小学科学课堂教学活动中，要培养学生的好奇心和探究欲，让他们大脑总是充满问题，培养他们怎样去提出问题、怎样去思考问题、面对问题如何去寻找答案，也就是问题意识的培养。如何促进学生主动地发现问题、研究问题，成了我们科学课顺利开展探究活动的关键所在。意识到问题的存在是问题的起点，没有问题的思维是肤浅的、被动的思维，问题性思维品质能促使学生不断发现问题，努力去解决问题。强化学生的问题意识是培养学生创新精神的起点，培养学生的问题意识是造就创新人才的关键。陶行知说过：创造始于问题。一个民族是否具有竞争能力，是否能立于不败之地的关键，就是公民是否具有创新、创造能力。因此，我们在科学课堂教学中着力培养学生的问题意识。
第一，加强学生的观察能力，培养他们发现和研究问题的意识。科学课的学习要求学生主动地去观察、去发现，逐步养成认真观察的意识和习惯，这样才能在观察中发现问题和提出问题、在实践中分析问题和解决问题，才能进一步培养学生的观察能力，形成良性循环。小学生好动、好玩的天性占主导地位，不爱听老师枯燥的说教，如果单纯地对学生说“观察如何如何的重要、如何在观察中发现问题”，效果往往不尽如人意。如能巧妙设置一些观察小实验，激发他们的学习兴趣，从中发现问题、解决问题，领悟出观察的重要性，对学生的发展终身受益。
如教学《空气中有什么》，上课时教师点燃蜡烛，并用空杯子倒扣使它慢慢地熄灭，让学生认真观察这一过程，并思考：对刚才的现象有问题吗？学生纷纷举手：蜡烛为什么会熄灭？蜡烛为什么是慢慢熄灭，而不是一下子熄灭？教师接着启发学生：有办法使蜡烛不熄灭吗？此刻学生探究的欲望被激发了，他们七嘴八舌，很想通过实验来解决问题，在实验过程中，学生的问题又产生了：水为什么会上升？燃烧用去了多少气体？学生带着自己发现的问题，兴趣盎然地进入了下一步的探究活动。
又如教学《观察鱼》时，先让学生观察一条鱼，并把它画下来，比一比哪个小组画得像，促使每个小组都尽可能地对鱼进行仔细的观察。接着又给学生一条鱼，寻找两条鱼的不同，把学生的观察引向更细微处，并思考你想研究鱼的哪些问题，这时学生脑海中会出现各种各样的问题：鱼喜欢吃什么？鱼是怎么呼吸的？鱼能听见声音吗？鱼的嘴一张一合在干什么？等等。这样仔细观察的意识深入每个学生的心田，再鼓励他们多留心周围的世界，多观察身边的事物，很多科学问题自然就萦绕在学生脑海中。
首先要考虑到教师所提供的材料是否具有典型性。如教学《研究纸》，教师选用白纸、卫生纸、复写纸、牛皮纸等比较常见的、具有代表性的纸，学生通过观察、比较、实验能够发现很多问题，这些纸的厚薄、软硬、韧性、吸水性等各不相同，从而达到研究纸的目的。
其次要考虑到材料的科学性、明显性。如教学《把固体放入水中》，教师提供的实验材料有：橡皮、螺丝钉、小木块、石子、粉笔、沙子、高锰酸钾、方糖、泥土。学生通过实验并观察现象，很快就能提出：哪些物体沉在水里？哪些物体浮在水面？为什么有的物体在水里就化了？为什么有的物体在水里就变色了？等等。给学生提供有结构性的、丰富的材料进行实验，学生会看到很多有趣的现象，提出各种各样的问题，并阐述自己对问题的见解，在提问中得出知识，在相互争论中体会探究的兴趣。
最后动员学生自己准备材料，这样既能增加学生观察、实验的机会，刺激学生对材料的研究兴趣，激发他们提出问题、解决问题的兴趣，又能补充学校教具的不足，减少教师的工作量，一举多得。如教学《生命离不开水》，在教学“提取植物体内的水”实验时，教师可让学生自己准备西红柿、橘子、梨、黄瓜、苹果等物体，学生在准备的过程中，很自然想到：这些物体中真的含有水吗？哪些物体含有的水分多？哪些物体含有的水分少？可以采用哪些方法提取它们体内内的水？学生在准备材料时，脑海中出现了很多问题，这样久而久之学生的问题意识也得到了培养。
