精心設(shè)計(jì)探究活動(dòng) 提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

張靜中

學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)包含構(gòu)建全面的科學(xué)知識(shí)體系、培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度、培育正確處理實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)能力三層由淺入深的內(nèi)涵。冀人版小學(xué)《科學(xué)》教材在編寫(xiě)修訂的過(guò)程中，緊跟時(shí)代科技發(fā)展前沿，認(rèn)真落實(shí)課程課標(biāo)要求，仔細(xì)梳理科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)，總結(jié)國(guó)內(nèi)外小學(xué)科學(xué)先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同學(xué)段學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知水平，對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。其探究活動(dòng)的呈現(xiàn)形式包括認(rèn)識(shí)、觀察、比較、實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手制作等，對(duì)于學(xué)生構(gòu)建全方位、立體化的科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)于學(xué)生掌握科學(xué)方法、認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)、樹(shù)立科學(xué)思想、崇尚科學(xué)精神，對(duì)于學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)處理實(shí)際問(wèn)題、參與公共事務(wù)等科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有非常重要的作用。

“探究雨的形成”是教材中具有代表性的探究活動(dòng)，活動(dòng)的設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有典型的指導(dǎo)意義。本文以此活動(dòng)為例，力圖通過(guò)教材的演示、教師的講解以及學(xué)生的親身實(shí)踐，讓學(xué)生能夠在由點(diǎn)及線(xiàn)、由線(xiàn)及面地構(gòu)建科學(xué)知識(shí)體系的同時(shí)，歷練其科學(xué)態(tài)度，進(jìn)而提升他們解決實(shí)際問(wèn)題的能力，最終實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)的提升。

“探究雨的形成”活動(dòng)概述

“探究雨的形成”這一活動(dòng)是作者團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲和科學(xué)驗(yàn)證的智慧結(jié)晶，并在一線(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得了滿(mǎn)意的效果，以下是探究活動(dòng)的概況。

活動(dòng)名稱(chēng)：探究雨的形成

適用年級(jí)：小學(xué)五年級(jí)

課程標(biāo)準(zhǔn)要求：14.1地球被一層大氣全包圍著。五至六年級(jí)：描述霧、雨、雪、霜、露、雹等天氣現(xiàn)象形成的原因。

設(shè)計(jì)背景：小學(xué)五年級(jí)學(xué)生在低年級(jí)已經(jīng)掌握了“知道有陰、晴、雨、雪、風(fēng)等天氣現(xiàn)象”的科學(xué)知識(shí)，但因?yàn)槠湓兄R(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知水平的局限性，導(dǎo)致其不能對(duì)“霧、雨、雪、霜、露、雹等天氣現(xiàn)象形成的原因”進(jìn)行正確的分析和描述，這就為本活動(dòng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

活動(dòng)導(dǎo)入：雨來(lái)自哪里？下雨時(shí)，天上的云和平時(shí)有什么不同？

活動(dòng)假設(shè)：通過(guò)以上分析，我認(rèn)為雨的形成可能和（什么）有關(guān)。

材料：酒精燈、燒杯、金屬加熱容器、金屬桶、塑料罩、水、鐵架臺(tái)等（參見(jiàn)下圖）。

活動(dòng)步驟：

1.提前將金屬桶里的水凍成冰。

2.往金屬加熱容器中倒入水，再將冰桶外面套上塑料罩，懸掛在鐵架臺(tái)上。

3.點(diǎn)燃酒精燈，給水加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用科學(xué)的語(yǔ)言描述實(shí)驗(yàn)中水滴形成及下落的過(guò)程。

思考：實(shí)驗(yàn)中的各要素分別模擬的是自然界中的什么？根據(jù)圖片推想自然界中雨的成因，并用科學(xué)的語(yǔ)言進(jìn)行描述。

討論：下雨和下雪時(shí)的天氣有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？根據(jù)雨的成因，推想雪是怎樣形成的。

