在《中国学生发展核心素养》中，科学精神包括理性思维、批判质疑、勇于探究3个方面，其中理性思维被视为科学精神的基础。理性思维强调学生应具备逻辑推理、证据意识和科学态度等方面的能力，能够基于事实和证据进行判断和决策。这种思维方式的养成有助于学生在面对问题时保持客观、冷静的态度，不盲目跟从或轻易相信未经证实的观点或信息。科学学科的典型特点就是它的探究实践，通过探究实践培养理性思维，能够更好地帮助学生理解和掌握科学知识，形成科学的世界观和方法论
［1］。在学生经历实验探究和问题解决的过程中，教师应该关注学生理性思维的培养和发展。而理性思维的养成不是一朝一夕、一蹴而就的，教师在教学中应该坚持以“思”为核心，以“做”为关键，以“做思共生”为途径，通过“做”与“思”的交汇与融合，促进学生理性思维的发展。
1 培养学生理性思维的价值与意义
1.1 理性思维能使问题解决更具灵活性，减少刻板性
爱因斯坦说过，提出一个问题比解决一个问题更重要。提出问题是学生思维显性化的过程，它能够促使学生主动思考，激发探究欲望。而探究问题的确定与方案的提出是能否开展好探究性教学的关键
［2］。理性思维可以帮助学生在探究活动中跳出既定的框架和思维定式，筛选出与活动相关的信息，排除干扰信息，将问题化解为更小的单元，从不同的角度和层面去思考问题、分析问题，较为准确地确定问题的关键要素，提出有针对性的解决方案，并在实施过程中保持清晰的方向和目标，灵活地应对各种变化和挑战，避免因为思维刻板而陷入困境。
1.2 理性思维能使分析验证更具逻辑性，避免随意性
理性思维强调客观性，注重事实和规律的推理过程，通过直接经验的获得，用理性思维去加工、改造，上升为理性认识。理性思维可以帮助学生努力排除其他无关因素的干扰，确保分析的焦点集中在问题核心。在进行分析和验证时，使用逻辑推理来分析问题，会对数据进行合理的推导，确保结论是基于证据的，并且推理过程是合乎逻辑的，通过反复验证来确保分析结果的可靠性，确保分析与验证基于可靠的证据和逻辑推理。这种思维方式减少了个人偏见和主观臆断，有助于提高分析的准确性和可靠性，避免随意性和误差。
1.3 理性思维能使交流讨论更具思辨性，克服主观性
交流讨论在小学科学探究活动中至关重要，通过交流与讨论，学生可以加深对科学知识的理解，可以相互启发，激发创新思维
［2］。不同观点的碰撞可以促使学生思考问题的不同方面，发现新的思考角度和解决问题的方法，但学生往往会受主观性和情绪化的干扰，影响交流与讨论的质量。理性思维可以帮助学生对不同的观点进行客观评估，并基于证据进行推理，以逻辑和证据为基础进行有效的辩论，尊重他人的意见，而不是主观臆断或情绪化地表达意见。
1.4 理性思维能使评价反思更具精准性，预防片面性
理性思维强调深入分析问题的本质和根源。通过理性思维，学生能够更加全面地考虑各种因素和角度，从而对事物形成更加完整和准确的认识，减少对事物的片面理解或偏见，提高自我监控能力。学生能够更加客观地审视自己的学习状况，发现自己的优点和不足，从而帮助学生更加准确地评估自己的能力和潜力，制订更加科学的学习计划和目标。理性思维也能够帮助学生在面对挫折和失败时，理性地分析原因，找到解决问题的有效方法，而不是陷入情绪化的消极状态。在评价和反思过程中，理性思维要求学生从各个维度、各个层面不断地进行推理、分析和判断，反思自己的思考方式和行为，以获得更加全面和准确的信息，从而做出更加明智的决策。
2 培养学生理性思维的策略与方法
2.1 以身“做”之，激活理性思维意识
小学生的思维正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，他们需要亲身的经历和具体的形象帮助理解
［3］。因此，科学课应该提供一个让学生亲自动手操作和观察的平台，引导他们发现并尝试自己解决问题。通过这样的方式，我们可以鼓励学生积极参与探究过程。因此，在教学过程中，教师应引导学生亲身体验，促进学生的大脑进行思考，先“做”后“思”，对事物的内在本质进行深入探究和验证，以“做”为基础，为“思”提供素材，让“做”指向学生思维的核心区间，激活其理性思维意识。