第三，创设良好的研究氛围，鼓励学生大胆提出问题和解决问题。在教和学的双边活动过程中，学生始终是活动的主体，教师的主导作用只有在学生充分投入的学习活动中才得到体现。在上课的起始阶段，教师用最短的时间激发学生的兴趣，将学生的注意力转移到所要研究的问题上来，对于他们主动去发现和研究问题，显得尤为重要。比如生活中的一些客观现象也许就是学生科学研究的起点，是学生发现问题的源泉，教学中要善于让学生从日常生活中发现问题、提出问题。如教学《土壤里有什么》，学生在学习本课之前，已经对土壤有了一定的了解，他们带着对土壤不同的经验来到课堂，有的学生在家种植过植物，有的学生知道蚂蚁和蚯蚓生活在土壤里，还有的可能对土壤的外部特征有一些了解。上课时组织学生讨论：关于土壤的知识你知道哪些？你想研究土壤的哪些问题？这时学生会提出很多问题，比如：土壤里有什么？土壤为什么能长植物？蚯蚓喜欢什么样的土壤？土壤里有哪些肥料？土壤中颗粒大小、颜色等问题。在提问中学生意识到本节课所要研究的问题，自然对土壤产生了兴趣，从而热爱土壤、自主观察、研究土壤里有什么。
我们的学生因求知而上学，无论他们提出的问题多么浅薄或者荒谬，都是正常现象。我们应善待孩子的提问，保护他们的问题意识，引导他们学会提问、善于提问。在课堂教学中，允许学生自由提问，允许学生提出幼稚可笑的问题。当一个人在心理上感到安全时，他就不会害怕表现和发展他的发散性思维，心灵的自由，才会有心理的自由。因此要克服学生的心理障碍，教师必须具有民主精神，教师与学生之间达到一种民主、平等、和谐的关系，鼓励学生大胆提出问题和解决问题。
第四，安排足够的研究时间，让学生充分的发现问题和研究问题。学生在材料研究中发现问题，在观察实验现象中会提出问题，在思考中推测问题，在交流、讨论中争论问题，在设计方案中研究问题，在实践活动中解决问题。这一切都需要时间，足够的观察、分析、研究、论证的时间。如果教师急于求成，学生的科学素养就得不到发展，研究问题就留于形式，培养学生问题意识，成了名存实亡的一句空话。
总之，课堂一切活动源自问题，学生是否具有问题意识，直接影响到教学活动的正常开展。21世纪是科技激烈竞争的世纪，是知识经济的世纪。面对知识陈旧周期日益加快、新问题层出不穷的新世纪，我们的教育者要革新个人的思想方式与习惯，大力强化学生的问题意识，使学生有效地形成提出问题、解决问题的意识、习惯和能力，创造性地应答没有遇到过的挑战。我们完全有理由相信，只要我们转变课堂教学观念，学生的问题意识会不断得到培养和提高。
在科学探究中促进学生思维的发展:幼儿科学探究思维的发展阶段
如何在小学科学“工程与技术”课型中发展学生的科学思维
——以《快递薯片》一课为教学案例
一、创设问题情境，基于感性思维发展学生理性思维
探究活动是科学课堂的外显特征,而理性思维则是科学课的本质所在,教师要时刻关注学生思维的状态,适时开展理性思维能力的训练,为课堂有效教学提供内在的驱动力。小学生因其年龄特点和认知水平，决定了理性思维的培养应该基于感性思维之上，教师在教学中应准确把握这一学生的实际情况。张国华老师在有关工程与技术研讨课《快递薯片》一课中的导入环节中做了如下的设计。
新课以一封来自“薯片公司的信件”这个生活化情景的形式引入，通过师生共同阅读信件，明了此课探究目标和注意事项，学生经过讨论、交流表达了各自的思考，产生了“如何设计快递薯片的最佳包装方式”的问题，明确了本课的驱动任务。
快递虽是学生日常生活中很熟悉的事，但学生对快递包装还不是十分了解。此环节中，老师通过回顾上节课所学的包装公司对包装的三大标准：有效、简单和实惠，并引导学生对此作出个人的认识与解释。这既激发学生的认知冲突，有利于教师测知学生的前概念，培养了学生的探究精神和探究兴趣，又拓展了学生的思维空间，即学生在思考设计最佳包装方式时，头脑中可能会对用到的哪些材料作出假设，并将它们进行形象的组合和按序排列，这就训练了学生的具体形象思维，为发展科学的理性思维打下了基础，既展示教师能基于儿童视角来开展教学，又为本课增强了学习动力，促进了自主学习。