構(gòu)建源于生活，涵蓋自然科學(xué)四大領(lǐng)域的全方位、立體化的科學(xué)知識(shí)體系

自然科學(xué)包括物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球和宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程等四大領(lǐng)域，縱橫交織于人類(lèi)的日常生活之中?？梢哉f(shuō)，人類(lèi)眼中所看到的人造世界，以及肉眼所看不到的微觀世界，還有遙遠(yuǎn)深邃的外太空世界等，我們所能觀察到和感受到的所有人造事物、自然現(xiàn)象和自然規(guī)律都包含了龐雜無(wú)窮的科學(xué)知識(shí)?？茖W(xué)源于生活，生活中的衣食住行，大自然中的春夏秋冬與日月星辰變化等，從中我們都可以學(xué)習(xí)大量的科學(xué)知識(shí)。構(gòu)建源于生活，涵蓋自然科學(xué)四大領(lǐng)域的全方位、立體化的科學(xué)知識(shí)體系是學(xué)生認(rèn)識(shí)世界、改造世界的基礎(chǔ)，是學(xué)生終身發(fā)展的前提。

仔細(xì)觀察“探究雨的形成”的活動(dòng)過(guò)程，我們可以很容易挖掘到活動(dòng)過(guò)程中所包含的科學(xué)知識(shí)。日常生活中，學(xué)生已經(jīng)對(duì)大自然中雨、雪、霜、露、霧等自然現(xiàn)象有了充分的了解，并構(gòu)建了以自然現(xiàn)象為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單的知識(shí)框架，但這種框架是淺顯的，學(xué)生對(duì)于雨、雪、霜、露、霧燈的形成實(shí)質(zhì)并不了解，需要進(jìn)行科學(xué)探究，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)的質(zhì)的提升。活動(dòng)中，通過(guò)科學(xué)探究，學(xué)生會(huì)觀察到“水凍成冰、冰受熱融化成水、水受熱形成水蒸氣、水蒸氣遇冷凝結(jié)成小水珠”的三態(tài)變化過(guò)程，觀察到水的三態(tài)變化過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象，進(jìn)而了解水的基本性質(zhì)，以及引起水的三態(tài)變化所需要的基本條件等。最后運(yùn)用分析、概括、推理的思維方法，結(jié)合原有的知識(shí)框架，得出“雨、雪、霜、露的形成實(shí)質(zhì)是水的三態(tài)變化”的結(jié)論，以雨的形成為例：地球表面的水受熱變成水蒸氣，水蒸氣在上升過(guò)程中遇冷凝結(jié)成小水珠，小水珠形成雨再降落到地面。通過(guò)知識(shí)的擴(kuò)展和延伸，學(xué)生可以將雨的形成原因擴(kuò)展到雪、霜、露、霧等形成原因，將陸地水循環(huán)和海洋水循環(huán)擴(kuò)展到整個(gè)地球的水循環(huán)系統(tǒng)，從而建立起一套全面立體的地球海陸水循環(huán)知識(shí)體系。這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)了學(xué)生知識(shí)量的積累，最為重要的是實(shí)現(xiàn)了知識(shí)層次上質(zhì)的飛躍。

當(dāng)然，自然科學(xué)的四大領(lǐng)域包含的知識(shí)體系太過(guò)龐雜，單單物質(zhì)科學(xué)一個(gè)領(lǐng)域就包含了物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、能量這三大門(mén)類(lèi)，而能量之中又包含了聲、光、電、磁、熱等不同的細(xì)分門(mén)類(lèi)。小學(xué)《科學(xué)》教材中單一活動(dòng)的設(shè)置不可能涵蓋以上所有領(lǐng)域，因此，學(xué)生需要從整體的角度進(jìn)行學(xué)習(xí)，以“積小流而成江海”的態(tài)度，從量的積累開(kāi)始，腳踏實(shí)地，完成小學(xué)階段科學(xué)知識(shí)體系的構(gòu)建，為下一階段的提升打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

形成掌握科學(xué)方法、認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)、樹(shù)立科學(xué)思想、崇尚科學(xué)精神的科學(xué)態(tài)度

