“以探究為核心”的科學(xué)教學(xué)模式的研究實(shí)踐與思考

喻佳俊

（懷柔區(qū)第二小學(xué)，北京 101400）

縱觀世界各國(guó)科學(xué)教育發(fā)展，呈現(xiàn)的共同趨勢(shì)是“科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心”。小學(xué)《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)，探究既是科學(xué)學(xué)習(xí)的目標(biāo)，又是科學(xué)學(xué)習(xí)的方式，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要形式。故“以探究為核心”的科學(xué)教學(xué)模式已成為科學(xué)教育的必然選擇。

一、研究概念

1.探究

探究亦稱發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，是學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中通過觀察、閱讀，發(fā)現(xiàn)問題，搜集數(shù)據(jù)，形成解釋，獲得答案并進(jìn)行交流、檢驗(yàn)的探索性學(xué)習(xí)。

科學(xué)探究有雙層含義：一是科學(xué)家的探究活動(dòng)，二是學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)。

2.探究性學(xué)習(xí)

探究性學(xué)習(xí)是一種積極的學(xué)習(xí)過程，主要指學(xué)生在科學(xué)課中自己探索問題的學(xué)習(xí)方式。探究的研究步驟：提出問題、建立假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集事實(shí)與證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、交流。

3.“以探究為核心”的教學(xué)模式

“以探究為核心”主要圍繞“觀察現(xiàn)象，提出問題——猜想原因，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論——反思回顧，拓展延伸”環(huán)節(jié)展開研究。主要包括五個(gè)核心內(nèi)容，分別是“觀察”“提問”“猜想”“實(shí)驗(yàn)”和“結(jié)論”。

（1）觀察

指對(duì)自然事物及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。

三、四年級(jí)，主要研究指導(dǎo)學(xué)生從整體到局部再到細(xì)節(jié)的觀察訓(xùn)練。

五、六年級(jí)，主要研究指導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象到本質(zhì)的觀察訓(xùn)練。

（2）提問

指老師提出的問題及學(xué)生提出的問題。

老師的問題，主要研究指導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際與已有概念思考問題。

學(xué)生的問題，主要研究指導(dǎo)學(xué)生用“什么是”“有什么用”模式表述問題。

（3）猜想

指對(duì)問題結(jié)果或現(xiàn)象本質(zhì)的預(yù)設(shè)。

主要研究指導(dǎo)學(xué)生建立課堂與生活、問題與現(xiàn)象、現(xiàn)象與本質(zhì)之間的聯(lián)系。

（4）實(shí)驗(yàn)

指設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，即變量及定量選擇。

選擇變量及定量，主要研究指導(dǎo)學(xué)生觀察材料、思考問題，明確對(duì)比的要點(diǎn)。

（5）結(jié)論

指研究結(jié)束后形成的科學(xué)概念。

主要研究指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合觀察、問題、猜想和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而歸納、概括問題的本質(zhì)，并用自己的話進(jìn)行表達(dá)。

二、研究?jī)?nèi)容

以探究活動(dòng)為研究核心，主要圍繞“觀察現(xiàn)象，提出問題——猜想原因，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論——反思回顧，拓展延伸”環(huán)節(jié)及以下核心問題展開研究：

(1）如何針對(duì)不同年齡階段培養(yǎng)觀察力。

(2）如何有效引導(dǎo)學(xué)生提出問題。

(3）如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有根據(jù)的猜想。

(4）如何幫助學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

(5）如何指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)、概括結(jié)論。

三、研究假設(shè)

(1）不同年齡階段學(xué)生的觀察力發(fā)展呈現(xiàn)不同特點(diǎn)，教師根據(jù)同一階段的特點(diǎn)，依照觀察的三個(gè)步驟進(jìn)行培養(yǎng)，將有效提高學(xué)生的觀察能力。

(2）提出更多問題應(yīng)基于學(xué)生的主動(dòng)思考，有效提出問題應(yīng)源于情景創(chuàng)設(shè)和較長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練，這將促進(jìn)學(xué)生對(duì)事物認(rèn)識(shí)發(fā)展的思維能力的提高。

(3）猜想源于學(xué)生的前概念及情景創(chuàng)設(shè)后對(duì)問題的思考，所以通過類比、歸納、構(gòu)造、聯(lián)想等方法可以逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想，從而發(fā)展學(xué)生的預(yù)設(shè)能力及實(shí)事求是的科學(xué)研究態(tài)度。

