不同學(xué)段小學(xué)生科學(xué)探究特點分析

吳建秋

（浙江省瑞安市外國語學(xué)校）

科學(xué)探究不僅是學(xué)生獲取科學(xué)知識的有效途徑，同時還是有效培養(yǎng)學(xué)生良好科學(xué)素養(yǎng)的基本載體。在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，科學(xué)探究是不可或缺的主要方式，不同學(xué)段的小學(xué)生在開展科學(xué)探究活動的過程當(dāng)中，由于小學(xué)生存在年齡方面的差異，必然會在認(rèn)知水平上也存在一定的差異，這種差異無疑會使不同學(xué)段的小學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探究的過程當(dāng)中呈現(xiàn)出各自的鮮明特點。因此，不斷探討分析不同學(xué)段小學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的特點無疑具有非常重要的現(xiàn)實意義。

一、科學(xué)探究的概述

從本義上來看，科學(xué)探究指的是科學(xué)家們在探究自然界科學(xué)規(guī)律的過程中所開展的一系列研究活動。但從當(dāng)前的實際情況來看，對于科學(xué)探究的含義還存在著許多不同的觀點。學(xué)前心理學(xué)教授龐麗娟、陳琴認(rèn)為，科學(xué)探究是個體通過自主地研究和調(diào)查來認(rèn)知自然的活動，并對其進(jìn)行解釋。而大學(xué)教育學(xué)著名教授徐學(xué)福認(rèn)為，在課堂上實施科學(xué)探究時應(yīng)該從兩個方面來解釋，即基本精神和基本程序，兩者在科學(xué)探究活動中達(dá)成統(tǒng)一。在課堂教學(xué)中開展科學(xué)探究時，不僅需要對科學(xué)探究的基本程序進(jìn)行模擬來開展探究教學(xué)，與此同時，還需要引導(dǎo)學(xué)生在參與科學(xué)探究的過程中充分領(lǐng)悟到科學(xué)探究的本質(zhì)，幫助他們逐漸形成科學(xué)的態(tài)度。另外，美國利昂·萊德曼教授認(rèn)為，科學(xué)探究與科學(xué)過程有著非常密切的聯(lián)系，但科學(xué)探究也同樣包括過程技能的發(fā)展，比如，觀察、猜測、推斷以及分類等。根據(jù)對以上科學(xué)探究概念的梳理，可以從兩個角度對科學(xué)探究進(jìn)行理解和解釋，一是，科學(xué)探究屬于一個認(rèn)知過程，在這個過程當(dāng)中必須要經(jīng)歷一定的階段。二是，科學(xué)探究是科學(xué)方法和思維方法的過程技能。其中，科學(xué)方法主要包括觀察、測量以及分類等；思維方法主要包括比較、歸納以及演繹等。本文立足于將科學(xué)探究理解為是一種認(rèn)知過程來進(jìn)行分析。

二、科學(xué)探究在小學(xué)科學(xué)教育中的必要性

1.科學(xué)探究是有效培養(yǎng)小學(xué)生良好科學(xué)素養(yǎng)的基本載體

在國際科學(xué)教育中，科學(xué)素養(yǎng)是一個理想目標(biāo)，盡管目前并沒有達(dá)成一個公認(rèn)的定義，但是能夠歸納出它的共同因素。從嚴(yán)格意義上來說，科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)該包括科學(xué)的價值觀和態(tài)度、對科學(xué)的理解、科學(xué)的思維方法、必要的科學(xué)知識以及有效運(yùn)用科學(xué)來解決實際問題的能力等。教育部頒布的《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實驗稿》明確提出：以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)教育目標(biāo)。在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，通過科學(xué)探究不僅有助于學(xué)生充分理解科學(xué)知識，同時能夠幫助學(xué)生深刻掌握科學(xué)知識的建構(gòu)與發(fā)展。與此同時，借助科學(xué)探究能夠使學(xué)生逐漸獲得科學(xué)的思維方法。并且，借助科學(xué)探究有助于學(xué)生樹立正確的科學(xué)態(tài)度，從而使小學(xué)生對科學(xué)知識有一個更加全面的認(rèn)識。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教學(xué)可以以科學(xué)探究為依托，不斷培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.科學(xué)探究是小學(xué)生掌握科學(xué)知識的關(guān)鍵途徑

