談科學核心素養(yǎng)的四要素及其培養(yǎng)途徑

福建省仙游縣蓋尾星莊小學 張建陽

自2016年中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)發(fā)布以來，圍繞核心素養(yǎng)的研究成為教育的中心議題。與此同時，各學科的新修訂課程標準都將學科核心素養(yǎng)寫入其中。包括語文、數(shù)學、英語、政史地、物化生，乃至體育、信息技術等學科都以課程標準的形式提出了明確的學科核心素養(yǎng)，成為學科教學的目標和依據(jù)。而科學學科的學科核心素養(yǎng)并沒有權威機構予以公布，但沒公布并不代表不存在，學科核心素養(yǎng)是學生在學科學習中應該掌握的必備品格與關鍵能力，它是客觀存在的，有學科就有學科核心素養(yǎng)。每一名小學科學教師都要思考科學核心素養(yǎng)的內容與內涵，探究其在科學課程中培養(yǎng)和落實的有效途徑，為學生良好科學能力與素養(yǎng)的提升打好基礎。

一、小學科學核心素養(yǎng)的四要素

科學學科核心素養(yǎng)是學生在科學學習過程中的必備品格與關鍵能力，基于科學學科內容與特征，筆者認為應該包含科學思維、科學實驗、科學表達、科學態(tài)度這四個方面：

1.科學思維。

科學思維，是指學生在科學學習過程中所具備的良好思維品質，基于觀察與實驗進行判斷、推理、分析、綜合，進行科學思考、科學推理、科學論斷。在此過程中，學生運用直覺思維進行猜想，用邏輯思維進行推理，用發(fā)散性思維進行類比、用創(chuàng)新思維進行釋疑，在科學學習中養(yǎng)成勤于思考、善于思考的思維品質。這是進行科學學習最寶貴的學習品質之一。

2.科學實驗。

科學實驗素養(yǎng)，是學生具備科學實驗的基本能力，具備良好的科學實驗習慣，在老師的實驗指導下大膽開展實驗假設，有條不紊地落實實驗步驟，規(guī)范操作科學實驗，并能夠在實驗基礎上進行信息處理、得出實驗結論等等。科學是建立在自然科學實驗基礎之上的學科，學生通過科學學習要掌握簡單的科學實驗嘗試以及操作技能。

3.科學表達。

科學表達，是指以準確的語言描述科學現(xiàn)象，以有邏輯、有條理的語言總結科學實驗結果，通過口頭表述以及實驗報告為主的口語以及書面語來有序、有條理、綜合地闡述科學學習過程?？茖W表達具備三個基本特性：一是語言的準確性，做到符合科學事實；二是條理性，做到有序表達、有邏輯表達；三是規(guī)范性，掌握常用的科學專業(yè)術語，掌握科學總結匯報的規(guī)范表達方式?？茖W表達時科學思維在語言表達上的反映，對學生的語言組織能力、表達能力、書面材料寫作能力的培養(yǎng)等大有裨益。

4.科學態(tài)度。

科學態(tài)度，是指學生對待科學學習的積極情感態(tài)度，主要包括：一是濃厚的科學興趣，積極參與科學學習活動，熱愛科學。二是嚴謹?shù)目茖W精神，基于證據(jù)與推理，不迷信權威，實事求是。三是良好的科學道德品質，在科學學習中樂于合作分享，具有崇高的科學理想等。積極而端正的科學態(tài)度是科學學習的強大精神動力。

二、小學科學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑

在學科核心素養(yǎng)背景之下，教師在小學科學課堂教學中，如何對學生的科學思維、科學實驗、科學表達、科學態(tài)度四項核心素養(yǎng)進行培養(yǎng)？本人結合自身的教學思考，以教科版《科學》四年級上冊教學為例，從如下幾方面著手論述：

1.提煉核心問題，發(fā)展科學思維品質。

學起于思，思源于疑。問題是驅動思維的最有效載體，科學思維建立在科學探究問題的基礎之上。在小學科學課堂中，很多幼兒懷著“好玩”的心態(tài)對待科學知識，懷著“看表演”的心態(tài)看待科學實驗，被老師牽著鼻子走，沒有在科學學習中融入自己的思考，也就沒有自己的觀點看法，更沒有自主探究的發(fā)現(xiàn)。要鍛煉學生的科學思維品質，教師就要善于利用核心問題來驅動學生進行科學思考，讓科學課洋溢、閃爍思維與智慧之光。教師在科學課堂上要善于設計核心問題來發(fā)展學生的科學思維品質。