(4）針對(duì)不同年齡階段，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)難度會(huì)有所不同，從低年級(jí)做起，引導(dǎo)學(xué)生逐步深化認(rèn)識(shí)，對(duì)比影響因素，通過長(zhǎng)期培養(yǎng)，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和研究水平將不斷提升。

(5）通過比較數(shù)據(jù)、現(xiàn)象的相同及不同之處，訓(xùn)練學(xué)生利用簡(jiǎn)潔的語言描述現(xiàn)象，思考現(xiàn)象背后的原理形成概念，將提高學(xué)生的總結(jié)概括能力。

(6）形成特色和較為成功、固定的科學(xué)課堂教學(xué)模式。

(7）教師通過研究，科研能力顯著提升，科學(xué)教學(xué)效果顯著增強(qiáng)，并且針對(duì)每一探究環(huán)節(jié)能夠形成思考，形成解決策略，充分體現(xiàn)科學(xué)教學(xué)的時(shí)效性。

四、研究發(fā)現(xiàn)

1.教學(xué)模式

以問題引領(lǐng)，培養(yǎng)思維發(fā)展，形成以科學(xué)綜合素養(yǎng)為主線的科學(xué)課程改革實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，總結(jié)概括起來就是：觀察現(xiàn)象，提出問題——猜想原因，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論——反思回顧，拓展延伸。

具體說來就是指課堂教學(xué)過程是在教師的啟發(fā)和誘導(dǎo)下，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以學(xué)生周圍世界和生活實(shí)際為參照對(duì)象，為學(xué)生提供充分的事實(shí)依據(jù)，學(xué)生由此產(chǎn)生質(zhì)疑、提出問題，并結(jié)合已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行逐步深入的猜想，提出自己對(duì)問題的假設(shè)并通過小組合作思考解決問題的方法，通過實(shí)驗(yàn)、查找資料等方法，對(duì)比、比較、歸納、概括出自己對(duì)問題的初步答案，在通過辯證的反思和進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，形成對(duì)問題的最終解釋，形成科學(xué)概念。

例如，五年級(jí)光學(xué)單元《光的折射》一課，以叉魚為情境，引發(fā)學(xué)生思考“為什么叉不到魚”，從而引出“光從空氣進(jìn)入水中發(fā)生了什么變化”這一問題。通過繪圖猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察思考，初步得出光線偏折的結(jié)論，再通過更具有直觀性的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光線向下偏折，原因是光的傳播速度在兩個(gè)介質(zhì)中發(fā)生了變化，最后利用所學(xué)的知識(shí)解釋、分析“為什么叉不到魚”和“如何能叉到魚”。

教師作為合作探究式教學(xué)模式的導(dǎo)師，其任務(wù)是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，促使他們自己去獲取知識(shí)，發(fā)展能力，做到自己能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題。探究式教學(xué)模式特別重視開發(fā)學(xué)生的智力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，力圖通過合作探究引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，為終身學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。

2.教學(xué)實(shí)施

在每節(jié)科學(xué)課中，由情境引出問題，以問題引出思考，通過猜想、設(shè)計(jì)解決問題的方法最終得出結(jié)論，在不同年級(jí)段還有不同的嘗試和思考。

(1）三至四年級(jí)——以學(xué)生為主導(dǎo)，充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用

三、四年級(jí)學(xué)生剛剛接觸科學(xué)課，并且很多知識(shí)和能力都非常欠缺，所以課堂策略是由教師提出問題，學(xué)生進(jìn)行初步猜想；然后教師再提供資料，學(xué)生再次進(jìn)行有依據(jù)的猜想；之后教師指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，思考解決問題的方法，并且出示設(shè)計(jì)好的記錄單，指導(dǎo)學(xué)生填寫；在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先由教師演示實(shí)驗(yàn)，之后學(xué)生再實(shí)驗(yàn)；最后，教師歸納學(xué)生的發(fā)現(xiàn)，指導(dǎo)學(xué)生概括出科學(xué)概念，解決課堂伊始問題。

(2）五至六年級(jí)——以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮教師的輔助作用

五、六年級(jí)學(xué)生經(jīng)過兩年的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，對(duì)科學(xué)研究的方法和策略已經(jīng)有了一定了解，所以課堂策略是教師為學(xué)生提供研究材料，學(xué)生進(jìn)行觀察，由此引出問題；再結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)和思考提出自己對(duì)問題的猜想或假設(shè)；之后小組依據(jù)老師提供的材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和記錄單討論設(shè)計(jì)解決問題的方法；然后全班再討論實(shí)驗(yàn)的可行性和科學(xué)性，形成較為有效的實(shí)驗(yàn)方案，各組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄；之后各小組匯報(bào)發(fā)現(xiàn)，教師幫助整理，學(xué)生總結(jié)概括出初步結(jié)論；最后，依據(jù)結(jié)論解釋問題，總結(jié)概況并深化結(jié)論。

