注重學(xué)習(xí)過程增強科學(xué)課實驗教學(xué)育人功能

吳逢高

臨近期末，聽到這樣一件事：一個四年級的學(xué)生拿著科學(xué)模擬試卷找到父親說：“老爸，老師要求背試卷，你看我背，過關(guān)后請你簽字?！边@位家長是懂教育人士，他拿過科學(xué)試卷問道：“背試卷？科學(xué)需要死記硬背？”學(xué)生回答：“科學(xué)老師說把這些試卷背完才能考好?！备赣H又問道：“你喜歡用背的方式學(xué)習(xí)嗎？”學(xué)生回答道：“很討厭?！备赣H又問道：“這些科學(xué)實驗?zāi)阕鲞^嗎？”學(xué)生回答：“沒有。”父親把試卷交還給了學(xué)生，面帶慍色地說：“我要去問問老師，科學(xué)學(xué)習(xí)怎么能不做實驗，靠死記硬背得高分？這種高分寧愿不要！”

這件事發(fā)人深省，折射出許多教育問題。如，社會、家長的需求和期望與部分學(xué)校質(zhì)量評價之間的矛盾;老師的教學(xué)價值取向與學(xué)生的學(xué)業(yè)成績、素養(yǎng)培養(yǎng)之間的矛盾;學(xué)生渴望的學(xué)習(xí)方式與現(xiàn)實之間的矛盾;等等。很多家長認識到，純粹的應(yīng)試學(xué)習(xí)對學(xué)生是一種戕害，他們越來越重視學(xué)生探究實踐的能力與高階認知、高階思維等素養(yǎng)的發(fā)展。因此，社會的進步對科學(xué)教育提出了更高的要求。

一、獲取知識不是學(xué)習(xí)科學(xué)的唯一目的

科學(xué)是小學(xué)階段的一門基礎(chǔ)課程，是以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨、集實踐性與綜合性為一體的重要基礎(chǔ)學(xué)科。有效的科學(xué)教育是學(xué)生將來繼續(xù)深入學(xué)習(xí)的基石，是培養(yǎng)他們應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力的重要途徑。在科學(xué)技術(shù)日益影響我們生活的今天，一個人科學(xué)素養(yǎng)的高低，會影響個人的價值觀、世界觀以及對工作生活中許多問題的認知，還會對其生活質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。因此，獲取知識并不是學(xué)習(xí)科學(xué)的唯一目的，學(xué)習(xí)背后軟素養(yǎng)的提升，才是科學(xué)學(xué)習(xí)的最大價值與意義。

國際上普遍將科學(xué)素養(yǎng)概括為：了解科學(xué)知識、了解科學(xué)研究過程和方法、了解科學(xué)技術(shù)對社會和個人所產(chǎn)生的影響三部分。在科學(xué)教育探究與實踐結(jié)合日益緊密的今天，國家2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱“新課標(biāo)”），根據(jù)培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的要求，確定了我國小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)由科學(xué)概念，科學(xué)探究，科學(xué)態(tài)度和科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境四個維度的目標(biāo)組成。這里的科學(xué)概念就是日常生活中人們認為的科學(xué)知識。小學(xué)科學(xué)課在具體的實施中，要求以科學(xué)概念和科學(xué)探究為主線，采用雙螺旋發(fā)展的方式同步推進，科學(xué)態(tài)度和科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境為輔線，與之協(xié)同發(fā)展?？茖W(xué)知識的獲取必須建立在科學(xué)探究的基礎(chǔ)上，在科學(xué)探究的過程中逐步完成科學(xué)概念的意義建構(gòu)，并在這一過程中漸進培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，提升學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境的認知?？茖W(xué)探究注重的是學(xué)習(xí)過程，它既是目標(biāo)之一，同時也是完成其他三個目標(biāo)的必需載體與重要途徑。在小學(xué)科學(xué)教育中，科學(xué)探究倡導(dǎo)在實踐中探究，在探究中實踐，脫離了實踐就無法真正地完成探究?？茖W(xué)探究由發(fā)現(xiàn)問題、假設(shè)推論、制定計劃、實驗論證、數(shù)據(jù)采集與分析、得出結(jié)論與完善、知識聯(lián)系與應(yīng)用等步驟組成，科學(xué)知識只有通過真實的科學(xué)探究，才能完成意義建構(gòu)?？茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、科學(xué)思維以及情感態(tài)度價值觀等軟素養(yǎng)，也只能在科學(xué)探究的過程中，通過學(xué)生親身的經(jīng)歷、具身的體驗與深刻的感悟，才能得到逐步提升。機械記憶與重復(fù)刷題、只求結(jié)果的學(xué)習(xí)方式，忽略了探索與實踐的過程，沒有實踐過程的科學(xué)教學(xué)無法使學(xué)生形成科學(xué)素養(yǎng)，得到的知識概念也只能是一些沒有聯(lián)系、沒有意義的文本而已，而有效的實驗教學(xué)能較好地解決這一問題。

