科學過程技能：概念、教學與測評

許春良

摘要科學過程技能是學習者在參與科學探究過程中所從事的具體行為或是所采取的相應的行為方式。圍繞課程標準而開發(fā)的科學教材，其目的在于將科學過程技能以較為集中的方式通過“科學、技術、社會與環(huán)境”的整合加以實現(xiàn)。理想的科學過程技能教學應當是分散與集中互補性地展開，對學生科學過程技能方面的評量方式展開研究與探討。

關鍵詞 科學過程技能 科學探究 課程教學

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.027

Scientific Process Skills： Concept， Teaching and Evaluation

XU Chunliang

（Wuxi Dongbeitang Experimental Primary School， Wuxi， Jiangsu 214191）

Abstract： Scientific process skills are the specific behavior or corresponding behavior adopted by learners in the process of participating in scientific inquiry. The purpose of science teaching materials developed around cur？ riculum standards is to realize the scientific process skills in a more centralized way through the integration of"science， technology， society and environment". The ideal teaching of scientific process skills should be decen？ tralized and centralized， and the evaluation methods of students’ scientific process skills should be studied and discussed.

Keywords： scientific process skills； scientific inquiry； course teaching

《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱課程標準）指出：科學學習要以探究為核心，科學探究不僅是學生進行科學學習的重要方式，同時也是科學學習的目標。相應的，科學探究的“過程技能”這個詞也開始進入人們的視野，從課程標準解讀到教材編寫，從教學實施到效果測評，都無一例外地將“過程技能”作為重要的內容列入其中。什么是科學過程技能？如何在教學中培養(yǎng)學生的科學過程技能？怎樣測評學生的學習效果？這些問題常常困惑著我們。

科學過程技能的概念

對于什么是科學過程技能，說法比較一致，都認為其指學習者在參與科學探究活動中所做的具體行為或相應的行為方式。如有學者提出：在從事科學性的探究活動中，為了確保所獲得信息準確地如現(xiàn)象所顯示、為了使歸納與推理所得的想法不流于偏頗或曲解，必須在觀察或度量的技術上有要求、在演繹推理的思維上有規(guī)范。這些執(zhí)行探究的能力即稱為科學過程技能。美國學者多麗絲·阿什曾這樣表述：當學習者以一種科學的方式與自然界相互作用時，他們會發(fā)現(xiàn)自己不知不覺地進行觀察、提問、假說、預言、調查、解釋及交流等一系列活動。這些活動即稱為科學過程技能。由此可見，科學過程技能所表述的都是學習者在參與科學探究過程中所從事的具體行為或是所采取的相應的行為方式。

課程標準對科學探究目標從兩個層面進行了闡述。一是闡述了科學探究總目標，主要是讓學生了解科學探究是獲取科學知識的主要途徑，是通過多種方法尋找證據(jù)、運用創(chuàng)造性思維和邏輯推理解決問題，并通過評價與交流等方式達成共識的過程。二是闡述了不同學段的科學探究分目標，主要是從提出問題、作出假設、制訂計劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價這八個要素來描述科學探究在各個不同學段的具體目標。

綜上所述，人們對于“什么是科學探究的過程技能”在認識上并無實質性的差異，若有之，亦屬于表述角度的側重有所偏倚。目前國內也出現(xiàn)了多套圍繞課程標準而開發(fā)的科學教材，它們在科學過程技能的安排方面都有較為獨特的設計考慮。例如展開專項主題單元設計，其目的就在于將科學過程技能以較為集中的方式通過“科學、技術、社會與環(huán)境”的整合加以實現(xiàn)。

科學過程技能的教學

科學過程技能和“科學知識”“科學態(tài)度”“科學、技術、社會與環(huán)境”一樣，都被列入為學生所應掌握的內容，由于它伴隨于其他各項學習內容之中，直接影響到科學學習的最終效果，因此，科學過程技能的教學要特別引起教師的重視。如何有效地培養(yǎng)學生的科學過程技能，以下兩點建議僅供參考。

1.操作與思維共存

科學過程技能按照內在的或者外顯的活動來劃分的話，可以分為兩大類：一是以內在心智運作來歸理，如回憶、辨識、分析、比較、評估、推斷、概括、綜合等，可稱其為思考技能；一是以外顯行為來歸理，如觀察、測量、分類、排序、設計、建立模型等，可稱其為操作技能。但在實際教學中，我們總是自覺或者不自覺地更側重于對學生操作技能的訓練，削減了心智技能的成分。

以“觀察”為例，課程標準中的具體內容是：能用各種感官直接感知自然事物并用語言或圖畫描述所觀察的事物的形態(tài)特征，能用簡單的工具（放大鏡、顯微鏡等）對物體進行較細致的觀察，并能用圖和文字表達。

看上去上述要求對于教師和學生來講不難實現(xiàn)，教師提供一定的物體和工具，對學生進行必要的觀察方法的指導，組織學生開展觀察活動就能夠達成了。但細細想一下，這個要求對于六年級的學生來講似乎偏低了一些。為什么？原因就在于，教師組織的這種觀察技能的教學是一種觀察目標已經(jīng)被明確無疑的行為，它缺乏學生對觀察目標的自主選擇，缺乏學生思考的成分。其實學生的觀察能力是逐步發(fā)展的。第一個層次是運用感官辨別事物的特征，簡單地說就是用單一或多種感官，直接或者間接地進行觀察；第二個層次，能夠依據(jù)時間順序或者空間位置的不同來觀察事物的變化；第三個層次是能夠依據(jù)對某種概念的認知，有目的、有計劃地進行觀察。所以，我們期待的是這樣的觀察技能的訓練：學生應該明確教師布置的觀察任務，并對當前自己擁有的觀察條件有所認識，然后決定自己該怎樣進行觀察，重點放在何處，可能會遇到什么困難，如何克服，等等。這樣的觀察就不僅僅是一種技能，而且是一種觀察能力，一種帶有思維活動參與的操作能力。當然這種訓練應當按照從簡單到復雜，從易到難的順序進行，不可能一蹴而就。一開始教師可能在技術層面上的指導多一些，但隨著教學活動的深入，就要有意識地培養(yǎng)學生思辨性地進行操作，否則，學生的科學過程技能將變得生硬僵化。