3.探究教學(xué)案例

《種子與小苗》是“以探究為核心”的科學(xué)教學(xué)模式展開的課例。

第一，觀察小苗,進(jìn)行分類，引發(fā)問題、思考和猜想；

第二，觀察、研究解剖種子，分析、組合材料，認(rèn)識(shí)種子構(gòu)造；

第三，聯(lián)系種子與小苗，分析種子各部分作用，建立事物聯(lián)系性，將結(jié)構(gòu)與功能聯(lián)系；

第四，觀察、猜想雙子葉種子的聯(lián)系，建立雙子葉種子概念。

4.“以探究為核心”的教學(xué)模式的注意事項(xiàng)

(1）探究方案精細(xì)化

“以探究為核心”的教學(xué)模式與科學(xué)探究存在許多差異。因科學(xué)探究具有計(jì)劃性強(qiáng)、過程復(fù)雜、周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，故實(shí)施探究式教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)在內(nèi)容、形式、設(shè)備、時(shí)空等方面做精心設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備，建立教學(xué)預(yù)案。

(2）探究情境生活化

探究的情境設(shè)計(jì)越貼近學(xué)生的生活實(shí)際和認(rèn)知水平，學(xué)生的體驗(yàn)越深，感性認(rèn)識(shí)越豐富，而探究的興趣就越濃。

(3）探究過程活動(dòng)化

探究過程是一個(gè)“看、聽、說、做、思” 的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生觀察、動(dòng)手和思維等能力的過程；是師生之間、生生之間合作交流的活動(dòng)過程，

(4）探究主體學(xué)生化

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，探究只是一種新興的教學(xué)方式，故學(xué)生也是探究的主體。探究不能因探究課題的難度、探究過程的各種困難、探究時(shí)空的局限而削弱學(xué)生的主體地位，更不能由教師包辦代替。

(5）探究環(huán)節(jié)側(cè)重化

環(huán)節(jié)性探究教學(xué)與系統(tǒng)性探究教學(xué)相結(jié)合。如在“觀察”“活動(dòng)”“思考”等教學(xué)中可側(cè)重“提出問題”或“建立假設(shè)”或“制訂計(jì)劃”等某個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行探究性教學(xué)。

(6）探究因果對(duì)應(yīng)化

對(duì)學(xué)生提出眾多的“現(xiàn)象、問題、假設(shè)、方案、結(jié)論”，既要及時(shí)肯定和分析“問題”“假設(shè)”與“結(jié)論”的開放性，又要理順各“現(xiàn)象、問題、假設(shè)、方案”在因果關(guān)系上的對(duì)應(yīng)性。

(7）探究問題細(xì)節(jié)化

教學(xué)的每個(gè)細(xì)節(jié)，都應(yīng)滲透探究性的教學(xué)理念，實(shí)施細(xì)節(jié)性探究學(xué)習(xí)。如：筆者在教學(xué)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，針對(duì)“蠶豆種子是怎樣萌發(fā)的”這一問題，在學(xué)生回答“蠶豆是先長(zhǎng)出根的”時(shí)，教師及時(shí)提出“這是假設(shè)，還是結(jié)論？”“你是怎么知道的？”等問題，從探究的環(huán)節(jié)、方法等方面引導(dǎo)學(xué)生作細(xì)節(jié)性探究學(xué)習(xí)。

五、“以探究為核心”的科學(xué)教學(xué)模式的意義

新課程標(biāo)準(zhǔn)提出了“知識(shí)與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度與價(jià)值觀”的三維目標(biāo)。開展“以探究為核心”的教學(xué)模式，是踐行課改教學(xué)新理念，達(dá)成三維目標(biāo)的需要。

1.改變了教育觀念

開展“以探究為核心”的教學(xué)模式，徹底改變了以往那種以“教師講、學(xué)生聽”為主的教學(xué)模式，從而轉(zhuǎn)向“學(xué)生探究問題”。在“自主、合作、探究”的教學(xué)活動(dòng)中，教師可利用學(xué)生積極、活躍而敏捷的思維，豐富的想象力和創(chuàng)造力，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、教學(xué)相長(zhǎng)。

2.培養(yǎng)了創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)也提倡培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，但其方式是間接的，效果是微小的。“以探究式為核心”的教學(xué)模式基于“以學(xué)生為主體、以問題為中心、以探究為手段”的教學(xué)方式，促使學(xué)生提出問題，收集材料，對(duì)問題進(jìn)行探索、分析、研究，在實(shí)際探究中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