在执教“点亮小灯泡”时，发现每个学生对于如何点亮小灯泡都有自己的想法，大多数学生是没有“回路”概念的，在他们的潜意识里，电池可以直接将电输送给小灯泡而让它发光。也有部分学生已经很明确地知道电池是有正负极的，因此正负极必须都要和灯泡相连才行。至于小灯泡的两个连接点，由于学生生活中极少会去观察它们，所以根本没有注意到，但底部连接点他们是知晓要连上的。学生在操作过程中发现，不是所有的连接方式都能够点亮小灯泡，那么这些器材如何组合才能点亮小灯泡呢？这成为学生迫切想要解决的问题。从观察器材与拿着导线“盲目”地做，上升到利用几种器材的组合“动心思”地去实现目标，思维带有“目的”地做。通过实际的操作和体验，学生能够更好地理解科学概念，激发他们的好奇心和探究欲。这种基于实践的学习方式有助于培养学生的理性思维和解决问题的能力，让他们在“做”的过程中更加主动和自信。
2.2 以脑“思”之，引领理性思维方向
《核心素养十讲》指出：“教师上课的本质恰恰在于如何尽可能调动儿童活跃的思维，发现不同的思路，激发认知冲突，展开集体思维。儿童在学习进程中暴露出来的种种困惑与差错，以及儿童之间的认知冲突与活跃对话，正是推进课堂教学的原动力。”学起于思，思源于疑。问题是引发、展开和深化学生理性思维能力的关键。通过设置一串有针对性的科学问题，教师可以打破学生原有的认知平衡，激发他们的好奇心和探究欲。这些问题能够吸引学生的注意力，引导他们从不同的角度思考，从而激活他们僵化的思维。同时，学生也会在深入思考后提出自己的问题，并作出合理的猜想与假设。这种互动的探究过程有助于培养学生的科学素养。这就要求教师要善于发现认知冲突的兴奋点，广泛搜集、整理相关素材，为学生创设有足够冲击力、能引发学生深入思考的认知冲突情境，使学生之间发生思维碰撞，帮助学生在自主建模、合作交流中获取知识、领悟方法和提升能力，引导学生的理性思维走向深入，不断丰盈学生的理性思维活动经验，使其感受理性思维的重要性
［4］。
在执教“物体的沉与浮”时，学生对于物体在水中的沉浮是有既定认知的，他们会利用自己的已有认知来粗略地判定物体在水中的沉浮。比如：在演示蜡烛在水中的沉浮实验之前，先让学生彼此交流，有学生回答：蜡烛在水中是沉下去的，因为它是实心的，很重；有学生回答：它会浮在水面上，因为以前自己不小心把蜡烛掉进水里了，发现它是浮着的。当学生之间存在不同观点时，往往会引起思维火花的碰撞。在实验中，如果学生发现蜡烛在水中呈现浮的状态与自己的判断不一致时，就会引发认知冲突。对于持有正确观点的学生，他们虽然得出了正确的答案，但由于不能给出合理的解释，这会进一步激发他们深入探究的欲望，这种探究欲望是推动学生深入学习和发展理性思维的重要动力。教师一定要照顾学生已有的认知，以此作为理性思维的出发点与落脚点，为逐层设置问题障碍、发挥学生的主观能动性创造条件，为逐步探究物体沉与浮的秘密作好实验铺垫，为学生理性思维的生长搭建框架。
2.3 边“做”边“思”，体悟理性思维发生
探究已成为小学科学学习的主要方式，真正的科学探究需要引导学生展开理性思考。小学生处于具体运算阶段，他们的思维活动需要“做”的支持，但“做”只是一种手段，重要的是实验过程中的“思”。因此，关注动手前的“思”，“思”催生“做”的动机，“思”后再“做”，形成一定思维与概念后回到“做”中去，以有高度的思维来指导“做”，帮助学生打开思维空间，使学生获得深刻、全面的理性思维活动体验；“做”后再“思”，运用比较、分类、归纳、概括、想象等思维方法，对“做”中收集的实验现象进行整理和解释，进一步厘清思路。通过交流，把实验结果更清晰地表述出来，反复的“做”使得“思”更加全面。边“做”边“思”，“做”“思”融通，互为支撑，实现直观与抽象的互补
