科学思维是从科学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，主要包括模型建构、推理论证和创新思维等
［1］。
培养科学思维的具体方法包括：通过分析、比较、抽象、概括等环节建构模型；运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎进行推理论证；利用联想与想象、思维重组、思维发散、突破定式开拓创新思维
［1］。
单元教学是指围绕一个明确的大概念或学习主题，对若干相关联的课时进行整体规划与系统设计，使各课时内容之间具有内在联系和逻辑，从而形成一个相对完整、系统的教学单元。不同课时对学生科学思维能力的发展有一定的侧重点。这种结构化的设计打破了传统课时主义的局限，通过课时之间的递进与互补，让学生在螺旋上升的探究活动中，逐步建构起系统化的科学认知框架，最终实现科学思维从碎片化向结构化的整体跃升。
鉴于科学思维的丰富内涵，单一课时已难以全面覆盖各要素的发展需求，因此从单元教学的视角统筹规划、设计学生的科学思维发展路径，对其系统性发展具有重要价值。通过大单元教学，能更有效地促进学生在问题解决中实现思维的跃升，从而构建起连贯、深层的科学认知体系。
笔者以教科版科学四年级上册“运动和力”单元教学为例
［2］，阐述在该单元教学中如何系统培养学生的科学思维能力。笔者希望通过具体课例分析，揭示概念建构与思维发展的内在关联，以期为一线教学提供可操作的路径参考。
1 梳理“运动和力”的教学内容
2 发展学生的科学思维素养
2.1 提升学生的模型建构和运用能力
模型建构体现在：以经验事实为基础，对客观事物进行抽象和概括，进而建构模型；运用模型分析、解释现象和数据，描述系统的结构、关系及变化过程
［1］。
根据“运动和力”的教学内容，笔者在具体的教学中要求学生内化并形成两种模型能力：一是建构“让小车运动的外驱力和内驱力”模型；二是“设计并运用基础模型”。
（1） 建构“让小车运动的外驱力和内驱力”模型。
在“让小车运动起来”一节中，教材展示了马车、人推车，这是外力拉动物体使物体运动的例证，这些例证所展示的力简称为外驱力。这种驱动小车的方式最符合学生的原认知，在之后的“探索”栏目中，教材提供了垫圈、小车、细绳来驱动小车，如
图2所示
［2］。
在探究前，学生常常会产生一个错误的认识——“只要给小车拉力，小车就能运动”。笔者在学生探究过程中发现，有些活动小组从1个垫圈增加至3个垫圈，仍然没有办法拉动小车，就顺势组织学生展开建模探讨：“在上述状态下，小车有没有受到拉力？小车为什么不动？要让小车运动，拉力大小有什么要求？”结合问题，师生建构出——要让小车运动，外驱力必须大于一定值。
笔者继续追问：“只要拉力大到一定程度，小车就一定能动了吗？”随即，将10个垫圈用细绳固定在小车的侧面，发现小车仍然没有动。这就进一步明确了要想让小车运动，除了垫圈外，还需要考虑拉力的方向，从而建构出让小车运动所需外驱力的大小和方向模型。从教学效果看，该实验过程对后续的摩擦力、力的作用效果、运动与力的关系教学均起到了铺垫作用。
例如，在“让小车运动起来”一节中，教材展示了火车、汽车、太阳能小车等鲜活的现实生活中的例证。在这些例证中，没有直观的外在拉力，而是由能量转化而使物体获得动能，由此产生的力简称为内驱力。这种驱动小车的方式偏离了学生的原认知，其理解难度更大。教材又选取了学生熟悉的橡皮筋来驱动小车，对于橡皮筋的弹性势能，学生有较强的体验感，便于他们建构利用能量转化产生内驱力推动小车前进的模型。
分析内驱力模型发现：太阳能、燃油的化学能、蒸汽的内能、电能等都可以驱动车前进，并且都已经在生活中得到了普遍应用。分析内驱力模型，有利于拓展学生的视野，对激发学生进一步探索新能源具有积极意义，也可助力学生能量观的形成。
（2） 设计并运用基础模型。
为了让学生初步感受弹力，教材列举了部分生活中弹力的应用实例，如撑杆、健身球、蹦床等运动娱乐用品，以及弹簧测力计等测量工具。这些实例均基于弹力的基本原理设计，体现了弹性材料特性的选择与运用。通过这些物品的呈现，学生能更好地认识弹力的特点与作用，拓展思维，帮助其在生活中发现并理解更多弹力应用的场景，并启发学生基于弹性材料基本特性开展更多创造性的设计与发明。
教材还特意呈现了一些对比插图，如气垫船与气垫船模型、磁悬浮列车与磁悬浮陀螺模型等，其目的不仅是帮助学生理解原型与模型之间的关系，更重要的是引导他们基于模型开展设计与创造实践。“设计制作小车”教学内容充分体现了学生对多模型的综合运用
［3］，如动力装置模型、车轮滚动结构模型等，从而在模型运用过程中提升学生的工程实践与物化能力。
2.2 强化学生推理与论证的意识及能力
推理论证体现在：基于证据与逻辑，运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，建立证据与解释之间的关系并提出合理见解
