造，到真实观察后归纳得出结论，逐步建构了科学概念。
在归纳的过程中，学生发现玉米的种子与其他植物的种子内部构造不一样，不容易区分——玉米的胚根、胚芽连在一起，像一根光滑粗短的针。玉米的单子叶构造与其他种子不同，给学生的惯性思维造成阻碍，他们希望找到两片肥厚的子叶、清晰的胚根、胚芽，而把玉米种子剥得七零八落、无法再观察。针对这种情况，教师可以借助玉米种子构造图的课件，让学生观察玉米种子上半部分是胚芽、下半部分是胚根等，了解玉米种子的内部构造以及单子叶植物的特点。
归纳，是指从许多个别的事物中概括出一般性概念、原则或结论的思维方法。在前述教学案例中，学生通过一定量的实物解剖和观察，归纳总结出种子的内部构造特征。通过这样的学习，学生从众多个例中归纳出种子构造的概念，发现了不同于一般种子的特别种子，进而进行新一轮的推理，符合原有条件的归为一类，不符合原有条件的归为另一类。通过归纳和推理，学生将种子的构造分为两类，建立了单子叶植物和双子叶植物的概念。
《种子的构造》一课的教学过程是精心预设的，教师通过不断追问和质疑，让学生在逻辑推理的过程中，认识到原有认知的错误，进行深入的思考，提高了逻辑推理能力。
小学科学是培养学生科学素养的基础性课程，应当体现科学的这些本质特征。科学探究的过程能够反映出科学的本质，可以作为科学学习的一种方法，但是，科学探究和课堂教学之间有些地方存在着一定的矛盾或冲突。像科学家一样进行探究，需要充足的时间，需要丰富的知识储备，因此，在科学课堂上采取探究教学容易带来一些问题：教学活动盲从于形式，为了探究而探究，忽视了科学的本质和科学思维。科学思维是指用科学的方法进行思维，尊重事实，遵循逻辑推理。科学探究的过程就是用科学的思维方式获取知识的过程，科学探究和科学思维是无法分割的，科学思维是科学探究的灵魂。科学教学要体现科学的本质特征，无论探究的形式如何，都必须以科学思维为核心，把对学生科学思维的培养贯穿在探究活动的全过程。
如何在教学中渗透科学思维，让学生掌握必备的科学概念，提高探究能力，发展科学精神，进而提高科学思维能力？我主要从三个方面入手：一是要培养学生的问题意识;二是要培养学生的实证精神;三是要培养学生的理性思维。
在提问与假设中培养问题意识
科学是在不断提出问题、解决问题的循环往复中前进的。一个人善于发现问题、能够提出有价值的问题，是具有科学思维的一种表现。学生有了问题，才会思考，也才会主动参与探究，学生的问题意识就是科学思维中那块可以“激起千层浪”的“石头”。
1.让学生学会提出科学性的问题
教学中，许多老师在一定程度上也能重视学生问题意识的培养，学生也会在教师的启发下提出一些问题，但是学生提出的问题中，有相当一部分不适合他们探究，或根本没有科学探究的意义。科学课堂上的研究问题必须具有科学性，而且是具体的、明确的、可以探究的科学问题。学生思考后提出的科学问题一般可以分成三类：
第一类是“是什么”的问题，这类问题属于知识性的，查阅资料就能获得答案，比较简单，如“什么是太阳能”“什么是磁铁”“消化器官有哪些”等。
第二类是“为什么”的问题，如“太阳能为什么是新能源的代表”“磁铁为什么能够吸起一些金属”“消化器官为什么能分解食物”。这类问题需要进行一番思考和实践后才能回答，答案稍微复杂一些。
第三类是“怎么样”的问题，这类问题探究性比较强，如“怎样能利用太阳能”“不同大小磁铁的磁性一样吗”“消化器官是怎样消化食物的”等。这类问题一般需要通过探究才能有答案，适合小学生开展活动进行研究。
