探究活動的設計與實踐

何冰云

〔摘? ? 要〕小學科學探究活動是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要載體。本文論述了在小學科學探究活動中培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的可行性，并對基于學生科學素養(yǎng)的小學科學探究活動設計與實踐過程進行了探究，希望為學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)提供一些參考。

〔關鍵詞〕小學科學；探究活動；科學素養(yǎng)

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 08-0013-03

《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》提出培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”這一重要任務，強調(diào)學生應具備人文底蘊、科學精神、健康生活等核心素養(yǎng)。小學科學教育承擔著培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要責任，具體到小學科學教學，教師需要從小學科學探究活動中尋找培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的契機。因此，從培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)著手，分析小學科學探究活動的設計與實踐具有非常突出的現(xiàn)實意義。

一、學生的科學素養(yǎng)

學生科學素養(yǎng)由科學興趣、科學方法、科學知識、科學精神幾大要素組成。其中科學興趣特指學生求知本能，表現(xiàn)為對科學知識的求知欲、好奇心以及由此生發(fā)的體驗科學、親近科學、熱愛科學的情感；科學方法是科學素養(yǎng)的核心，特指學生在客觀事物認識過程中，把握事物認識程序，掌握運用科學技術知識解決身邊問題的方法；科學知識是科學素養(yǎng)的核心概念，特指學生理解自然事物、科學技術知識、自然現(xiàn)象，綜合了學生觀察力、記憶力、想象力、注意力與思維力；科學精神是一種理念，特指學生正確認識科學技術的價值，并勇敢探求新的科學知識，敢于質(zhì)疑，獨立思考，形成認真負責且樂于互助的學習態(tài)度。

二、在小學科學探究活動中培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的可行性

（一）激發(fā)科學興趣

科學探究活動是一種個性化的科學學習方式，開展的基礎是學生學習需要、興趣強化、動機強化。根據(jù)小學生的學習需要設計、組織科學探究活動，可以吸引更多的小學生親身參與科學探究過程，感受科學探究過程的有趣，增強對科學知識的興趣。同時，整個科學探究活動的主體是小學生，開展以小學生為主體的系列活動，可以根據(jù)小學生的反饋，調(diào)整活動方案，以維持學生長期參與活動的興趣，強化學生科學探究動機。

（二）親歷科學探究

探究特指努力尋找問題解決答案，科學探究則是立足自然科學領域，用證據(jù)建造對自然界理解的過程?？茖W探究活動特指立足學科領域（或現(xiàn)實社會生活），選定研究主題，創(chuàng)設探究情境，指導學生獨立發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)做出的假設或提出的猜想設計方案，有序經(jīng)歷動手操作、調(diào)查、實驗、證據(jù)搜集、信息處理等過程，得出初步結(jié)論后，再次交流信息，直到獲得問題的答案。

（三）積累科學知識

在小學科學探究活動中，提出問題、猜想假設無法脫離直覺思維、抽象思維；驗證假設和猜想依賴于批判性的理性分析；設計驗證、收集證據(jù)需要學生對科學知識進行過濾性考察，并圍繞問題解決過程理解、應用科學知識。由此可知，整個科學探究活動過程的推進，可以幫助學生掌握科學方法與知識，發(fā)展科學素養(yǎng)。

（四）培養(yǎng)科學精神

科學的本質(zhì)在于探索，勇于批判與創(chuàng)新的科學精神貫穿整個科學創(chuàng)造過程。小學科學探究活動的開展過程是小學生認識自然界、更新知識并形成科學精神和品質(zhì)的過程。在小學科學探究活動中，探究實踐打破了學科教學的封閉狀態(tài)，為小學生營造了多元、開放的學習環(huán)境，助力學生掌握多學科知識與多領域技能。同時，觀察現(xiàn)象、提出問題、猜想假設、綜合歸納、調(diào)查實驗、評價交流系列活動的開展，可以進一步促進小學生科學精神的形成。

