基于小学科学常态课堂的学生科学探究品质培养的实践与研究

基于小学科学常态课堂的学生科学探究品质培养的实践与研究舟山市东海小学袁优红一、问题的提出当前人类已经步入知识经济时代，科学教育成为当代教育中的一个核心组成部分，对全面提高学生的科学素质起着决定性的作用。科学素质构成要素可以分解为知识、能力、科学方法和品质四个方面，其中，探究品质是科学素质的非智力因素，对科学素质的培养起着巨大的推动作用。随着科学教育的不断深入研究，教师越来越重视探究过程和学生探究品质的培养，教学从原先更多强调科学知识的传授和学习，转变为注重学生科学探究过程，从仅仅强调观察、实验技能培养，发展为注重学生探究品质的培养和提高。《科学新课程标准》也明确指出：科学学习以科学探究为核心，探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。科学探究是学生体验科学过程，理解科学本质，培养探究品质、创新精神和实践能力的主要学习途径。但是，通过对学生的观察和一些科学教学课例的分析，既有成功经验，也暴露了不少问题。例如：科学探究变成动动手的代名词，学生较难完成一项长时间的科学探究活动，科学探究的团队合作力不强，科学探究的深入性、灵活性、创新不够等等。仔细分析，很大原因是学生科学探究品质的严重缺失导致了科学探究的低效性。科学探究只有在良好科学探究品质的基础上，才能焕发科学探究的活力，促进学生科学素质的提高。优秀的探究品质在学生学习科学、亲近科学的行为中发挥着重要的作用，它是学生认识世界，打开知识宝藏的一把金钥匙。课堂是学校科学教育的主阵地，聚焦课堂、回归课堂既是一种理性的选择，也是一种必然的趋势。由于旧有的课程等级观念的影响，科学课仍居于语数学科之后，科学教学的任务一般都要落实在平时的课堂教学中，小学科学课堂是培养学生科学探究品质的沃土，是培养学生科学探究的品质的首要途径。探究品质的培养，教师要充分利用常态课堂或常规教学这一阵地，通过一些常规的制定与要求，在课堂下运用不同的教学方法和措施，通过每一课堂的要求与长时间的训练，通过激励与评价等手段得以促进。因此，要培养学生的科学探究品质，就要落实到每一节的科学课教学中，在每一科学探究环节中一点一滴地锻炼培养，直至形成科学探究品质培养的科学体系。二、国内外同类课题研究综述美国科学课程标准解释中明确指出了科学素养由科学知识、科学能力、科学方法、科学意识和科学品质五大要素构成，它是达成科学素养的保证，也是科学素养的重要表现形式。但是在前期一些著名的专家，如布鲁纳、施瓦布、鲁滨逊等人都曾经把科学的本质等同于学科的基本概念与知识结构，强调学科基础知识与基本结构的学习，忽视了科学品质的培养。直至20世纪90年代，人们才明确意识到对科学品质关注和培养是科学教育的重要内容，必须把它列入科学教育目标，并用“科学素养”这个词来涵盖。将近10年的研究，对科学品质培养有了一些实践经验，对本课题的开展具有一定的借鉴作用。在翻阅了大量文献后，发现对新课改背景下小学生科学探究品质培养的研究并不多，在常态课堂上培养学生科学探究品质，形成教学体系的文章更是凤毛麟角。有几篇文章谈到了科学品质的培养，但是涉及科学精神、探究品质、科学意识、科学创新等，概念有些模糊、交叉，范围比较宽泛，针对性不强。本课题研究首先是建立在科学常态课堂下的研究，对科学探究品质各要素的提出，是综合了国内外教育专家对探究品质的界定，再根据当前小学生的特点，并建立在一线教师中调查的基础上。本课题明确提出了培养学生探究品质的必要性，提出了适合于学生、并且容易在常态课中能实现培养的4个科学探究品质的要素，并将四个科学探究品质要素落实到每一课的常态课堂教学及科学探究的各个环节中，形成相应的的教学措施，期望形成在常态课堂中培养学生科学探究的课堂教学体系。三、课题的界定小学科学常态课堂：在心理学上，人们把在群体中出现频率高的心理现象称为常态。在教学中，“常态”主要是指“自然状态”，小学科学常态课堂指常态下的每一节课堂教学，即一种自然、真实状态下，朴实、扎实、充实的课堂教学活动，是师生在不受其他外界因素干扰下的双边教学过程。