［1］。结合“运动和力”的教学内容，教师可培养学生的证据意识和分析与综合、比较与分类、归纳思维等能力。
例如，在“让小车运动起来”一节中，教材要求学生利用如
图2所示的实验器材开展探究活动，从中初步认识运动与力的关系，为后续“设计制作小车”打下基础。通过对不同小组的实验材料、过程与结果进行比较，呈现出值得分析的三组实验现象：①挂有垫圈的小车未开始运动；②在同一水平面上，不同小车从静止到运动所需垫圈数不同，有的只需4个，有的则需要更多；③同一小车在不同粗糙程度的水平面上，从静止到运动所需垫圈数不同。
分析三组实验现象：实验现象①说明，只有当拉力增大到足以克服最大静摩擦力时，小车才开始运动；实验现象②说明，在同一水平面上，不同小车所受摩擦力大小存在差异；实验现象③说明，在不同粗糙程度的水平面上，同一小车所受摩擦力大小不同。在上述的比较与分类中，师生通过分析、综合及推理论证，最终归纳出影响小车运动的主要因素，并在此过程中体会到控制变量法在探究多因素影响问题中的重要作用。在此基础上，可进一步引导学生基于现象提出猜想与假设，深入探究摩擦力大小的影响因素以及力与运动的关系等核心科学问题。这一探究过程有效强化了学生的推理论证意识与能力。
2.3 助推学生创新思维的表现与评价
创新思维体现在：能够从不同角度分析、思考问题，提出新颖而有价值的观点，并找到解决问题的新方法
［1］。创新思维素养的发展要允许学生表达自己的见解和接受他人合理的评价，适时地创设深度问题，以发散学生的思维，进而使学生在质疑、发散与收敛的循环中，实现思维的独创性与灵活性的协同提升。
例如，在“运动与摩擦力”一节中，教材展示了鞋底的花纹，借此说明增大摩擦的实际应用。以“花纹与摩擦”为基点，可以引导学生展开联想，如轮胎花纹、饮料瓶盖花纹、人民币上的盲文、自行车把手上的花纹等，使学生对增大摩擦、减小摩擦及其实际应用的理解更加深刻。
当然，现实中的设计往往不仅涉及摩擦，例如轮胎花纹的沟槽还需要考虑排水性能，不同纹路适合不同路面条件等，这些都可以成为课堂的拓展探究点。因此，教师引导学生课后继续观察生活，就能发现更多工程设计与科学原理巧妙结合的案例。
又如，教材中安排了“制作测力计”的活动，其制作要求如
图3所示
［2］，旨在引导学生关注两个核心问题：①刻度是否均匀？②在减少钩码与增加钩码的过程中，当钩码数量相同时，两次对应的刻度是否一致？
观察、分析：①刻度不均匀。橡皮筋的伸长量与所受拉力不成正比，即每增加相同大小的拉力，橡皮筋的伸长量不同，导致刻度分布不均匀。进而，引导学生认识到，需对制作测力计所用弹性材料的力学特性（如伸长量与拉力的关系、弹性限度）进行测评与选择。②有些小组的两次刻度无法对应。原因是，所挂钩码数过多，拉力超过橡皮筋的弹性限度，导致橡皮筋发生塑性形变，无法完全恢复原长，因此增减钩码时同一钩码数对应的刻度不一致。对此，笔者引导学生在分析弹性限度的同时，思考测力计的量程应如何确定，以及材料选择对量程的影响。
这两个问题都具有一定的挑战性，能有效训练学生基于现象进行科学推理、分析变量与优化设计的能力。再如，在学习“能量”时，教材设计了轻敲和重敲音叉的环节，通过输入不同大小的能量，使音叉振动幅度和声音响度产生差异，从而直观体现能量大小对现象的影响；又如将小车置于不同坡度的斜面同一位置静止滑下，使其在水平面开始运动时具有不同的初始动能，以此呈现不同高度下能量转化的差异。
为了引导学生突破原有的思维定式，笔者进一步设问：“能量最终转化成了哪些形式的能量？能量会凭空消失吗？”又如，在“设计制作小车”任务时，若要采用电驱动或光驱动，需要哪些材料和装置？应如何安装与调试？不可否认，联想与想象、重组思维、发散思维、突破思维定式等，都是创新思维的重要组成部分。在问题探讨与动手实践中引导学生自觉运用这些方法，能够有效促进创新思维在实际问题解决中的表现，并为创新思维的评价提供更丰富的观测维度。
3 结语
思维的发展具有渐进性，而单元教学作为一种循序渐进的教学组织方式，能够为思维的阶段性发展提供适宜的路径与契机。思维品质中的系统性要求在教学中得到整体关照，而单元教学通过内容的整合与结构的优化，恰好为系统性思维的发展提供了实践载体。
以单元教学为抓手，从大单元视角系统规划思维教学，有助于发展学生的模型建构、推理论证与创新思维等核心素养，因此值得广大同仁持续探索与实践。在这一过程中，教师需要精准定位各课时的思维训练侧重点，通过层层递进的探究活动，引导学生在解决真实问题过程中反复运用思维方法，使思维的深刻性、灵活性与批判性在单元整体教学中得到协同发展与持续强化。
浙江省教育科学规划2023年度一般规划课题“初中科学差异化探究教学的策略研究”(2023SC184)
2023年宁波市基础教育教研课题“初中科学探究实践作业设计与实施的策略研究”(LX2023140)
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