美國(guó)先進(jìn)科學(xué)協(xié)會(huì)頒布的“2061計(jì)劃”提出，要通過(guò)科學(xué)教育使學(xué)生具有好奇心、尊重實(shí)證、批判地思考、靈活性、對(duì)變化世界敏感的科學(xué)態(tài)度?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中也對(duì)科學(xué)態(tài)度的總目標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)表述：（1）對(duì)自然現(xiàn)象保持好奇心和探究熱情，樂(lè)于參加觀察、實(shí)驗(yàn)、制作、調(diào)查等科學(xué)活動(dòng)，并能在活動(dòng)中克服困難，完成預(yù)定的任務(wù)。（2）具有基于證據(jù)和推理發(fā)表自己見(jiàn)解的意識(shí);樂(lè)于傾聽(tīng)不同的意見(jiàn)和理解別人的想法，不迷信權(quán)威;實(shí)事求是，用于修正和完善自己的觀點(diǎn)。（3）在科學(xué)學(xué)習(xí)中運(yùn)用批判性思維大膽質(zhì)疑，善于從不同角度思考問(wèn)題，追求創(chuàng)新。（4）在科學(xué)探究活動(dòng)中主動(dòng)與他人合作，積極參與交流和討論，尊重他人的情感和態(tài)度。通過(guò)科學(xué)學(xué)習(xí)，尤其是通過(guò)科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法、認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)、樹(shù)立科學(xué)思想、崇尚科學(xué)精神的科學(xué)態(tài)度是科學(xué)教育的中層目標(biāo)。

“探究雨的形成”這一探究活動(dòng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。活動(dòng)探究過(guò)程主要包括導(dǎo)入、假設(shè)、準(zhǔn)備、步驟、得出結(jié)論、思考、討論等環(huán)節(jié)，形成了一個(gè)完整的探究鏈，不同的環(huán)節(jié)針對(duì)學(xué)生應(yīng)該具有的科學(xué)態(tài)度進(jìn)行了著重培養(yǎng)。導(dǎo)入部分“雨來(lái)自哪里？下雨時(shí)，天上的云和平時(shí)有什么不同”，其設(shè)置是為了讓學(xué)生對(duì)生活中觀察到的下雨現(xiàn)象保持強(qiáng)烈的好奇心，充分調(diào)動(dòng)他們探究雨的形成原因的興趣和熱情，進(jìn)一步增強(qiáng)他們的觀察分析能力、調(diào)查取證能力、動(dòng)腦思考能力。假設(shè)部分“通過(guò)以上分析，我認(rèn)為雨的形成可能和（什么）有關(guān)”，可以鍛煉學(xué)生根據(jù)自己觀察到的下雨現(xiàn)象和查閱的證據(jù)資料大膽表述自己的見(jiàn)解和推論，運(yùn)用批判性思維對(duì)權(quán)威進(jìn)行大膽質(zhì)疑，同時(shí)還能夠傾聽(tīng)其他同學(xué)關(guān)于下雨現(xiàn)象的不同想法，并根據(jù)已有證據(jù)勇于修正和改進(jìn)自己的觀點(diǎn)。準(zhǔn)備階段要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)需要認(rèn)真準(zhǔn)備材料及器具，預(yù)想到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能發(fā)生的意外情況并提前準(zhǔn)備應(yīng)急處置預(yù)案?；顒?dòng)過(guò)程中，學(xué)生需要按照實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格論證;實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后學(xué)生要認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仔細(xì)梳理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小組內(nèi)成員要通力合作，并就自己的觀點(diǎn)與其他成員進(jìn)行積極、及時(shí)、充分的交流與討論，最終形成集體觀點(diǎn)。這一過(guò)程提升了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，鍛煉了他們的創(chuàng)新性思維，增強(qiáng)了他們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和集體觀念。思考和討論環(huán)節(jié)是學(xué)生科學(xué)知識(shí)的升華階段。學(xué)生的知識(shí)水平由觀察現(xiàn)象升級(jí)到真正認(rèn)識(shí)現(xiàn)象背后的本質(zhì)，由特殊性推廣到普遍性，為下一步以普遍性來(lái)指導(dǎo)特殊性奠定良好的基礎(chǔ)。

誠(chéng)然，科學(xué)探究活動(dòng)對(duì)于科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)起到了舉足輕重的作用，但是由于課程設(shè)置的需要，教材中很多科學(xué)探究活動(dòng)并不能包含所有的科學(xué)探究環(huán)節(jié)。科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)不能單靠某一個(gè)科學(xué)探究活動(dòng)，也不能單靠某一次科學(xué)實(shí)踐。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不可能一蹴而就，也不會(huì)一帆風(fēng)順。這就要求學(xué)生以探究活動(dòng)為載體，通過(guò)無(wú)數(shù)次的嘗試和不斷地積累，在潛移默化中完成科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)目標(biāo)。