二、有效的實驗教學(xué)能完成知識、能力與其他軟素養(yǎng)的同步建構(gòu)

實驗教學(xué)就是集發(fā)現(xiàn)問題、做出假設(shè)、進行推論、設(shè)計實施、現(xiàn)象分析、得出結(jié)論、拓展應(yīng)用為一體的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)。實驗教學(xué)倡導(dǎo)讓學(xué)生像科學(xué)家一樣去探究，使其在體驗過程中逐步形成科學(xué)思維方式與思考方法，不斷提升科學(xué)方法的層次。實驗教學(xué)還強調(diào)學(xué)生要像工程師一樣，應(yīng)用科學(xué)方法進行設(shè)計與物化，并在此過程中提高自身的知識遷移能力、知識應(yīng)用能力，反思知識形成的過程，發(fā)展創(chuàng)新思維，讓學(xué)以致用得到實現(xiàn)。與刷題、機械識記相比，實驗教學(xué)的短板是獲取知識需要花費更多的時間，最大優(yōu)勢則是，學(xué)生在獲取知識的同時，高階思維、實踐能力與科學(xué)方法等軟素養(yǎng)能得到同步發(fā)展，這是刷題與機械識記所不能達到的。只注重分數(shù)的應(yīng)試教育，最多僅完成了獲取知識這個目標(biāo)，而嚴重忽略了學(xué)生思維發(fā)展與科學(xué)方法的漸進形成規(guī)律以及應(yīng)用能力的提升，造成了許多學(xué)生高分低能這一怪象。同時，學(xué)習(xí)過程中實驗的缺失，讓學(xué)生喪失了動手與合作的機會，壓制了他們愛玩的天性，剝奪了他們協(xié)作能力發(fā)展的機會，使他們逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。

由此可見，實驗教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于滿足社會、家長對教育的需求，有助于素質(zhì)教育在學(xué)校教育中落到實處，同時還可促使老師不斷學(xué)習(xí)與創(chuàng)新教法，以適應(yīng)素質(zhì)教育與應(yīng)試教育同時兼顧的要求。

三、基于育人功能視野的實驗教學(xué)實施策略

實驗教學(xué)是國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。實驗教學(xué)的價值在于，在課堂教學(xué)中以實驗為中心，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷完整的科學(xué)探究過程，通過典型化的科學(xué)實驗重現(xiàn)，完成科學(xué)概念的意義建構(gòu)與軟素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展?，F(xiàn)實的中小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)有種非常不好的傾向：講實驗。講實驗有兩種方法：一是只講不做，目的是應(yīng)付考試;二是老師把知識點告訴學(xué)生，并對實驗的具體操作步驟進行講解，而學(xué)生只是根據(jù)老師給予的步驟去操作，去驗證實驗結(jié)果。這樣的教學(xué)方式忽略了學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展、設(shè)計能力的培養(yǎng)與科學(xué)習(xí)慣的養(yǎng)成等，使實驗教學(xué)的育人功能大打折扣?，F(xiàn)將本人開展實驗教學(xué)的一些教學(xué)理念與操作經(jīng)驗與大家分享。

（一）引導(dǎo)假設(shè)與探索，培養(yǎng)學(xué)生抽取關(guān)鍵問題的能力

實驗的內(nèi)容一定要基于情境，最好來自生活或自身原有的知識與經(jīng)驗，而關(guān)鍵性的問題是隱藏在復(fù)雜的真實情境之中、和眾多問題交織在一起的。在教學(xué)中，老師不應(yīng)直接告訴學(xué)生擬研究的問題，而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生去經(jīng)歷抽絲剝繭的過程，在眾多問題中找出關(guān)鍵問題，進行假設(shè)與探索，在這一過程中完成對學(xué)生邏輯思維與抽取關(guān)鍵問題能力的訓(xùn)練，從而形成方法。經(jīng)過這樣的不斷訓(xùn)練，學(xué)生再面對生活中的復(fù)雜問題時，就不會不知所措，而是能應(yīng)用科學(xué)思考方法，迅速聚焦于關(guān)鍵問題，為后續(xù)解決問題的方案設(shè)計確定方向。

（二）強調(diào)科學(xué)推論，為學(xué)生能像科學(xué)家一樣思考創(chuàng)造機會

聚焦問題后，就要提出自己對問題的假設(shè)與解釋。這是一個尋找解決問題可能性與尋求最佳途徑的過程，此過程由假設(shè)與推論兩部分組成。在教學(xué)中，一開始學(xué)生會提出眾多不同的解釋，面對這些解釋，老師盡可能要求學(xué)生說出這些解釋的依據(jù)，即要有基于已有知識理論與生活經(jīng)驗，對自己的解釋進行推論。這個過程正是落實科學(xué)思維與方法、理性思考與習(xí)慣的培養(yǎng)，完成像科學(xué)家一樣思考的重要步驟，是學(xué)生邏輯推理能力提升、知識遷移應(yīng)用能力提高、系統(tǒng)思維快速發(fā)展的重要途徑。