培养学生的问题意识，就是要让学生学会提出可以引发探究活动的问题。明确、科学的问题，直接指向一节课的核心概念，从而保证探究活动的方向性、有效性。如在《怎样得到更多的光和热》一课中，学生通过前面的学习，已经认识到太阳是地球最大的光源和热源，而光照会带来热量。教师可以设置这样的情境：炎炎夏日，你会选择哪件衣服穿呢？然后用课件展示出5种不同颜色的上衣（材质大小相同），引发学生思考选哪件衣服。学生会初步尝试进行解释，教师顺势引导他们提出探究问题：哪种颜色更吸热？让学生学会学习，学会思考，学会提出有价值的问题，是培养学生科学思维的关键一步。
2.让学生对问题进行合理假设
在科学探究活动中，提出问题之后的假设是一个重要环节，科学发展史中无数的发现与发明都来源于大胆假设。提出假设的过程，有利于学生科学思维的培养。在教学中，教师应该鼓励学生围绕问题调动已有经验，说出自己的猜想。但在实际教学中，我们常常发现，一些教师只注重学生的“猜”，而忽略了学生的“想”。猜想不是瞎猜，它是有根有据地作出判断。学生作出的假设，必须联系自己已有的一些生活经验或前概念，不能随意地猜。有了经过深入思考之后的假设，学生在接下来的实验中会更加投入，因为他们需要寻求证据支持自己的假设。
在前面的案例中，当完成探究不同颜色吸热能力的分组实验再汇报数据时，学生会发现，颜色不同的卡纸温度不同，因此可以得出结论：颜色与吸收热量的能力有关;黑色吸热能力最强，白色吸热能力最差，而红、蓝、绿的吸热能力相近。他们还会发现，尽管每个组都得出了这样的结论，但是组与组之间的数据并不相同，甚至有较大的差距，于是产生了新的问题：为什么同样颜色的卡纸吸热能力会不同呢？此时，教师应启发学生进行假设：卡纸吸热能力可能与测量的时间长短有关？可能与测量的方法有关？通过严格的控制变量的对比实验，学生发现，刚才的很多假设是不成立的。他们进一步观察后，发现每个组摆放卡纸的角度不相同。那么，是不是光照的角度也会决定吸收热量的多少呢？这又引发了新的话题，学生开始又一轮的探究，他们有了刚才的实验基础，很容易设计出“改变光照角度，保持其他条件不变”的对比实验，然后选择同一张卡纸，再次进行实验。
作出假设不是一种形式，它是一种将认识由已知推向未知，进而变未知为已知的思维过程，也是促使学生有效思考的必要途径。
在验证中培养实证精神
实证是科学的重要本质特征。实证既说明科学的结论必须靠真实的实验数据得出，也说明科学的结论经得起重复实验的验证，无论是接受还是反驳一种科学结论，都应该有证据的支持。在引导学生开展科学探究活动中，教师要努力使实证意识在他们的脑海中生根发芽。
1.引导学生重视客观事实
小学生容易被自己的意志所左右，以自己的思维去审视判断客观世界。在教学中，教师必须引导学生在提出科学性问题之后，以实证的精神去解决问题。
曾听过一节《磁铁的两极》，课堂上学生兴致勃勃地用挂曲别针的方式来研究条形磁铁上磁性最强的部分。在汇报环节，每个组的学生都得出了越靠近磁铁两端，挂的曲别针就越多，说明磁铁的两端磁性最强这样的结论。在演示汇报时出现了问题：有些组悬挂曲别针的方式和其他组不一样，本应导致数据和别的组有较大的差异，但是他们汇报的实验数据却与其他组惊人的一致。我仔细观察，发现学生记录本上有不少涂改痕迹。在后面的分组实验中，我留意觀察了一个“制造巧合”的小组，发现记录的学生在实验开始之前就“利索”地将数据填写完毕了，令人哭笑不得。这种对实验数据任意处理、任凭错误数据出现的现象在科学课上很常见，学生看似顺畅的探究活动、探究结果的背后，实际反映了他们探究活动的随意性。学生不具备实证精神，这才是最可怕的。 我们不难发现，在分组实验中，那些揣测老师心理、参照别组数据、猜想正确结论而放弃科学事实的学生，很多是由于不愿因结论的差异而“影响本组的荣誉”，或者对自己的实验操作没有信心，最后选择趋附于其他组的观点。所以，在科学探究中教师要引导学生重视客观事实，而不是以“正确答案”作为标准。
2.以实证精神引领探究活动
在教学中，为了培养学生的实证精神，应关注以下三个方面：
第一，设计有结构的材料。