比如，教科版四年級上冊《溶解的快與慢》的教學中，教師運用核心問題來調動學生的認知經(jīng)驗的大腦思維，思考溶解快慢的影響因素：（1）AB兩杯同樣的水中，分別放入白砂糖和冰糖，哪個溶解得快？可以得出什么結論？（2）AB兩杯同樣的水中，分別放入相同的冰糖顆粒，A用棒子攪拌，B靜止不動，誰溶解快？可以得出什么結論？（3）AB兩杯盛相同多的水，A為熱水，B為涼水，再放入相同量（足量）的食鹽，哪個溶解得快？可以得出什么結論？教師先以三個并列的問題調動學生的生活知識經(jīng)驗，或以科學實驗的方式來驗證。學生能想到顆粒大的物體比顆粒小的物體容易溶解，攪動比靜止不動更容易溶解物體，熱水比涼水更容易溶解物體。教師再以核心問題“從以上三個結論，你能總結出溶解的快慢的影響因素有哪些”來進一步促進學生思考，總結出影響溶解快慢的主要因素包括：溶解物體體積大小、是否有攪拌、液體溫度等，從現(xiàn)象出發(fā)思考科學規(guī)律，總結科學發(fā)現(xiàn)，學生的科學思維品質得到很好的提升。

2.開展實驗操作，提升科學實驗素養(yǎng)。

構建主義學習理論強調學生在親身參與的過程中學習知識，科學是建立在自然科學實驗基礎上的學科，科學知識的發(fā)現(xiàn)與論證都需要科學實驗的支撐。教師要尊重學生的學習主體地位，積極開展科學實驗活動，讓學生親身參與實驗設計、開展、總結全過程，在科學實驗中提升學生良好的科學實驗素養(yǎng)。

一是科學嚴謹?shù)脑O計?？茖W實驗方案的設計對學生的科學實驗素養(yǎng)有較高的要求。在課堂內外的科學小實驗之前，教師可以充分發(fā)揮小學生的主觀能動性，獨立地或者在同伴合作探究下設計一套行之有效、科學嚴謹?shù)膶嶒灧桨?，教師對學生的實驗方案進行檢查和指導，優(yōu)化實驗設計，提高實驗效率。如測量肺活量的實驗中，在沒有測量袋的情況之下如何做這個實驗？教師讓學生設計一個可行性高的方案。起初，有學生提出可以借助吹氣球的方法來收集呼出的氣，但是在具體操作過程中發(fā)現(xiàn)，吹氣球的過程中已吹入氣球中的氣與口中呼出的氣會形成阻力，甚至有的肺活量小的學生存在吹不起氣球的現(xiàn)象。因而可以推斷氣球采集的氣量要低于真實呼出的氣，因而實驗會產(chǎn)生較大誤差。最終綜合考慮之下學生決定采用皮管吹氣到倒置的放在水中的塑料桶，標明刻度，最后看呼氣后水面上升的體積的肺活量測量方法，思路嚴謹，取得了良好的實驗結果。

二是認真細致的觀察?？茖W實驗操作過程中，實驗過程中發(fā)生的實驗現(xiàn)象需要實驗者認真觀察并進行實驗數(shù)據(jù)的記錄，客觀、完整地記錄實驗過程，為發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象、探究實驗結果做好準備。比如，教科版四年級上冊《觀察發(fā)聲物體》的實驗中，教師讓學生親手操作將敲打過的音叉輕輕觸及水面，提問：“請問你發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？”有學生說：“水面有很多波紋?！薄斑@些波紋剛開始很快，波紋也大；慢慢的波紋輻射的速度就慢了下來，波紋也小了，最后水面恢復了平靜。”通過認真細致觀察，學生不僅僅發(fā)現(xiàn)水面振動產(chǎn)生了波紋，且波紋輻射的頻率和大小都被觀察到，為進一步地發(fā)現(xiàn)實驗的原理做好了準備。

三是科學規(guī)范的操作?？茖W實驗容不得隨意和馬虎，不規(guī)范的操作不但會影響科學實驗結果，甚至還可能帶來安全隱患，科學規(guī)范操作是科學實驗素養(yǎng)的重中之重。在科學實驗過程中，教師要嚴格管理實驗課堂組織紀律，學生必須在老師的指導下進行規(guī)范操作。比如，在《高錳酸鉀的溶解》實驗中，在取高錳酸鉀顆粒時，要強調切忌用手直接取，而要用小勺取，避免高錳酸鉀對人體的侵蝕傷害。在《蒸發(fā)皿中的白色顆?！返膶嶒灲虒W過程中，要求學生按照老師的要求安全地點燃和熄滅酒精燈；實驗完后不要立即觸碰蒸發(fā)皿、酒精燈、三腳架和石棉網(wǎng)，以免被燙傷。只有在實驗過程中嚴格要求，建立規(guī)則，規(guī)范操作，才能在確保實驗安全的同時順利完成實驗。