科學(xué)探究指的是學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中進(jìn)行的各種活動，其目的是為了充分領(lǐng)悟科學(xué)家們在研究自然界的過程中所運(yùn)用的一系列方法。由此可見，科學(xué)探究是學(xué)生掌握科學(xué)知識的關(guān)鍵途徑之一。科學(xué)探究活動是讓小學(xué)生深入而全面地理解科學(xué)的一種有效方式，同時也是一種以問題為核心的學(xué)習(xí)過程，需要小學(xué)生明確能夠探究的問題，設(shè)計出具體的探究方案，收集到有利的證據(jù)，并提出具有說服力的解釋。由此可見，科學(xué)探究明顯包括某些過程技能。但從嚴(yán)格意義上來說，科學(xué)探究是需要科學(xué)知識與其緊密結(jié)合的一種認(rèn)知綜合能力，而并不是簡單的等同于過程技能。同時，由于科學(xué)過程往往是在小學(xué)生對具體的科學(xué)知識進(jìn)行思考時才會發(fā)生，因而科學(xué)探究過程與科學(xué)知識是相互交織在一起的。小學(xué)生在開展科學(xué)探究活動的過程當(dāng)中，除了過程技能以外，合理的想象、科學(xué)的推理以及批判性的思維等均具有非常重要的意義。科學(xué)知識在形成過程中原本就是一種不斷循環(huán)和不斷補(bǔ)充的過程，能夠使科學(xué)知識得到不斷完善與發(fā)展。學(xué)生以科學(xué)探究活動為依托，無疑能夠培養(yǎng)他們對科學(xué)知識更加全面的認(rèn)識。

三、不同學(xué)段小學(xué)生的科學(xué)探究特點

1.不同學(xué)段小學(xué)生提出問題的特點

問題是進(jìn)行科學(xué)探究的起點，如果沒有明確的科學(xué)問題，也就不會有科學(xué)探究過程。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，要想使探究的問題得以明確，首先必須提出問題。兒童的天性就是好問，他們在學(xué)習(xí)中提出的問題越多，則表明他們對學(xué)習(xí)的興趣和熱情越強(qiáng)烈。從目前的實際情況來看，在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，小學(xué)生所開展的科學(xué)探究活動，其內(nèi)容絕大多數(shù)是以具體的科學(xué)教材為依據(jù)而進(jìn)行的，由于小學(xué)生是科學(xué)探究活動的主體，因而探究的問題則應(yīng)該來源于小學(xué)生自己，因此，教師應(yīng)該積極努力地為小學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的條件，鼓勵并積極引導(dǎo)小學(xué)生在教學(xué)范圍之內(nèi)提出自己感興趣而且想研究的問題，而要想為小學(xué)生創(chuàng)設(shè)出良好的問題情境則必須建立在充分了解小學(xué)生提問的發(fā)展特點的基礎(chǔ)之上。例如，教師在進(jìn)行三年級《螞蟻》這一課程內(nèi)容的教學(xué)時，首先提出了問題：“關(guān)于螞蟻，同學(xué)們想研究什么呢？”頓時，激發(fā)了學(xué)生的興趣，他們提出了各種自己感興趣且想研究的問題，如，“螞蟻的身體長什么樣？”“螞蟻怎么搬東西？”以及“螞蟻喜歡吃什么食物？”等等。而在進(jìn)行四年級《食物中的營養(yǎng)》這一課程內(nèi)容的教學(xué)時，提出了類似的問題：“關(guān)于食物同學(xué)們想了解哪些問題呢？”小學(xué)生積極踴躍地提出了許多問題，如，“我們吃的米飯有什么營養(yǎng)？”“我想知道哪些食物最有營養(yǎng)？”以及“為什么吃了食物我們就可以長高？”等等。以上這些問題都是從對研究對象本身的判斷與認(rèn)識而提出的問題。同時，也有部分學(xué)生從生活實際出發(fā)，提出了與日常經(jīng)驗相關(guān)聯(lián)的問題。由此可見，中學(xué)段的小學(xué)生已經(jīng)開始了對事物現(xiàn)象之間的因果關(guān)系進(jìn)行提問，開始思考為什么的問題。

2.不同學(xué)段小學(xué)生形成假設(shè)的特點

科學(xué)探究在明確了探究問題之后就需要對問題可能的答案進(jìn)行假設(shè)。在科學(xué)探究當(dāng)中，小學(xué)生提出假設(shè)是一種預(yù)見性活動，對探究的方向產(chǎn)生著一定的決定性作用，并且在整個科學(xué)探究過程中發(fā)揮著承上啟下的作用。小學(xué)生根據(jù)探究的問題提出假設(shè)是一個高度思維化的過程，小學(xué)生在提出各種假設(shè)的基礎(chǔ)之上，以原有的生活經(jīng)驗和知識將不同事物之間建立起一定的聯(lián)系，在實際推理過程當(dāng)中試圖分析出合理的假設(shè)。針對小學(xué)生假設(shè)能力來說，年齡階段無疑是科學(xué)假設(shè)能力的內(nèi)在環(huán)境，使科學(xué)假設(shè)能力表現(xiàn)出了一定程度的層次性。例如，教師在進(jìn)行三年級上冊《水和食用油的比較》這一課程內(nèi)容的教學(xué)時，在假設(shè)環(huán)節(jié)，小學(xué)生提出的假設(shè)是：“將食用油倒入水中，油會浮起來”“水流動較快，而食用油流動較慢”。由此可見，中學(xué)段的學(xué)生假設(shè)內(nèi)容側(cè)重于對事實現(xiàn)象的預(yù)測，在認(rèn)知結(jié)構(gòu)上已經(jīng)存有部分抽象概念，能夠發(fā)現(xiàn)事物之間的關(guān)系，但是還無法擺脫客觀世界，在作出假設(shè)的過程當(dāng)中往往與自身的生活經(jīng)驗相聯(lián)系，還需要依托具體的形象或事物。而教師在進(jìn)行高學(xué)段五年級上冊《運(yùn)動與摩擦力》這一課程內(nèi)容的教學(xué)時，首先提出了問題：“摩擦力的大小可能與什么有關(guān)？”這時，學(xué)生紛紛提出了許多假設(shè)，如“可能與用力的大小有關(guān)，用力越大，摩擦力越大”“可能與物體的重量和大小有關(guān)”等。由此可見，高學(xué)段的小學(xué)生所提出的假設(shè)內(nèi)容往往集中在對事物之間的相互關(guān)系上，與中學(xué)段的學(xué)生相比較，對事物現(xiàn)象的假設(shè)已經(jīng)上升了到一個新的梯度。高學(xué)段的學(xué)生在形成假設(shè)的過程當(dāng)中，不僅能夠完全擺脫具體內(nèi)容的束縛，同時能夠通過抽象的邏輯加工對事物之間的相互聯(lián)系做出假設(shè)。