在课前，教师应该准备合理的、可靠的、有结构的探究材料，探究材料并不是越多越好，教师要从学生的角度思考：这些材料如果由学生准备，大概需要多长时间？怎样的探究步骤比较合理？操作中可能会遇到哪些问题？等等。对于这些问题要做到心中有数，尽量确保每个教学步骤有精确的材料作支持，这样才可以避免学生因为材料的误差而造成实验结果的差异。
第二，创设平等交流的课堂氛围，关注不同的声音。
学生通过合作完成任务，应当学会倾听他人的意见和想法，学会相互尊重、赞赏、客观评价。在课堂上，我们欣赏那些表达流畅、表现出色的学生时，不能忽视学习有困难的学生，并要有意识地给他们展示的空间，用由浅入深的问题引导他们思考和探究，增强他们的自信心。
第三，引导学生用证据说话，必要时重新操作。
学生所做的汇报，有可能是实际观测的结果，也有可能人云亦云，因此，教师要引导学生学会用实验数据去说明结论是如何得出的。在探究“影响摆的快慢的因素”活动中，学生特别容易想当然地随意修改数据。教师在听取汇报时，应当注意引导学生思考：你们刚才是怎么做的，能否给我们再演示一下？你们为什么认为这个条件会影响摆的快慢？你们刚才观测的数据是什么？这些数据说明了什么？引导学生将结论与实际的操作结果联系在一起，引导他们认识到结论的得出必须以实验结果为证据，帮助他们形成实证的习惯，培养他们的实证精神。
在逻辑推理训练中培养理性思维
科学的结论应当经得起实证的检验，也经得起逻辑的检验。让学生在探究过程中通过逻辑推理、总结、验证并形成科学概念，可以培养他们的理性思维，使逻辑推理内化为思维方式。
如《种子的构造》一课，教师可引导学生观察蚕豆、花生、玉米等6种植物的种子并思考：这些种子的内部是什么样的？都有什么？有哪些相似之处？在明确的观察目的指引下，学生用指甲撕、用牙签挑、用镊子剥、用放大镜观察。学生观察到真实的种子内部构造时，会产生一种探究的欲望，能够发现平时没有发现的东西，观察的收获会更大。种子内部是什么样的？它们的构造一样吗？有哪些相同的地方？有哪些不同的地方？当学生有了新的发现时，也正是他们最想表达的时候。此时，教师应引导学生及时将种子的内部构造及相同点、不同点记录下来，并给予适当的鼓励和帮助。有了观察记录的信息作为证据，教师就可以引导学生汇报交流，总结归纳不同植物种子的相同和不同之处，从而获得结论。学生会发现6粒种子尽管颜色、大小不同，但是它們的内部构造一样：都有种皮，内部都有“肥厚的豆瓣”——子叶，“豆瓣”上有胚根和胚芽。教师可以让学生先用自己的语言描述种子内部各部分的样子，形容其特点，猜想其作用，再用科学的名称来统一规范。学生从之前猜想种子的内部构造，到真实观察后归纳得出结论，逐步建构了科学概念。
在归纳的过程中，学生发现玉米的种子与其他植物的种子内部构造不一样，不容易区分——玉米的胚根、胚芽连在一起，像一根光滑粗短的针。玉米的单子叶构造与其他种子不同，给学生的惯性思维造成阻碍，他们希望找到两片肥厚的子叶、清晰的胚根、胚芽，而把玉米种子剥得七零八落、无法再观察。针对这种情况，教师可以借助玉米种子构造图的课件，让学生观察玉米种子上半部分是胚芽、下半部分是胚根等，了解玉米种子的内部构造以及单子叶植物的特点。
归纳，是指从许多个别的事物中概括出一般性概念、原则或结论的思维方法。在前述教学案例中，学生通过一定量的实物解剖和观察，归纳总结出种子的内部构造特征。通过这样的学习，学生从众多个例中归纳出种子构造的概念，发现了不同于一般种子的特别种子，进而进行新一轮的推理，符合原有条件的归为一类，不符合原有条件的归为另一类。通过归纳和推理，学生将种子的构造分为两类，建立了单子叶植物和双子叶植物的概念。
《种子的构造》一课的教学过程是精心预设的，教师通过不断追问和质疑，让学生在逻辑推理的过程中，认识到原有认知的错误，进行深入的思考，提高了逻辑推理能力。