对小学科学教育中的科学探究的认识

基础教育课程改革将小学科学教育的学科课程伯然》更名为《科学》,其中课程性质、课程目标和课程内容都发生了较大的变化,由此而决定的课堂教学过程,即教师的教和学生的学也将发生巨大的变化。
小学《自然》的学科性质是“自然是义务教育阶段的一门重要基础学科,担负着向学生进行科学启蒙教育的任务”。由这一学科性质决定的小学《自然》的教学目的是“指导学生获得一些浅显的自然科学基础知识,同时培养他们的科学志趣及学科学、用科学的能力,使他们受到科学自然观、科学态度、爱家乡、爱祖国、爱大自然等思想品德教育,促进他们身心健康发展”。教学的基本过程是“学生在教师的指导下主动地认识自然事物和应用所获得的知识,教师要尽可能地启发学生自行探求和应用知识”。至于教学内容,大纲只规定了具体的科学知识要点和观察、实验、操作项目这些基础知识和基本技能。可见,小学自然教学,尽管已经有了堵养学生的科学能力、科学兴趣、科学精神等情感态度价值观的意识,但其主要目的还是指向获取科学知识;尽管提及科学探究,也只是将其作为获取科学知识的过程和方法;将自然教学的指导思想定位于“要指导学生像科学家那样探究大自然的奥秘”,但在教学实施过程中,“像科学家那样探究”只是流于形式,表面上看学生也在提出问题,研究问题,解决问题,其实质是学生所提出的问题是教师所关注的问题;即便提出了自己所感兴趣的问题,研究的问题也一定是教师预先设定的;至于研究的过程和方法更是根据教师的思维习惯而定,甚至就是教材所提供的实验方法,全班学生一个模式,因此,获得的结论也就是教师所需要的惟一结论。整个探究过程学生不过是一个傀儡,貌似学生“自行探究”,实则学生只是“探究”任务的执行者,活动中只有动手的义务,没有动脑的权利,学生所做的一切都是在满足教师的需要,无法体现自己的意愿。
改革中的小学《科学》课程,将课程性质定位于“以培养科学素养为宗旨的科学启蒙教育”。与《自然》相同的是都是科学启蒙教育,都强调呵护孩子与生俱来的好奇心,培养学生学习科学的兴趣,强调学习一些浅显的科学知识。不同的是科学课程“以培养科学素养为宗旨”。科学素养包括科学知识、科学方法、科学兴趣、科学能力、科学精神五大要素。围绕这一宗旨,《科学》课程标准将课程目标分解为科学探究(科学方法)、情感态度与价值观(科学兴趣与科学精神)和科学知识三方面的目标。同样是科学知识,以培养科学素养为宗旨的科学课程更加关注学生是否能将这些科学知识应用于日常生活。这里的应用决不仅仅是用科学知识解释一些诸如“为什么铁轨之间要留空隙?”“夏天人们为什么多穿浅色的衣衫?”等现象的问题,而是能用所学的知识解决生活中的问题,提高生活质量。如家里铺地砖的时候能提出“中间留点空隙”的建议;学习了有关电学知识,能自制一个电动车玩具等。
小学科学课程内容也不仅仅包括基础知识和基本技能,还包括了科学探究和情感态度价值观的内容要求。可见培养具有科学素养的人,应该是达到以上三方面目标要求的人,缺少其中的某一方面都不能称其为具有科学素养的人。如震惊全国的清华大学刘海洋的“伤熊事件”。如果仅用科学知识来衡量,刘海洋成绩优秀,可视为高才生,即便加上科学能力,他也不乏科学研究的方法和科学探究的能力,然而只因为他缺乏科学的价值观,葬送了自己美好的前程。这样的人能称得上是具有科学素养的人吗?那么,通过怎样的途径实施小学科学教育才能将科学知识、科学探究、情感态度价值观三方面的目标进行有机的整合,为一个人形成良好的科学素养奠定坚实的基础呢?课程标准明确指出“亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径”、“让探究成为科学学习的主要方式”。