（三）重視實驗設(shè)計，訓(xùn)練設(shè)計思維，促進學(xué)生全腦發(fā)展

讓學(xué)生自己設(shè)計實驗去實證自己的推論是許多老師在實驗教學(xué)中容易忽略的環(huán)節(jié)。腦科學(xué)的研究成果表明，傳統(tǒng)的科學(xué)探究活動大多為意義性研究，強調(diào)的是左腦思維，而設(shè)計思維則是實用性研究，強調(diào)的是右腦思維。為學(xué)生提供充足的實驗材料，在老師幫助下，讓學(xué)生進行自主的實驗設(shè)計，既有利于學(xué)生全腦思維的發(fā)展，同時也能將“像工程師一樣去創(chuàng)造”的教育理念落實于實驗教學(xué)中，促進學(xué)生科學(xué)設(shè)計能力、科學(xué)實驗?zāi)芰?、系統(tǒng)思考能力等的提高。

（四）應(yīng)用學(xué)科融合，完成科數(shù)強強聯(lián)合

科學(xué)是短程推理，數(shù)學(xué)是長程推理，二者在思維方式上具有共通性。除此之外，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要目標(biāo)之一就是應(yīng)用，在科學(xué)研究中一定要發(fā)揮數(shù)學(xué)的工具與解釋作用。實驗教學(xué)中眾多的數(shù)據(jù)記錄需要應(yīng)用數(shù)學(xué)知識，眾多的數(shù)據(jù)分析需要應(yīng)用數(shù)學(xué)思維，眾多的實驗結(jié)果也可以運用數(shù)學(xué)語言進行表達。老師在設(shè)計實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的時候，可以根據(jù)學(xué)生的具體學(xué)情和實驗探究的需要，將記錄表格的設(shè)計、實驗結(jié)果的數(shù)學(xué)表達、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法的遷移與實驗教學(xué)進行融合。這樣的融合能讓數(shù)學(xué)充分發(fā)揮工具與共振作用，同時培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科整合的能力，促進融合創(chuàng)新科學(xué)方法的生成。

（五）關(guān)注結(jié)論描述，夯實底層建構(gòu)

科學(xué)探究最重要的任務(wù)之一就是科學(xué)發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)就是通過科學(xué)探究，找出問題的本質(zhì)或找到事物運行的規(guī)律，并用最簡潔科學(xué)的語言進行表達，這就是人們常說的概念。在應(yīng)試教育中，通常就是讓學(xué)生直接對概念進行機械式的識記，而育人理念下的實驗教學(xué)，則要求學(xué)生基于實驗現(xiàn)象與實驗數(shù)據(jù)，對概念進行嘗試性描述，并在老師指導(dǎo)下對其不斷完善。學(xué)生科學(xué)描述方法和能力不斷提高，才能有效地將“底層建構(gòu)”落細于實驗教學(xué)。經(jīng)歷這樣的過程后，學(xué)生不但掌握了知識，并且還明白了知識形成的原因，這樣，掌握的知識才容易遷移與靈活應(yīng)用，從而破解應(yīng)試教育中學(xué)生雖然背了大量概念，但只要題型與問題環(huán)境一改變，學(xué)生就一籌莫展、無從下手的問題。

（六）強調(diào)應(yīng)用實踐，為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)以致用機會

學(xué)以致用，是教育最根本的價值訴求。實驗教學(xué)是將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐應(yīng)用的重要載體，將傳統(tǒng)實驗教學(xué)的范疇進行拓展，不以得出科學(xué)結(jié)論為終極目標(biāo)，而應(yīng)以現(xiàn)有結(jié)論為新的起點，創(chuàng)設(shè)更多的知識應(yīng)用場景，恰當(dāng)?shù)乩谜n內(nèi)與課外的時間，為學(xué)生創(chuàng)造更多的知識應(yīng)用機會，落地科學(xué)應(yīng)用方法的培養(yǎng)。

基于全面育人視野下的實驗教學(xué)，反對機械式記憶，注重科學(xué)探究與實踐的過程，踐行科學(xué)思維與習(xí)慣的培養(yǎng)，倡導(dǎo)對知識形成過程的親身經(jīng)歷與充分體驗。這樣的教學(xué)方式有利于發(fā)揮實驗教學(xué)的最大育人價值，對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成具有積極的促進作用，有助于在學(xué)校教育中將核心素養(yǎng)與“五育”并舉落實、落小、落細。廣大的科學(xué)老師，讓我們一起行動起來，做讓社會滿意、讓家長放心、讓學(xué)生快樂、促自己專業(yè)能力不斷提升的幸?？茖W(xué)老師。

【本文系2019年度四川省名師名校長專項重點課題“西部少數(shù)民族地區(qū)農(nóng)村小學(xué)科學(xué)特色校本課程資源建設(shè)研究”（課題批準(zhǔn)文號：川教函〔2019〕514號）的研究成果;“中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃”立項課題“STEM理念與小學(xué)科學(xué)教材（教科版）深度融合實踐研究”（項目編號：2018STEM139）的研究成果。】