［5］。“做”与“思”在探究过程中相辅相成，促使学生进入深层学习状态，是学生形成理性思维和科学探究能力的关键。
在教学“摩擦力”一课时，学生通过“击中保龄球”游戏发现，3种不同滑块在滑道上滑动的距离远近不同，观察3个滑块的不同特点，学生猜测摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度以及滑块的重量有关。针对以上猜测，教师分小组进行方案制订。在指导学生进行实验前，教师就控制变量的问题进行教学，让学生“想好了再做”“做后交流”“及时纠错”，确保学生得出的实验结果真实可靠。边“做”边“思”，“思”明确了“做”的目的，“做”验证了“思”的方向，让科学教学中的“思”为“做”的有效性予以保障，体悟理性思维的发生。
2.4 “做思共生”，实现理性思维发展
对于科学学科而言，“做”与“思”是相辅相成的，两者就像密切接触的不同生物之间形成的互利关系，即共生的传统定义
［6］。由于“做”的过程产生的不同于书本中静态知识的新现象，或出现的“新问题”，通过“思”发现背后的理论依据。通过不断进阶的“思”为“做”扫清障碍，将学生的探究活动不断引向深入，启发他们在“思”中逐步完善结论，使学生的思维由感性上升至理性。这样，以“做”促“思”，以“思”导“做”，边思边做，用“思”解决“做”中可能产生的问题，用“思”的活动不断纠正“做”，“做”同时也不断修正“思”的错误，“做思共生”，相得益彰，从而完成学习目标。学生的理性思维在有意思的“做”中深化，在有意义的“思”中发展。
在教学“磁铁”时，教师以小组为单位进行实验“磁极的相互作用”，实验结束后分小组汇报，前3组均得出了同极相斥、异极相吸的结论，本以为实验完美结束，但却出现了意外，有个小组得出了相反的结论：同极相吸、异极相斥。针对这个问题，全班相互讨论，各组发表各自的观点，有的认为是看错了，有的认为实验操作有问题，还有的认为磁铁本身有问题。这时候有学生提出：“可以利用我们的磁铁来验证一下。只要将这个磁铁其中的一端靠近我们磁铁的南极，如果两个磁极出现排斥的现象，而与标有北极的一端相吸，则证明靠近的这端为南极，另一端为北极。”最后在全班的共同验证下，终于找到了问题所在：磁铁的南北极颜色标错了。在实验操作中，对于“做”得到的错误结论，为进一步“思”提供了生动的素材，促进思维主体的进一步思考、探索与研究，这一点既发挥了学生的主体性，又让课堂教学变得有意义，充满科学精神，学生的理性思维在一次次反思、一次次纠错中得到发展。
3 结语
“做思共生”的本质是大脑控制下手脑协调动作的创造性实践能力，即动手与动脑互相融合。在具体的教学实践中，“做”与“思”的界限并不严格，往往是“做”中有“思”，“思”中有“做”，我们分而论之，只是强调两者在培养理性思维方面有不同的侧重，并不否定两者的协同性。在教学中，将外显的实践过程与内隐的思维过程相结合，以“做”为关键，以“思”为核心，以“做思共生”为途径，根据学生的学情、课程的内容，适度选用做前思、做中思、做后思、思前做、思中做、思后做的不同形式，使他们通过观察、提问、猜想、假设、制订方案、动手探究以及交流表达的探究活动，能深入体验科学探究的过程，从而建构基础性的科学知识，获得理性思维能力。通过以身“做”之、以脑“思”之、以“思”释“做”、以“做”促“思”、“做”“思”结合等，实现“做”与“思”的交汇与融合，不断拓展学生理性思维的广度和深度，促进理性思维的不断深化和发展。
2021年江苏省中小学教学研究第十四期课题“做思共生：‘滋养理性’的科学学科育人范式研究”(2021JY14-L301)
2023年连云港市中小学教学研究第十五期课题“做思共生向度下发展学生理性思维的实践研究”(2023LYGJK15-L279)
2024年江苏省教育科学规划课题“画科学：科学理性精神早期培养的小学实践研究”(C/2024/03/86)
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