3.組織交流匯報，培養(yǎng)科學表達能力。

科學表達是以規(guī)范的科學語言來闡述科學思考與科學觀點，體現(xiàn)了學生對科學學習的理解與感受，強化學生的自主化表達，是自主學習和合作探究下進行科學學習匯報、總結的重要方式。教師要創(chuàng)設開放性的課堂對話氛圍，讓學生在科學學習中敢于表達、善于表達。

一是口頭表達與交流。學生在科學學習中，要能夠以清晰的思路、準確的語言來闡述科學。比如，在《探索尺子的音高變化》的科學課教學中，教師讓學生嘗試口頭描述如何設計實驗方案，有條理地闡述實驗操作的過程，并就實驗結果以及結論進行口頭的匯報，在口頭表達的過程中，學生的語言邏輯思維得到了很好的實踐和提升，在表達交流的過程又進一步加深了科學知識的理解與感受。

二是書面總結與匯報?？茖W學習的總結和匯報過程中，實驗報告的寫作是一種高階的科學能力與素養(yǎng)，學生將科學實驗的實驗計劃、實驗思路、實驗目標、實驗數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象、實驗結果等條分縷析地書寫到科學實驗報告中，通過一兩次的科學實驗報告的書寫，學生對科學實驗步驟、流程、注意事項等有了全方位地把握，能夠獨立參與或者以小組合作的方式書寫科學實驗報告，將思考、操作、表達有機整合起來。

4.落實生本評價，激發(fā)積極科學態(tài)度。

德國教育家第斯多惠說過：“教育的藝術不在于傳授知識，而在于激勵、喚醒和鼓舞。”良好的科學態(tài)度是學生科學學習過程中強大的精神動力，教師要堅持以學生發(fā)展為本的科學教學評價方式，從多個維度對學生的科學學習進行激勵評價，培養(yǎng)學生積極的科學態(tài)度。

一是學生科學學習的參與積極性。在學科學習中，學習興趣、對學習內容的好奇心與積極情感是極為關鍵的主觀因素，這是學生學習的內在動力?？茖W課堂中學生能積極思考老師提出的問題，積極進行科學實驗的操作示范，以及對科學課程的濃厚興趣，都是難能可貴的科學學習態(tài)度。教師要善于在學生之中樹立典范，將科學課堂實驗以及課后探究實驗中的積極分子進行表揚肯定，在班級內營造出濃郁的科學探究興趣，形成人人愛科學、人人會科學的學習氛圍。

二是科學學習過程中的良好態(tài)度。對學生表現(xiàn)出的嚴謹?shù)目茖W精神、實事求是的科學態(tài)度、積極思考和創(chuàng)新的科學思維予以積極評價。比如，在《食鹽會和水一起蒸發(fā)嗎》的實驗課中，學生提出質疑：“把杯子放在窗臺上，讓杯中的水蒸發(fā)，這也太慢了，何不直接用酒精燈加熱呢？”的確，按照教材中的實驗方法，學生不可能在課堂中看到實驗結果。學生積極思考，加上自己的生活經(jīng)驗，提出加熱蒸餾的方式提高蒸發(fā)速度，濃鹽水馬上就析出鹽來。教師對學生愛動腦、敢于質疑的科學學習精神予以表揚。

此外，學生在小組合作探究中積極參與學習的態(tài)度、合作交流的品質，樂于分享和承擔的精神都是良好科學態(tài)度的重要表現(xiàn)，是寶貴的科學學習精神。如學生的分組探究學習活動中，部分學生能夠主動承擔臟活、累活以及需要花費大量時間精力的任務，在小組學習活動中付出更多心血，應該予以表揚肯定。

綜上所述，當前的基礎教育中各學科的教學都以核心素養(yǎng)教育為核心，科學教學也應該如此。盡管當前科學學科核心素養(yǎng)的內涵尚無定論，但有學科就有學科核心素養(yǎng)，這是毋庸置疑的。本人認為，科學思維、科學實驗、科學表達、科學態(tài)度是對科學學習必備品格與關鍵能力的集中概括與體現(xiàn)，是學生科學學習的高階化目標，從這四點出發(fā)進行培養(yǎng)與強化，對小學生的科學學習極為重要。