2.分散與集中互補

每一種過程技能都有各自的特點，它們依照從簡單低級向復雜高級的邏輯順序排列，其順序為：觀察—交流—估計—測量—搜集數(shù)據(jù)—分類—推斷—預測—制作模型—解釋數(shù)據(jù)—制作圖表—假設—控制變量—下操作性定義—探究。這些過程技能與學生的年齡段相適應。但問題是小學生的科學探究活動過程很短，有時研究的問題比較粗淺，那么再強調一個個步驟的依序進行就不切實際或者不可能。在這種情況下仍然堅持分散進行過程技能的訓練也就不太現(xiàn)實了。

有人打過這樣一個比方：學習騎自行車，不能夠今天專門學習踩踏板，明天學習操縱車把，后天練習剎車的使用，這樣的話是對學習騎自行車是沒有多大益處的。對于這項任務而言，“協(xié)調”的動作才是最重要的。在整體的活動中，雖然從解析的角度來看需要各項技能，可是在心態(tài)上，是為了解決整個問題而努力的，什么情況下會運用觀察、什么情況下會運用推斷，其實是隨機應變的、瞬息決定的。因此，有學者認為，關于培養(yǎng)科學過程技能的教學，其實就是促成學生從事科學性探究活動的方法，整個活動是整體性的，而不是分項的。

“觀察與測量”是學生需要掌握的一項最基本的科學探究過程技能。很多教師對此產(chǎn)生片面理解，以為需要在這一內容中全部進行“觀察與測量”的技能訓練，沒有從更高的站位思考這一編排設計的根本意圖，即一學期所著重訓練的過程技能是“觀察與測量”，而不是集中在這一兩篇課文之內。事實上也沒有哪一位教師用40分鐘時間來單一訓練學生如何使用尺子、放大鏡或量杯，他們往往更傾向于設計某個具體的活動內容來達成該項技能的課程目標。如在“全國小學科學教育改革與發(fā)展研討會”上，特級教師曾寶俊設計的《一炷香燃燒多長時間》一課，就將觀察、測量、計算、預測、制訂計劃、實驗等過程技能很好地融合在一起。所以，理想的科學過程技能教學應當是分散與集中互補性地展開，從早期就著手培養(yǎng)學生掌握所有的過程技能，這一點相當重要。

科學過程技能的測評

盡管教師的教學水平與學生的學習效果之間有很大的正相關，但由于測評依據(jù)的不同或采用了不恰當?shù)脑u量方式，很有可能出現(xiàn)的一種情形是：一位教師看起來很會教學生，課堂氣氛熱烈高漲，但是沒有教會學生任何東西。一個比較迫切的問題是：目前關注比較多的往往是對科學教師的教學狀況，而非學生的學習結果，更不用說關注學生的科學過程技能方面的發(fā)展了。課程標準的基本理念指出，評價既要關注學生學習的結果，更要關注他們學習的過程。此處的學習過程，亦可理解為科學探究活動中的過程技能。因此，我們有必要對學生科學過程技能方面的評量方式展開研究與探討。

1.分項式測評

這種測評方式是把科學過程技能解析之后，分項去測評，它可以針對各項過程技能的特質去設計題目，目的性強，易于操作。如某學者設計的兩道測評題。

題1：經(jīng)驗與通則的應用（內插法預測）

以下是數(shù)枚鳥蛋的大小（圖中約為實際的一半）及其孵化小鳥所需的天數(shù)，其中有一枚野外發(fā)現(xiàn)的不知名野鳥的蛋。請你估計這枚蛋孵化出小鳥所需的天數(shù)。

□30天以上□約19～30天□約14～19天□約13～14天□約13天以下

題2：能采用適當?shù)膯挝患暗刃У墓ぞ邅碜龆攘坎⒆龀龉烙?/p>

這是一張圖片，你能告訴我這個塔大約高多少米？你是根據(jù)什么來推算的？

2.體系式測評

體系式測評可以系統(tǒng)地評估學生在科學探究學習中對科學知識概念的理解力、自行探究科學的能力、對科學探究過程的認識力以及對探究的理解。

作為一個相對完整的評價體系，“科學學習評價表”“科學日記”“科學獎章”在這一體系中各自發(fā)揮著不可或缺的作用。其中，“科學學習評價表”是這一評價體系的指標系統(tǒng)，它列舉出了在一個學期的科學學習過程中必須完成的各項基本任務；“科學日記”是實施評價任務的主要載體，它以圖形或文字的形式直接反映著學生的科學探究活動歷程；“科學獎章”作為一種評價激勵手段，它以獎章的形式對學生所取得的成績予以肯定。

3.專題式測評

專題式測評是指讓學生圍繞某一主題展開相關的探究活動，對其在活動過程中的表現(xiàn)和結果進行測評。

下表中是適合三、四年級學生使用的“好玩的聽診器”專題活動，其涉及多項科學過程技能?！昂猛娴穆犜\器”中的科學過程技能