小学生科学探究制定研究计划能力的培养研究

1小学生科学探究“制定研究计划”能力的培养研究（课题方案）杭州市保俶塔实验学校金智一、课题研究的背景及意义《科学（3－6年级）课程标准》提出的科学探究过程是：“提出问题、猜想与假设、制订研究计划、根据计划进行观察实验、搜集整理信息、思考和结论、表达与交流等步骤。”当前的许多科学课，一般都按照这样的程序进行教学，收到了很好的效果，但是我们却经常遇到这样的现象：一节课师生感情融洽，气氛热烈，几个环节也过渡自然，时间在不知不觉中过去了，已经到了下课的时间，但是学生的探究活动并没有完成，即使完成了，最后的表达与交流环节也是草草收场，老师总觉得时间不够用。原因固然很多，但其中一个重要的原因就是教师没有正确认识“制订研究计划”在学生科学探究环节中的地位，重视了学生的动手操作环节，忽视了学生动手之前的计划的制定。在现在的科学课堂上，教师非常重视让学生亲自动手活动，经历科学探究过程，这本无可厚非。但现在有些教师对于让学生通过“动手做”的方式来学习科学的理解过于片面，认为只要是科学学习都要动手，因而在课堂教学中设计了许多动手的活动，以至于课堂上到处呈现出一派热热闹闹的忙碌景象，但是在看似热热闹闹的科学课之后学生的头脑动依然一片空白，学生的探究能力缺少实质性的培养和提高，以至于把实验课上成了游戏课。小学科学课涉及了很多的小实验活动，这些活动跟游戏很相似。作为教师，应该把游戏与实验区分开。“玩”是为了愉悦，发现与学习的欲望不强烈；“科学实验”是为了解决问题或找到答案，发现与学习是目的。因此，实验前的目的确立很重要，它有助于引导学生有计划地开展活动，让学生的实验活动井然有序，而非杂乱无章。教师需要注意的是，在探究学习过程中，动脑和动手都是非常重要的，不能厚此薄彼。相对于“观察、实验、制作、调查”等实践活动而言，制定计划属于“务虚”阶段。但是这种“务虚”是必要的。只要“务虚”到位，“务实”才可能更有成效。在制定计划这个“务虚”阶段，训练学生运用已有的经验，想办法解决面临的问题，通过表达与交流，将想清楚的说清楚，“实验、观察、制作、调查”只是动手实践的问题。因此，制定好切实可行的研究计划是探究活动的前提和基础，能够使探究活动目标性增强，减少迂回，从而达到事半功倍的效果。2本课题以“提高小学生制定研究计划的能力”为目标，通过改变教师的教学行为，为学生创设科学探究活动的情景，进而转变学生的学习方式。在科学探究课堂教学中，强调师生互动，注重师生交流，重视师生间、生生间动态的信息交流，彼此形成一个真正的“学习共同体”。本课题研究形成的提高计划制定能力的策略将能够促进学生在科学探究学习中形成良好的学习态度，增强自主学习的意识，学生进行科学学习的有效性将有明显的提高。二、国内同类课题的研究综述探究教学的思想渊源可以追溯到20世纪初。当时，针对脱离儿童生活经验、纯知识灌输的美国传统教育，著名实用主义教育家杜威提出以儿童为中心、从做中学的主张。杜威认为，科学教育不仅仅是让学生记忆百科全书式的知识，也是一种过程和方法，他主张教学应当遵循以下步骤：设置疑难情境、确定问题、提出假设、制订解决问题的方案并实施等。仔细分析这种教学模式便可以发现，它与我们今天所说的科学探究有着密切联系。这种蕴涵探究思想的教学模式不仅对美国科学教育产生了深远影响，也为探究教学的提出奠定了基础。科学教育的目标就是让学生在探究过程中，掌握科学知识与技能，理解科学探究的过程和方法，培养科学探究的态度和情感。目前，世界各国都高度重视科学教育。美国的“2061计划”和我国的“2049计划”，都是针对科学教育、为提高公民的科学素养而提出的。美国科学促进协会(AAAS)、国家科学教师协会(NS鄄TA)都提出了科学教育的目标---少教科学知识，多教调查过程能力；强调以探究方式开展科学教学，重视激发兴趣，强调培养具有科学素养的公民。国家科学教师协会还特别强调“让儿童通过动手操作材料和动脑思考的活动，来学习科学概念与科学研究过程”。