二、探究最佳包装和测试方案，促进学生科学思维的各方面发展
一个科学概念的形成或结论的得出有赖于学生进行对事物材料的占有、选择、分析、综合、比较、概括等一系列思维活动。要让学生对自己在探究中看到的现象、记录的数据，以及他们对此所作的解释等进行交流，互相启发、补充、争论，在共同研讨中逐渐得出结论，提高自己的思维能力。接下来的探究活动，围绕着“如何包装才是最好的”这一核心问题来开展，张老师的课是这样设计的。
1.学生利用结构性材料“包装薯片”，在动手中促进思维的发展
老师提供结构性的材料，如气泡装、泡沫片，报纸，纸杯、吸管、塑料杯等。让学生根据自己的方案，选择适合自已的材料，通过小组合作动手实践对薯片进行包装，让它变成现实的快递包裹。在实践操作及时发现不足，再对设计方案进行改进，甚至对材料作出重新的选择，这一环节中可以看出，这些材料确实是思维积极活动的材料，通过材料引导学生思维活动与概念相连，并通过它体现学习思路、方法等。学生通过思考，自主选择材料，在动手中动脑，体现课堂的开放性和学生的学习主体地位，教师做为引导者，适时对学习的学习作出鼓励和指导，促进学生的思维走向深入，锻炼学生思维的灵活性。
2.“薯片包裹”经层层考验测试，促进学生发散性思维发展
学生在这一环节模拟各种快递过程中的现实情景，为了寻找最佳方案，教师引导学生讨论，得出测试的标准：堆码挑战、震动挑战、跌落挑战和综合评价。这不但培养了学生严谨的科学态度，更主要的是促进了学生发散性思维。因为在讨论过程中，学生会沿着不同的方向进行思考。“工程与技术”这一板块是科学课程的一个新内容，即在科学课内对工程、技术和数学等学科的有效融合，要涉及的知识面较广，是属于相对比较复杂的问题，具体到解决哪个“薯片包裹”包装最好的问题，需要学生根据各种测试标准，再经过实践中加以检验。能解决好这一问题，学生的思维的广阔性也自然地得到发展。
3.分析、比较数据，归纳结论，激发学生的批判性思维，促进学生思维系统化
测试薯片包装后，张老师展示了各小组的明细方案以及各种材料的价格成本，让学生解释选择这种包装材料的理由，教师非常尊重学生表达自己的想法，支持学生对其他小组不同的想法进行交流、批判和争论，但要说出自己的理由来支持自己的观点。在汇报中，学生对各小组之间的方案进行对比，相互学习，学生的批判性思维得到激发。虽然小学生的批判性思维还很不足，但教师的耐心聆听和引导让学生大胆发表意见和提出质疑，对于问题会尝试用理性的逻辑方式去思考，逐步学会用批判的眼光看待别人的结论，不再人云亦云。
接下来教师让学生通过比赛的形式对薯片包裹进行拆包装的活动。让学生直观认识到如何包装才可保证薯片在快递的过程中不易破碎，且要方便顾客拆件。在汇报交流中，学生讨论了拆件失败的原因，并对此进行改进，最后师生共同对比各小组的方案和结果，对表格各种数据进行综合评价，奖励获胜的小组，归纳出如何包装才是“有效、简单和实惠”的最佳方案这一科学结论，学生的科学概念的建构在外显现，实际思维系统化在内形成。
三、学以致用，让学生思维具体化
在以上探究活动后，教师提出“如果快递豆腐，要选什么材料”，将问题拓展到实际生活中去，让学生学以致用，根据需求自主去设计、探究、动手解决问题，巩固了知识，深化了科学概念，促进学生思维具体化。同时，树立了学生学科学、用科学的信心，思维的创造性、动手能力和创造能力也得到进一步的发展。
活动是科学探究的外在，而思维才是科学探究的灵魂，没有思维的观察和探究，学生最多只能是一个忠实的观看者和记录者，是不可能有重大的发现和认识的。一个完整的科学探究活动，除了让学生掌握必须的科学知识技能外，更重要的是让学生的科学思维得到进一步的发展。
一、科学问题促成思维的深度