三、基于學生科學素養(yǎng)的小學科學探究活動設計與實踐

（一）基于學生科學興趣的科學探究活動

世界上許多重大發(fā)現(xiàn)均開始于興趣，興趣可以驅(qū)使人深入思考事物的奧秘，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的規(guī)律?？茖W探究是培養(yǎng)學生科學興趣的重要途徑。在小學科學探究活動中，學生對科學知識的興趣直接影響其學習科學事實、知識概念的自主性，間接影響小學生明確事實、概念之間的關系以及科學研究的一般過程。因此，教師應正確認識科學探究活動在培養(yǎng)學生科學興趣中的作用，從激發(fā)學生的興趣著手，引導學生提出新奇的科學問題。在問題的驅(qū)使下，促使學生聚焦未知事物本質(zhì)，主動探究。比如，在教科版小學科學五年級下冊《蚯蚓的選擇》教學過程中，多數(shù)小學生對于蚯蚓的了解源于幼兒時期的繪本或者雨后偶然所見，部分小學生因蚯蚓的外在形態(tài)而對其感到恐懼。根據(jù)學生的主觀表現(xiàn)，為順利開展科學探究活動，教師可以展示網(wǎng)購“地龍”圖片，播放一則人們大量網(wǎng)購“地龍”，誘使不法商販利用電蚯蚓方法捕捉蚯蚓的新聞，引發(fā)學生的好奇心，進而組織學生開展探究：“電蚯蚓這一行為的害處有哪些？”“蚯蚓對于生物鏈有什么作用？”以此激發(fā)學生的科學探究興趣。初步激發(fā)學生興趣后，教師可以帶領學生開展對比實驗，了解蚯蚓對光照的選擇、對環(huán)境相對濕度的選擇等，使其明確適宜蚯蚓生活的環(huán)境特點，形成對蚯蚓生活環(huán)境的共同認識，進而自覺在日常生活中宣傳蚯蚓的益處，拒絕或阻止惡意破壞蚯蚓生活環(huán)境的行為，真正將科學探究活動中形成的認知內(nèi)化到日常生活中。

（二）基于學生科學方法的科學探究活動

在科學探究活動開展過程中，教師應引導小學生依托已獲得的知識，學習科學家在科學研究中使用的方法以及科學研究的一般過程，將科學知識與思維技能、觀察推理方法有機整合，能動地獲得對科學知識的理解，逐步由掌握科學知識的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為探索科學知識的狀態(tài)，親身體驗科學研究活動中涉及的科學方法。在小學科學探究活動中，涉及的科學方法主要有實驗、查閱資料、調(diào)查訪問、科技小制作、社會實踐、交流討論等。根據(jù)科學探究活動內(nèi)容的差異，所使用的科學方法也具有一定差別。教師可以根據(jù)科學探究活動內(nèi)容，選擇適合的科學方法，指導學生開展探究活動。比如，在教科版小學科學五年級下冊《解決垃圾問題》一課中，教師可以開展以調(diào)查訪問為主要方法的科學探究活動，要求學生以小組為單位，利用周末時間進入社區(qū)或校園，通過實地調(diào)查、走訪調(diào)查、線上提問等方式，了解周邊環(huán)境中產(chǎn)生的主要垃圾類型以及垃圾對周邊環(huán)境的危害。在確定周邊環(huán)境中主要垃圾為廚余垃圾后，根據(jù)廚余垃圾的性質(zhì)，有針對性地分析垃圾處理方法，為學生科學方法素養(yǎng)的形成做好鋪墊。需要注意的是，在科學探究活動開展前，教師應帶領小學生進行前期準備工作，明確調(diào)查訪問目的，制定調(diào)查訪問大綱，確定調(diào)查訪問方法，如問卷調(diào)查、現(xiàn)場采訪等，確保以調(diào)查訪問為主要方法的科學探究活動順利開展。在活動結(jié)束后，教師可以及時組織小學生總結(jié)調(diào)查收獲，反思過程問題，升華調(diào)查訪問對于科學探究的意義，真正加深學生對科學價值的認識，發(fā)展學生科學素養(yǎng)。

（三）基于學生科學知識的科學探究活動

在小學科學探究活動中培養(yǎng)學生的科學知識素養(yǎng)，可以從想象力著手，讓學生在想象力的驅(qū)使下經(jīng)歷探究過程，在探究過程中習得科學知識，并將科學知識應用于生活。生活元素是學生想象力的發(fā)源地，基于生活元素設計小學科學探究活動可以更好地激發(fā)學生的想象熱情，并讓小學生感受到科學知識的價值。因此，教師應關聯(lián)學生原有經(jīng)驗、日常生活元素，以學生已有的科學探究經(jīng)驗為基礎，設計主題科學探究活動。比如，在教科版小學科學六年級上冊《改變運輸?shù)能囕啞芬徽n教學過程中，教師可以播放錄制的車輪滾動聲音，引導學生對生活中與車輪相關的科學知識進行學習。在借助生活元素激發(fā)學生想象后，教師可以根據(jù)小學生的興趣傾向，有針對性地帶領學生親歷科學探究的過程，包括提出問題、猜想假設、設計方案、觀察制作、收集證據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、分享交流等。在猜想、觀察、制作、收集、分析等環(huán)節(jié)，小學生經(jīng)常遇到實際情況與預先的設定存在偏差的情況。此時正是培養(yǎng)學生想象力的最佳時機，教師可以在尊重科學事實的基礎上，引導學生開展想象，回顧整個動手實踐過程，反思操作不規(guī)范的細節(jié)，并想象科學家實際操作的過程，逐步幫助學生發(fā)現(xiàn)科學現(xiàn)象背后的知識。