这样看来,科学探究既是科学学习的目标和内容,又是科学学习的过程和方式,这正是新的科学课程将“科学学习应以探究为核心”确定为科学课程理念之一的意义所在。我们需要明确的是《科学》教学中,作为课程目标和内容的、以培养科学素养为宗旨的科学探究,有别于《自然》教学中仅仅作为教学过程的、以获取知识为主要目的的科学探究。它不仅仅关注学生亲历科学探究的过程,让学生在探究过程中学习知识、技能,培养能力,形成科学的情感态度价值观,而且强调学生认识科学探究本身(即科学探究所涉及的主要活动,科学探究的结果是可以重复验证的等)。因此,笔者认为在新课程理念指导下的科学探究,应在研究和继承自然课科学探究的基础上,进行发展和完善。实施教学时应注意以下几方面的问题:
一、选择有利于学生亲历的典型的探究活动,让学生在活动中得到发展
心理学研究表明,对于儿童来说,态度的形成需要实践的过程,技能的形成需要反复的模仿练习,而知识的获取主要通过感性经验的积累。因此,以培养科学素养为宗旨的小学科学教育强调以学生能够主动参与的丰富多彩的活动为主要教学形式,这些活动应是可以让学生亲身体验一次科学发现、科学探究、科学创造过程的;有利于使学生形成科学情感、态度、价值观的;有利于获取科学知识的具有典型教育意义的探究活动。
以往小学自然教学也强调让学生像科学家那样搞科学,也强调“一举多得”、“一箭多雕”,但由于教材内容设置的局限性,往往一个研究课题只有1个课时,最多2个课时,因此,活动往往以学生获得知识而告终,至于科学探究的过程和情感体验只停在表面,流于形式。《科学》教材立足于将学生的探究活动落到实处,均以主题设置单元,一个研究主题需历时4~6个课时。比如,同是研究“自然水域中的水”,《自然》教材只给1~2个课时,实际教学中,教师常将教学目标直接指向知识,多是以讲授的方式将“自然水域中的水是不纯净的”,“应该保护自然水域中的水不受污染”,“应该节约用水”等知识和道理告诉给学生;而《科学》教材安排了5~6个课时,其目标指向引领学生关注环境的问题:学习研究环境问题的程序和方法;将保护水环境不受污染的意识转变为学生的日常行为。教学时,教师就必须引领学生亲自考察家乡的自然水域及其周围的环境,分析水域污染的原因;就会组织学生收集水域污染危害人类的案例;组织学生调查社区浪费水的现象等活动,让学生在活动中掌握方法,获得知识,体验保护水环境的重要性,将环保意识转变为自己的自觉行为,并落实到日常生活中。
可见,用新的课程理念指导小学科学教学,必须将学生亲历科学探究的活动落到实处,才能使学生获得真正意义上的发展。
二、以学生的已有经验为基础,使学生在不断满足发展需要的过程中构建新知
建构主义理论认为,学生的知识只能通过自己的建构来完成,而学生并不是空着脑袋走进教室的,他们对于自然和社会都有自己的看法,因此,教师应以学生的已有经验作为新知识的生长点来组织教学活动,既不能无视学生的已有经验,一切从零起点开始,也不能以成人的经验作为孩子构建新知的生长点。例如,“空气占据空间”的研究,传统的教学是教师手拿一只玻璃杯,问学生杯子里面有什么,面对10年前的孩子,学生无疑会回答“是空的,什么也没有”,因为这一话题对大多数学生来说是新话题,对于空气他们也没有太多的认识,“杯子里没水、没糖——没有能看得见的东西,就是空的”,这就是学生的已有经验。以这一经验为基础,教师就可以组织“将杯子倒扣在水中,杯底的纸会湿吗?”等教学活动,从而使学生认识到杯中有东西,这就是空气,空气能占据空间。同是这个问题,现在的大部分孩子都会回答有空气,如果我们无视学生已有经验的变化,仍按传统的教学程序进行,后续的活动对学生来说就会无趣、无意。因为过去作为激趣的悬念,对于现在的大多数学生来说在学前阶段都已经知道了。如果尊重学生已有的经验,教师就会重新调整教学活动,“大家认为杯中有空气,那你们能用什么方法证明你们的想法呢?”接下来的活动是学生根据自己的认识水平设计自己的实验,即便有些学生仍然认为杯子是空的,这一教学活动也是有效的,他们可以设计说明杯子中没有空气的实验。在设计实验、进行实验的过程,学生根据自己认知的需要收集信息,新的信息不断与已有经验发生作用,从而构建新的认知。这样的学习过程是学生主动构建的过程。