3.不同學(xué)段小學(xué)生設(shè)計探究方案的特點

在科學(xué)探究中，設(shè)計方案是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，它明確了整個科學(xué)探究活動的大致思路。在實際教學(xué)過程中，通常教師會在小學(xué)生獨立完成驗證方案的思考之后，讓他們以小組為單位對探究方案進(jìn)行初步設(shè)計，然后再通過集體討論對初步設(shè)計的方案進(jìn)行進(jìn)一步的完善。設(shè)計方案在科學(xué)探究中是最能夠體現(xiàn)小學(xué)生創(chuàng)新思維的環(huán)節(jié)，小學(xué)生在進(jìn)行獨立思考的過程當(dāng)中，必然會結(jié)合自身的知識水平和生活經(jīng)驗想方設(shè)法來驗證自己的假設(shè)，這無疑給小學(xué)生提供了良好的個性發(fā)展空間，充分激發(fā)了他們繼續(xù)探究的欲望。而在實際教學(xué)當(dāng)中，對于不同學(xué)段的小學(xué)生，他們所表現(xiàn)出來的設(shè)計方案的特點也是不相同的。例如，教師在進(jìn)行中學(xué)段三年級上冊《它們吸水嗎》這一課程內(nèi)容的教學(xué)時，通過小組討論之后進(jìn)行了設(shè)計方案的匯報：小組展示：“滴”的方案——用滴管分別往平放著的金屬片、塑料片、木片、紙片上分別滴水，對四種材料的吸水性進(jìn)行比較。這時，教師提出問題：他們設(shè)計的方案有什么地方需要改進(jìn)的嗎？激發(fā)了其他小組的提問，如“滴水的時間不同會影響實驗結(jié)果”“滴管距離紙面的高度不同會影響實驗結(jié)果”等等。由此可見，中學(xué)段的學(xué)生在進(jìn)行實驗的設(shè)計時已經(jīng)能夠考慮到控制變量，但考慮的變量還比較少，對影響實驗的間接因素還缺乏充分地思考，還需要對實驗的本質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。而教師在進(jìn)行五年級上冊《怎樣得到更多的光和熱》這一課程內(nèi)容的教學(xué)時，某小組給出的設(shè)計方案是用5 個紙杯，在紙杯的底部鉆一個小孔，并在其外面涂上不同的顏色，然后將溫度計的玻璃泡插入孔中口朝下，將其放在臺燈下面對溫度的變化進(jìn)行觀測。由此可見，與中學(xué)段的學(xué)生相比較，高學(xué)段的小學(xué)生在進(jìn)行實驗方案的設(shè)計時不僅能夠充分考慮到影響實驗的大部分因素，同時還能夠利用所學(xué)的知識進(jìn)行實驗方案的設(shè)計，從而能夠設(shè)計出更加完整的探究方案。

綜上所述，近年來，隨著基礎(chǔ)教育課程改革的不斷深入，在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，科學(xué)探究已經(jīng)成為了一種不可或缺的主要教學(xué)方式?？茖W(xué)教育改革的核心是將科學(xué)結(jié)論教育轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)過程教育，從而實現(xiàn)以知識體系為中心向以探究為中心的轉(zhuǎn)變，充分強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探究活動的過程中來學(xué)習(xí)科學(xué)知識?，F(xiàn)階段，在國際基礎(chǔ)科學(xué)教育中已經(jīng)達(dá)成了以科學(xué)探究為核心的共識，各個國家的科學(xué)教育改革都在提倡探究式教學(xué)，最終目的是為了使小學(xué)生在真實情境的探究過程中獲取更加豐富的科學(xué)知識，使他們得到相關(guān)科學(xué)技能培養(yǎng)，并且使他們能夠更加深刻地認(rèn)識到科學(xué)的本質(zhì)，不斷提高科學(xué)素養(yǎng)。

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