為進一步增加學生科學知識的積累，教學結(jié)束后，教師可以將科學探究素材換成常見的自行車等，引導學生自行了解生活中車輪的用處，將科學知識探究融入日常生活。

（四）基于學生科學精神的科學探究活動

科學精神是小學生學習科學最直接的內(nèi)部動力。只有在科學研究過程中掌握知識探究手段，才可以自然而然地形成批判創(chuàng)新、實事求是、嚴謹進取的科學精神。因此，在科學探究活動開始前，教師應梳理學生科學精神的培養(yǎng)目標。除科學探索階段以外，小學生在科學探究活動開展過程中，還需要形成批判精神、懷疑精神、勇于實踐精神、創(chuàng)新精神、互助協(xié)作精神。同時，在長期科學探究活動開展過程中，學生應完成科學精神的內(nèi)化，減少盲從，堅持真理，充滿創(chuàng)造活力。

在明確科學精神培養(yǎng)目標后，根據(jù)小學科學課程標準的基本要求，結(jié)合小學生科學知識與科學能力情況，教師要合理設計探究活動，在探究活動中利用多種手段，創(chuàng)造可以激發(fā)學生科學精神的氛圍，促使學生感受、體驗并內(nèi)化科學精神。比如，在教科版小學科學三年級上冊《空氣能占據(jù)空間嗎》一課教學時，教師可以依據(jù)原有“空氣占據(jù)空間”這一知識點，落實科學探究材料易選性原則，設計“瓶內(nèi)吹氣球”探究活動?；顒娱_始前，準備透明飲料瓶、中大氣球、錐子、小刀、縫衣針、注射器、洗耳球、吸管以及實心小棍、火柴、鑷子等工具。同時，鼓勵學生發(fā)表看法，預測“瓶內(nèi)氣球能否吹大”，培養(yǎng)學生勇于質(zhì)疑的科學精神，進而鼓勵學生自由選擇前期提供的工具，設置將氣球套在瓶頸的裝置，在15分鐘內(nèi)按要求開展探究活動：若瓶內(nèi)氣球可以吹大，那么在探究時間內(nèi)應該如何做？如果吹不大呢？又可以做什么？同時，給學生發(fā)放探究記錄單，有序填寫預測、驗證過程與探究結(jié)果，引導學生完成對前期預測的證實或證偽。證實后，學生可以產(chǎn)生“為什么無法吹大瓶內(nèi)氣球”等問題，促進學生嚴謹進取科學精神的生成；證偽后，小學生的思維與事實之間產(chǎn)生矛盾，可以激發(fā)學生批判創(chuàng)新、實事求是的科學精神。

綜上所述，科學素養(yǎng)是促使學生內(nèi)在學習動機形成的重要因素，也是學生全面發(fā)展的重要組成部分。而科學探究活動是小學生發(fā)展自身科學素養(yǎng)的有效途徑之一，因此，教師應正確認識小學探究活動在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)中的價值，結(jié)合學生科學素養(yǎng)現(xiàn)狀，細化小學科學探究教學中科學素養(yǎng)的培養(yǎng)目標，有針對性地設計并組織小學生參與科學探究活動。在活動中有意識地激發(fā)學生科學興趣，引導學生學習科學知識，掌握科學方法，最終形成科學精神。

參考文獻

[1]鄭長龍.引領科學教育改革?促進科學素養(yǎng)發(fā)展：評蓋立春教授專著《科學探究觀的測評研究》[J].河北師范大學學報（教育科學版），2022（2）：141.

[2]黃芳，黃林青，張娥娥.科學素養(yǎng)的情境、目的、內(nèi)涵分析及啟示[J].高等工程教育研究，2022（1）：116-120.

[3]王俊民.澳大利亞科學素養(yǎng)測評框架探析及啟示[J].外國中小學教育，2019（3）：47-56.

[4]沈?qū)?基于思維發(fā)展的科學課分組器材設計[J].教學與管理（小學版），2021（5）：57-59.

[5]張素芹.“人的性別遺傳”一節(jié)的探究式教學設計[J].生物學教學，2022（1）：45-47.

[6]王云生.對科學探究學習的再認識[J].化學教學，2019（11）：8-12.

[7]李長毅.新時代小學生科學素養(yǎng)培養(yǎng)的實踐探究[J].中國教育學刊，2020（S2）：118-119