培養(yǎng)運(yùn)用科學(xué)知識(shí)處理實(shí)際問(wèn)題、參與公共事務(wù)的能力

探究活動(dòng)作為科學(xué)學(xué)習(xí)的一部分，其最終歸宿和終極目標(biāo)在于使學(xué)生能夠真正運(yùn)用科學(xué)知識(shí)處理實(shí)際問(wèn)題，參與公共事務(wù)。千百年來(lái)，無(wú)數(shù)的科學(xué)技術(shù)在人類(lèi)的生產(chǎn)生活中得到推廣和應(yīng)用，不斷影響著我們的自然環(huán)境、生活水平以及社會(huì)變遷，同時(shí)人類(lèi)的需求也推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)對(duì)于人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，但同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)，甚至在某些方面帶來(lái)了災(zāi)難性的影響?？茖W(xué)技術(shù)作為一個(gè)充滿(mǎn)利弊的矛盾體，人類(lèi)需要用理性的心態(tài)和方法去審視和利用它，從而使其效用達(dá)到最大化。

通過(guò)“探究雨的形成”的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)將原有的知識(shí)體系進(jìn)行了升級(jí)，掌握了雨的形成的過(guò)程和實(shí)質(zhì)，并將知識(shí)擴(kuò)展到了雪、霜、露、霧等自然現(xiàn)象。但是應(yīng)該如何使這些知識(shí)真正服務(wù)于人類(lèi)生產(chǎn)生活，還需要做進(jìn)一步的延伸與拓展。春回大地的時(shí)候，一場(chǎng)春雨可以滋潤(rùn)萬(wàn)物，讓大自然變得綠意盎然、生機(jī)勃勃;一場(chǎng)暴風(fēng)雨的降臨，又會(huì)損壞莊稼、損壞建筑，給人類(lèi)的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。任何事情都具有兩面性，探究雨的形成的真正意義就在于引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于雨能夠做到趨利避害。學(xué)生在學(xué)習(xí)完本活動(dòng)之后，都能提出很多對(duì)自身生活影響較大的問(wèn)題，并設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的應(yīng)對(duì)方案，如發(fā)生人力不能撲滅的特大火災(zāi)時(shí)，可以根據(jù)氣象條件利用人工降雨的方式滅火;如暴風(fēng)雨來(lái)臨時(shí)，一些動(dòng)植物常常會(huì)表現(xiàn)反常，如燕子低飛、螞蟻搬家、魚(yú)躍水面、蜘蛛收網(wǎng)等，人類(lèi)在得到這些消息時(shí)要提前做好防范等。

結(jié)語(yǔ)

學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，不可能一蹴而就。

經(jīng)過(guò)近20年的艱苦探索，奮戰(zhàn)在科學(xué)教育戰(zhàn)線(xiàn)的廣大教師及科研人員不畏艱辛，在培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)的道路上取得了不菲的成就。當(dāng)今社會(huì)，科技發(fā)展日新月異，并以幾何級(jí)增長(zhǎng)的速度大踏步向前邁進(jìn)，這就對(duì)我國(guó)科學(xué)基礎(chǔ)教育事業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。冀人版小學(xué)《科學(xué)》教材在編寫(xiě)過(guò)程中，作者團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)認(rèn)真解讀課程標(biāo)準(zhǔn)，深刻領(lǐng)會(huì)課程宗旨，準(zhǔn)確把握學(xué)生需求，深入總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，精心設(shè)計(jì)出了數(shù)十個(gè)生動(dòng)活潑的探究活動(dòng)。這些探究活動(dòng)形式豐富、內(nèi)容廣泛、價(jià)值深遠(yuǎn)，尤其在學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)方面傾注了大量的心血。“探究雨的形成”活動(dòng)只是教材的一個(gè)縮影，希望冀人版小學(xué)《科學(xué)》整套教材的探究與學(xué)習(xí)，能為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升提供更多有益的幫助，能為我國(guó)科學(xué)基礎(chǔ)教育做出更多的積極的貢獻(xiàn)。

河北人民出版社（050051）？？