探究对于科学教师而言，是一个较高层次的要求，需要教师突破传统“知识传授”的做法，提高学生提出问题、观察现象、设计实验、形成理论、交流观点的能力，并能在探究中培养科学精神、情感和价值观。很明显，教师教给学生的是“渔”，而不是“鱼”，即像科学家那样发现某个科学结论的探索过程，使学生掌握科学研究的思维，即使在遇到未知的问题时，学生依然能够根据头脑中已有的经验，探索未知事物的规律。所以，强调科学探究就意味着不再把教学的重点放在教师传授知识、讲解科学题目这样传统做法上，而是提倡学生主体性，以学习者为中心，鼓励学生积极参与学习过程，3对从学生所经历的事物中产生的一些实际问题产生问题，提出假设，进行观察、实验与验证，进行深度探究，通过总结、交流与评估获得对探究问题的具体认识和结论，这也是科学学习所要采取的主要做法。使学生经历科学知识与科学过程和方法的相互作用，就是提倡学生亲身“做科学”，也就是亲自进行“科学探究”。学生通过积极、能动的科学探究活动，来掌握科学知识，受到科学过程和科学方法的训练，并在二者的相互作用中理解科学，从而能形成和提高自身的科学素养。科学探究作为科学学习的中心环节，就要求我们科学教师在科学课程的教学中能指导和帮助学生制定探究学习计划。所以研究本课题，能使教师进行科学课堂教学时观注学生制定探究计划的制定，为学生准备所需材料，让学生通过计划的制定结合对材料的操作、摆弄和思考，引起和形成探究发现的经历，达到科学探究的目的，增强探究的实效性，让学生真正成为科学现象的发现者、科学原理的研究者和科学奥妙的探索者。三、课题研究的理性思考（一）核心概念界定为便于理解，我们将课题分解为“科学探究”、“制定研究计划”、两个要素，下面逐一加以解释。科学探究：人是天生的探究者。婴儿自呱呱坠地起，就动用所有的感官去感受、去了解周围的环境。当儿童发现令他们迷惑不解或者感到有趣的事物时，好奇心就会被激发起来，接着他们会提出一些问题，并想方设法寻找问题的答案。所有的努力都是为了理解周围的世界，这就是探究过程中最基本的东西。探究是人类寻求信息和理解的一般过程，探究是用不同的方式来解决问题的途径。《美国国家科学教育标准》是这样定义“探究学习”的：“能够帮助学生掌握科学概念、获得科学探究能力和技巧、增进对科学探究的理解的各种亲身经历。”我国《全日制义务教育科学(7～9年级)课程标准(实验稿)》对科学探究也下了定义：提出科学问题、进行猜想和假设、制定计划和设计实验、获取事实与证据、检验与评价、表达与交流。我们所说的科学探究是小学生的科学探究，是指学生在教师的帮助、指导下，从自身的学习生活和社会生活以及自然界的各种现象中发现问题，以个人或小组合作形式进行，通过亲身体验主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。制定研究计划：制定研究计划，就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。一般做法是先分析该探究要解决哪几个问题，每个问题有哪几种解决问题的方法，4根据现有的条件和探究的要求，各应该选择哪种方法为好，然后根据这些被选中方法确定需要什么实验器材，按这些方法的逻辑关系构思出操作步骤。制定探究计划将使探究者明确收集信息的途径和方式、确定收集信息的范围和要求、了解探究所需的器材和设备以及建立分析数据的方法和思路。探究计划使探究步骤更加有序、探究过程更加科学，如果没有探究计划和实验方案，科学探究的操作也就失去了根据。探究计划不当或者实验方案不妥，将直接影响着探究结果的可靠性和科学性。教师在帮助学生制定过程中关注以下几点：1.探究计划的内容可以以教材中为主，适当拓展。2.探究计划的重点不在探究的操作方法和操作技能上，要通过探究满足学生求知欲和对身边世界的理解，获得对科学探究本质的理解，培养科学精神和态度，指导的重点应在科学探究的基本过程和科学思维方法上。3.探究计划的指导形式以课内为主，集体辅导，对特别有兴趣的同学也可在课外加以指导。