需要指出的是，小学科学课堂是以科学探究为核心的。科学探究品质：指人在探究性活动中的行为和作风所体现出的思想、品性、认识及能力等实质，探究品质的发展是中小学探究教学的重要目标之一。参照国内外教育专家对科学探究品质概念的界定，结合小学生的认知和心理特点，主要确立了探究品质的四个组成要素：包括对科学探究的强烈欲望、理性的科学探究思维、与同伴的团结协作、富有创新的探究个性。四、课题研究的理论依据1．《小学科学新课程标准》的要求新课程标准指出：义务教育阶段的科学课程应以提高全体学生的科学素质为主要目标。改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的科学探究品质、实践能力，以及创新意识等。2.现代教育观观点现代教育观认为：科学教育除了科学知识的传授和技能的训练外，还应该重视学生的探究兴趣、探究能力、良好思维习惯、创新意识等探究品质的培养，从强调知识内容获取向理解科学过程转变，从强调单纯知识积累向探索知识转变。科学教育的目标越来越倾向于培养学生的科学探究能力、科学探究品质和科学精神等非智力因素。科学素养的达成最基础的工作就是要以优秀的科学探究品质作为基础。3.现代教学论观点现代教学论认为：教学既要重视知识的传授，更要重视学生情感、态度和价值观的发展，而要提高科学探究的有效性，形成良好的科学探究品质，必须重视科学探究过程，把发展学生的科学探究品质贯穿在科学教育的主阵地——常态课堂中，使教学活动在尽量提供科学探究机会与适应学生能力水平之间保持动态平衡。五、课题研究的目标及对象（一）目标1.构建基于小学科学常态课堂的学生科学探究品质培养的目标体系。2.寻求基于常态课堂的学生探究品质培养的有效方法和措施。3.基于常态课堂，培养学生科学探究品质培养，从而提升学生科学素质。4.形成较科学的基于小学科学常态课堂下学生探究品质培养的课例。（二）研究对象五、六年级学生六、课题研究内容及措施（一）科学探究品质构成要素的文献研究为使研究具有实用价值，我们通过图书馆、互联网查阅大量的资料，对近年来国内外的相关研究作全面审视。收集有关课堂中培养学生科学探究品质的理论和研究成果，结合新课程理念和科学探究品质培养项目内容和目标，进行理性的分析和归纳，形成适合于小学生特点的科学探究品质的构成要素，在常态的课堂教学中予以落实。“科学探究”既是当代小学科学教育的内容之一，也是当代小学科学教育的主要方法。1科学探究品质的四个组成要素：1.对科学探究的强烈欲望“欲望”一词，在中国古汉语词典中的解释是：对能给以愉快或满足的事物或经验的有意识的愿望。组成小学科学探究品质的首要要素是对科学探究的强烈欲望，小学科学作为一门实验性学科，其主要特点是从学生身边的事物出发，大胆质疑，进而对自然进行探究。因此，在教学中，教师应该就身边的事物引导学生生疑、质疑，进而释疑。培养学生敢想、敢问的良好习惯，从而激发学生对科学探究欲望，吸引学生主动投入到实践探究活动中。唯有能够激发学生强烈的求知欲望，让学生通过阅读教材、查阅资料、实验操作、合作交流等学习活动，才能真正解决的问题2。如教学教科版四上《声音》单元，让学生玩一玩由两只纸杯和一条棉线制成的“土电话”，感受声音传递的美妙感觉；敲击不同的音叉，感受不同的声音。接着让学生畅所欲言，说说已经了解了关于声音的哪些信息，还有哪些问题有待研究。引导学生提出各种关于声音的问题，为教学埋下伏笔。再经过教师引导就能够有效地转化为强烈的求知欲望和积极的学习行为，在极大程度上激发了学生强烈的好1蒋璐敏,袁德润.“科学探究”的内涵、实施与小学科学教师的培养.[J]教育探索,2011年第1期(总第235期).2卢洪江.小学科学探究学案设计的策略.[J]当代教育科学,2010(16).奇心，激发了其探究的欲望。科学课前，很多课都以实验引发问题情境，让学生乐于参与提出科学问。