三、关注学生的思维过程,让他们动手、动脑学科学
科学学习要以探究为核心,而探究式教学的基本要求是要从儿童“所在位置”出发。那么,我们如何才能正确把握儿童的所在位置呢?这就要求我们要了解学生脑中的地图,要给孩子充足的时间和空间让他们以多种方式表达他们的所思所想。当一个问题出现的时候,我们不要急于告诉学生问题的答案,给学生一些时间让他们自己想一想;当学生叙述自己想法的时候,要耐心倾听,尤其是听不太明白的时候,往往是学生的想法有别于你的时候,这时,更不能简单地打断学生,用“你的意思是——”的语句,将你的想法强加给学生;在学生动手实验之前,要舍得给学生一些时间,让他们对问题提出假说,设计实验,并交流他们的想法,在交流中相互评判、质疑。在了解了学生的真实想法之后,才能有针对性地予以指导或在实验中对有特殊想法的学生给予特别关注,引导他们学会用科学的方法思考问题,帮助他们在实验中构建新知;对于学生动手之后的汇报活动,我们不仅要关注学生实验后得出的结论,更应关注学生在验证假说过程中的思维变化情况,因此,不仅要让学生说出实验的结果,而且应让学生说说自己的操作程序。小学生语言表达能力具有局限性,常常表达不清他们的真实想法,教师应鼓励他们用自己擅长的方式表达自己的想法,比如绘画、图表等。
关注学生的思维过程,才能较好地了解学生的发展水平,采取有效的教学策略,有的放矢地实施教学,才能引领学生科学地想事情、科学地做事情,形成良好的思维习惯。
四、树立开放性的教学观,让学生做科学学习的主人
新课程重新定位了教师和学生在课程中的地位和作用,教师和学生都是课程的主人,是课程的创生者,而不仅仅是课程的执行者和接受者。因此,教师要用开放的教学理念实施科学课教学。主要体现在:第一,教学内容上的开放性。教师要树立用教材教,而不是教教材的意识,应根据当地的具体情况和学生的需要选择和调整教材内容与教学活动,不要视教材为上帝。有能力的教师可以根据学生所关注的问题创生课程。比如,学生发现校园内的树生长情况不同,虽然教材中没有这方面的教学内容,教师也可以引领学生研究造成这些树生长差异的原因,在研究过程中发挥学生各方面的能力。第二,教学时间和教学空间上的开放性。在时间上,科学学习不要拘泥于课堂40分钟,严格遵循着上课铃始、下课钤终的教学程式。应根据学生学习的具体情况决定教学的进程;不要试图在每个40分钟里,都让学生学会一个知识、掌握一种技能、学会一种方法……应关注这一节课在整个主题研究活动中,在促进学生发展中的地位和作用。在空间上,科学学习不要只局限在校园内,应充分利用家庭、杜区、社会、大自然中的各种课程资源,组织学生的科学学习活动。第三,学习方式上的开放性。要改变以往全班研究一个问题;每个小组都采用教师预先设定的同样的材料,同样的方法进行研究;每个学生获得的都是教材中要给出的答案的课堂教学形式。应将学生视为课程的创生者,学生研究的问题应是多元的,是学生自己感兴趣的,自己决定要研究的问题;研究的方案是学生自己制订的;实验的材料是“自助餐”式的,由学生根据自己的需要进行选择;探究活动的结论也是多元的,让学生在相互交流、相互评价中达成共识,获得科学的结论。同时还可以让学生知道科学探究的答案有时不是惟一的,要允许学生存有己见。
总之,科学探究从《自然》走向《科学》具有了更丰富的内涵,如何在课程实施过程中少走弯路,将新的课程理念很好地落实到实际教学中,还有待于我们小学自然教师和小学科学教师在教学实践中多多思考、多多研究,共同努力。