只要教师在教学关注学生的提问和质疑，善于发现与教学内容有关的探究活动，并加以启发和引导，指导帮助学生制定课内外探究的目标和方法，久而久之，学生探究的科学素养一定会得到很大提高，一定会使学生终身受益。学生探究计划的制定有一个循序渐进的过程，教师要由扶到放的加以引导：三年级可以完全由教师帮学生制定好探究的计划，学生按计划进行探究实验。四年级以及五年级上学期，教师要做好扶的工作，可以出示制定一半的探究计划供学生使用，使之能了解计划制定的格式及一般步骤。五年级以后，教师就可以放手学生自己制定探究计划，当然教师要做好指导工作，如可让小组汇报制定的探究计划，其他同学帮忙提提建议，这样不仅帮这组完善了探究计划，而且也为其它小组提供了学习的机会。（二）研究的理论依据1.美国研究理事会1966制定的《国家科学教育标准》一书指出：成功的科学教育既能让学生学到科学概念；又能帮助他们发展科学的思维能力。思维能力的培养包括：（1）探究性思维；（2）探究性活动能力：提出问题、制订计划、实施探究活动、利用有关工具和技术去收集数据、证据和解释、分析和交流等。2.[美]丹尼斯M。巴特尔斯在介绍《国家科学教育标准》同时指出：科学探究纳入到目前的科学教育标准中原因：把科学探究看作是实现科学学习的三个重要组成部分的途径。（1）科学知识（概念、原理、规律等）；（2）完成科学探究所需要的技能；（3）5引导学生进行科学探究所运用的方法。3.《走进新课程》一书指出：按照国家课程计划和课程标准的统一要求，在地方的组织和指导下，学校实施课程改革的核心是：改变传统的教学方法，使学生由过去单一的接受性学习变为接受性学习与探究性学习相结合，变被动学习为主动学习；让学生学会合作学习，自主学习。探究性学习是一种现代的学习方式，其特点是“探究”和“思考”，即学生在教师的指导下，通过已知的条件去寻找和发现预知或未知的结论。探究性学习注重能力的培养，它的终极目标是培养能力非凡的卓越人才。在探究性学习中，教师是学习的指导者和评价者，学生是学习的主人。教师和学生是平等的关系。学生在探究过程中的努力程度，是形成能力的决定因素。4.《科学（3—6年级）课程标准》中明确指出：“科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”因此我们在强调让学生经历科学探究同时，一定要注重科学概念在学生头脑中构建，全面促进学生探究能力的提高。四、课题研究的内容及预期目标本课题主要从小学科学探究教学的指导思想从科学探究制定研究计划的必要性、内容形式、教师的指导方法、学生的学习方法几个方面去设计具体的研究内容。（一）研究的内容1．科学探究制定研究计划的必要性2．科学探究研究计划的内容及形式（1）研究计划的内容：①探究课题的提出②实验器材和资料的准备③探究的程序和过程设计（包括观察、实验、信息和数据的收集和处理）④分析整理得出探究结论⑤探究过程进行评估反思（2）研究计划形式：口头计划、书面计划3．教师如何引导学生制定研究计划（1）在课堂教学探究活动中引导制定计划6方法：先扶后放、先粗后细、先亮亮点后指不足。策略：指导学生根据问题、猜想、或假设制定研究计划。（2）在课外科学探究中引导制定计划①创设问题情境，探索课外新奇。②根据问题讨论，制订研究计划。③交流研究计划，修正研究计划。④执行研究计划，做好实验记录。⑤汇报实验结果，反思实验过程。4．如何使学生有效制定研究计划的方法（1）学生互相讨论制定计划（2）学生互相提问补充设计计划（3）教师提问补充设计计划（4）挫折反省再合理设计实验（二）预期目标制定研究计划是学生在解决科学问题时必须经历的一个过程，是提高学生科学探究能力的一个重要方面。使学生在动手前弄清研究什么问题、如何选择变量、怎样控制条件、如何进行操作等，它旨在让学生动手之前先动脑，使探究活动方法更明确、思路更清晰、过程更科学，通过这个过程将有效培养学生的科学探究水平和能力，最终有利于学生科学素质的提高。1．实现有效探究。在学生的科学探究活动中，学生情绪亢奋，但要活而不乱；学生探究时空大了，但要围绕预期