提出恰当的科学问题，是探究活动成功的保证。如何激发学生的问题意识，已被科学教师加以重视并进行不断的探索和研究。例如，一位老师教学《一杯水的观察》：
师：如果让你研究水，你想准备研究什么问题呢？
生：我想研究水是从哪里来的，有时又到哪里去了？
生：我想知道什么动物怕水？
生：我想知道水能为人类做些什么？
生：很多成语都用到水，还有说到知识，就把知识说成知识的海洋。我想知道为什么要用水来形容。
如果这时老师能适时地点拨，如何利用现有材料在课堂上进行探究，你觉得可以研究怎样的问题？学生思维就有了一定的深度，他们必然就会考虑，哪些问题太大，研究不了，哪些问题条件太苛刻，不便研究，通过不断的对比分析和排除，他们会很容易地发现适宜探究的科学性问题，同时，学生的思维又得到一定的发展。
二、猜想假设挑战思维的定势
猜想和假设(也可称假说)是对科学问题的一个假定性的解释，或者说是对所提出的科学问题的一个推测性的回答。已有的知识和生活经验，抑制了学生大胆猜想和假设，形成思维定势。打破常规的思维，有独特的发现，是需要有一定的观察根据和理论准备的，否则就只能是猜测了。例如，最早提出“大陆漂移说”的魏格纳是一位气象学家，同时他对地球物理很感兴趣，于是，当他在一次住院期间多次看到墙上的世界地图上的轮廓时，他萌发了它们本来是合在一起的“泛大陆”想法，进而发表了《大陆漂移说》一书。
然而，科学研究是一个不断循环往复的过程，曾经的科学理论随着人类认识的不断推进甚至可以被推翻，比如托勒密的“地心说”理论，现在我们都认为是错误的，但是其却存在了很长一段时间，没有人试图怀疑过，因为“地心说”理论确实能解释天体运行的一些现象。但是哥白尼就具有思维的批判性，他根据自己的观察与思考，提出了“日心说”的理论并最终被证实。
三、制定计划训练思维的严密
制定计划是观察、实验活动开展的必要准备，在制定计划的过程中，学生需要考虑到可能出现的问题并思考解决的策略，只有这样才可能保证观察实验的正常开展，否则会导致科学探究无法进行，或者走向错误的方向。
例如，教学《摆的研究》时，在统计实验数据时却发现，同等条件各组测量的次数相差很大，即使是相同摆长、相同摆幅和相同摆锤的情况下，摆的快慢也有所不同，这是为什么呢？经过进一步的研究才发现，问题出在摆的初始速度上，有些小组在操作时是让摆从一定角度一定高度自由下落摆动的，而有些小组在摆初始摆动时给予了一定的外力，摆的初始速度就不一致了，如此就影响了摆的快慢。从这个案例中不难看出，计划制定的严密性是何等重要，在小学阶段研究摆不涉及摆的初始速度这一概念，但是在制定实验计划时要考虑到这一客观存在的问题，要在实验注意点中明确这一操作规范，要求在摆初始摆动时不得加以外力，让摆自由下落。
四、观察实验激发思维的独创
独创表现在思维活动的创造性上。在实践中，除善于发现问题、思考问题外，更重要的是要创造性地解决问题。
例如，《在星空中》一课，学生旋转北斗七星星座模型，利用投影仪射出的光，从四个不同角度观察，然后将投影画在纸上。观察中，由于旋转，悬挂着的橡皮泥小球就要左右晃动，影响观察，给学生的画图记录带来麻烦。老师提出：“谁能想出更好的解决办法？”激发学生思考。“要是让这橡皮泥小球不动就好了。”“用什么方法能使小球不动呢？”“能不能换一换实验材料或实验方法？”一系列的独特的想法应运而生。最后在进行合理的推理中确定，将模型中的线换成比例相等的细木棒，一端垂直固定在纸板上，另一端固定橡皮泥小球，这样就解决了小球晃动问题，使探究实验更便于操作。
小学科学教学，特别是科学探究活动是对学生进行思维品质形成和发展的理想平台，在教学过程中，必须将思维的训练作为教学的根本目标，通过教师的着意训练，促进学生的思维水平尽快地由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡，促进学生科学素养的综合提升，为学生的终生发展奠定良好的基石。