3.轉(zhuǎn)變了學(xué)習(xí)方式

通過“以探究為核心”的教學(xué)模式，學(xué)生對(duì)科學(xué)的思維方法有了更深層次的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)方式也有明顯的轉(zhuǎn)變，主要表現(xiàn)為：

（1）從“被動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”

學(xué)生在“以探究為核心”的教學(xué)模式中發(fā)現(xiàn)了科學(xué)的趣味性、方法性和科學(xué)性，在體驗(yàn)活動(dòng)成功的同時(shí)也發(fā)掘了自己的能力和特長(zhǎng)，所以在學(xué)習(xí)中，表現(xiàn)得更有信心、有耐心、有恒心，能主動(dòng)預(yù)習(xí)后續(xù)教學(xué)內(nèi)容，并時(shí)常關(guān)心相關(guān)的科普知識(shí)、科技新聞及科學(xué)動(dòng)態(tài)。

（2）從“機(jī)械學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤骄繉W(xué)習(xí)”

在“以探究為核心”的教學(xué)模式中，學(xué)生自主、獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，設(shè)計(jì)探究問題的方案，通過實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、搜集與處理信息，最后形成結(jié)論。盡管他們的探究是淺層的，但親身體驗(yàn)了知識(shí)的整個(gè)探究過程，對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和印象十分深刻。

（3）從“個(gè)體學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂献鲗W(xué)習(xí)”

傳統(tǒng)教學(xué)中，因受應(yīng)試教育和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)的影響，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為有一定的個(gè)體性、排他性傾向。隨著教育機(jī)制的改革和教育形勢(shì)的發(fā)展，普遍倡導(dǎo)“以探究為核心”的教學(xué)模式。探究小組為了共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，既有明確的責(zé)任分工，又有和諧的團(tuán)結(jié)協(xié)作、相互交流和切磋、分享資源，體現(xiàn)出團(tuán)隊(duì)精神。探究小組中的每一個(gè)成員，既獲得了知識(shí)和技能，又有情感與態(tài)度的發(fā)展，形成“合作、交流、共享”的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

4.改善了師生關(guān)系

探究活動(dòng)中，教師與學(xué)生共同觀察現(xiàn)象、提出問題、設(shè)計(jì)方案、討論和思考、分析和歸納，與學(xué)生分享成功的喜悅，分擔(dān)失敗的痛苦，分析成敗的原因。了解每位學(xué)生的差異，尊重每位學(xué)生的個(gè)性，關(guān)注每位學(xué)生的成功與發(fā)展，構(gòu)建民主、平等、合作的融洽關(guān)系及和諧氛圍，使教師與學(xué)生成了朋友。

以問題引領(lǐng)，培養(yǎng)思維發(fā)展，形成科學(xué)綜合素養(yǎng)為主線的科學(xué)課程改革實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式還處于不斷探索和實(shí)踐階段，通過改革使科學(xué)課程更加接近科學(xué)的本質(zhì)，使科學(xué)課程得到新的發(fā)展。

[1]蘭本達(dá).小學(xué)科學(xué)教育的“探究—研討”教學(xué)法[M].北京:人民教育出版社,2008.

[2]約翰·杜威.我們?nèi)绾嗡季S [M].北京:新華出版社,2010.

[3]韋鈺.探究式科學(xué)教育教學(xué)指導(dǎo) [M].北京:教育科學(xué)出版社,2005.

[4]國(guó)家研究理事會(huì)科學(xué)探究附屬讀物編委會(huì)育中心.科學(xué)探究與國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)——教與學(xué)的指南 [S].北京:科學(xué)普及出版社,2004.

[5]鄭青岳.科學(xué)探究式學(xué)習(xí)100個(gè)問題[M].南京:江蘇教育出版社,2007.

[6]周新桂.探究教學(xué)操作全手冊(cè)[M].南京:江蘇教育出版社,2010.

[7]羅納德·G·古德.兒童如何學(xué)科學(xué)——概念的形成和對(duì)教學(xué)的建議[M].北京:人民教育出版社,2005.

[8]王晶瑩.科學(xué)探究論[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2011.

[9]角屋重樹.日本小學(xué)科學(xué)課的學(xué)習(xí)指導(dǎo)與評(píng)價(jià)[M].南京:江蘇教育出版社,2008.

[10]美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì).科學(xué)素養(yǎng)的導(dǎo)航圖[M].北京:科學(xué)普及出版社,2008.