例如，教学《空气的热胀冷缩》时，教师演示一个“喷泉”实验，（把一个带有玻璃管的瓶塞塞到装有少量冷水的烧瓶口上，玻璃管插入瓶底，用一杯热水浇烧瓶，烧瓶内的冷水立即从玻璃管口碰出一米多高。）学生会被这一新奇的现象吸引，激发出学生的探究欲望，会思考烧瓶中只装有少量冷水，为什么浇上热水后能喷出瓶口呢？从而引发进一步思考。学科学的兴趣上来了。入学的第一课就牢牢把学生的学习的科学的欲望激发起来了。2理性的科学探究思维学生的探究欲望一旦被激发，就有了获取科学知识的可能性。并且，学生掌握知识的过程环节更为重要，因为掌握知识的过程就是培养学生探究能力的过程。在小学科学教学中，应该留出更多的时间和更大的空间，让学生自主思维、合理科学猜测，教师从中进行引导，帮助学生养成自主探究的良好习惯和积极的获取知识的方法和手段，从而转化为学习研究的能力。掌握技能可以有效的提高学生开展科学探究的能力，技能和方法的学习必须建立在对这些方法背后的科学思维的培养和对探究原则的理解基础上。3因此，学生不仅要学会如何测量和记录数据，还要理解为什么要收集这些数据，如何决定数据收集的多少，所得数据能否作为支持解释的证据，是否存在支持其他解释的可能性等等。培养学生理性的科学探究思维，要让学生能够识别和判定所研究的问题是否具有科学性，能够理解问题与研究设计、研究设计与证据、证据与解释之间的关系，能够判断和反省3Wilson,J.T.(1974).Processesofscientificinquiry:Amodeforteachingandlearningscience.ScienceEducat—ion,58,127-133.所形成的解释的(不)确定程度和预测能力等。4在这个过程中，学生不仅加深了对研究对象和已有科学知识的认识和理解，更主要的是他们从中发展了推理、逻辑分析等重要能力。学生科学思维能力的形成又是与他们对科学探究原则的理解分不开的。学生需要明确理解科学探究的必要构成和基本特征有哪些。比如，所回答的必须是具有科学特征的问题；科学是以经验为基础的,需要证据支持；科学理论是科学家用以描述、解释和预测科学现象的假设；证据是科学家用以验证、修改或者重构理论的基础；理论和证据必须接受不断的、公开的检验；对什么是科学和科学解释，存在着一定的评判标准等等。5这些知识不仅是指导学生开展科学探究活动的基本原则，而且对于培养他们科学探究的能力有着至关重要的作用。法国教师在指导学生进行“科学探究”的过程中，要求学生要有三份记录:一份是探究前的预想，一份是对探究的真实记载，另一份则是经集体讨论后形成的结论。这三份记录记的就是一个完整的进行“科学探究”的过程，它可以强化学生对由实验产生的事实的认识，同时也可以培养学生的科学思维能力、表达能力以及与人交流的能力。法国人认为，他们这样做并非是为了培养诺贝尔奖获得者，而是“为了开辟孩子们良好的思维”。6综上，小学科学课堂中科学探究品质的培养离不开理性的科学探究思维，缺乏科学的探究思维，就不是真正意义上的科学探究，是一种伪探究。3．与同伴的团结协作小学科学课堂教学过程中需要许多实验，有的是教师演示实验，有的是学生分组实验。演示实验教师通过模型，实验器材操作；分组实验学生4人或6人组成一个小组，共同参与4OECD(2009).PISA2006technicalreport.Paris:OECD.5Driver,R.,Leach,J.,Millar,R.,&Scott,P.(1996).Youngpeople.simagesofscience.Bristol,PA:OpenUniversityPress.6蒋璐敏,袁德润.“科学探究”的内涵、实施与小学科学教师的培养[J]教育探索，2011年第1期.实验。科学探究过程倡导合作性学习方式，由于学生之间存在知识、习惯、心理和能力的差异，因此应合理搭配，使动手能力强的学生得到更大进步，同时也要使动手能力相对弱的学生，得到及时地辅导和帮助，获得锻炼和提高。我们所要培养的学生将来不可能在社会中独立生存,人与人之间的合作与竞争是我们这个社会生存与发展的动力7。因此，在教学中要