《小学科学教育中促进学生科学探究能力发展》结题报告

“小学科学教育中促进学生科学探究能力发展”结题报告

蒋福明

科学大众·教师版

关键词：探究能力提问观察

蒋福明

摘 要：学生是科学学习的主体，科学学习要以探究为核心。学生探究活动的有效性必定受其自身原有经验、能力、学习情境的影响。如何帮助学生提升其探究能力至关重要。我们认为学生的提问能力和观察能力应该是最基本的科学探究能力。我们尝试“通过创设问题情境，指导问题表述，使学生由想问到善问”，“通过明确观察目的，强化观察习惯，指导观察方法，使学生学会观察”。 而提问和观察能力的提高也提升了科学探究活动的实效。

关键词：探究能力; 提问; 观察。

中图分类号：G623.6       文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）9-027-002

一、课题的提出

近年来，世界各国都加大了科学课程改革的力度，注重小学生对周围世界与生俱来的探究兴趣和需要，强调用符合小学生年龄特点的方式学习科学，提倡科学课程贴近小学生的生活，让学生开展原汁原味的科学探究活动。这些都为本课题研究在理论和实践上提供了可以借鉴和参照的新思想和新观念。

正值新一轮基础教育课程改革，新的《科学课程标准》也随之出炉。《标准》强调：学生是科学学习的主体，科学学习要以探究为核心。科学课程应向学生提供充分的科学探究机会，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力。新课标为课题研究指明了方向。

正视当前小学科学教育现状，我们不难发现，由于长期受传统教育特别是应试教学的影响，科学教育还普遍存在着一些问题：如学生的提问能力、观察实验等科学探究能力的培养得不到充分的重视和落实。

我校科学组开展了“引导学生自主探究”的校级课题研究。在实施过程中我们通过强化实验，特别是学生分组实验，引导学生自主探究、合作讨论、自行得出结论，优化科学课堂结构，力求把探究贯穿整个课堂科学学习过程，焕发了学生对科学探究活动的热情，学生的主体地位和主体作用得到了较好的表现。

因此，我们进一步提出“小学科学教育中促进学生科学探究能力发展”的课题研究，既是当前实施新课程标准的需要，也是推进我校科学教育研究进一步发展的自我需求。

二、概念的界定

《科学》课程中的科学探究是学生主动地获取科学知识、体验科学过程与科学方法的活动。能力是影响人的活动效率，使活动顺利完成的个性心理特征。小学科学教育中的科学探究能力则主要指小学生发现并提出问题的能力、观察与实验的能力、讨论与交流的能力等。

三、理论依据

1.新《科学课程标准（3-6年级）》的基本理念

《标准》第一部分“基本理念”中指出：“学生是科学学习的主体。学习科学应该是他们主动参与和能动的过程。让他们自己提出问题、解决问题，比单纯的讲授训练更有效。教师是科学学习活动的组织者、引领者和亲密的伙伴，对学生在科学学习活动中的表现应给予充分的理解和尊重，并以自己的教学行为对学生产生积极的影响。”“科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。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。科学课程应向学生提供充分的科学探究机会，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力。”新《标准》的实施必将带来小学生科学学习方式的根本变革，而这种全新的学习方式正需要我们大力促进学生科学探究能力的发展，因为一定的科学探究能力是学生有效地开展科学探究活动的保证。

2.建构主义学习理论

建构主义认为，学习者是凭借原有的知识和经验，在教师的指导和同伴的帮助下，对来自外部环境的信息进行内在加工，实现自主内化而达到学习目的的。学生的学习和发展也只有依靠学生自己的活动才能实现。我们认为学生有效的活动必定受其自身的原有经验、能力、学习情境的影响。就科学学习而言，如何帮助学生提升其探究能力与为他们创造最佳的学习情境同样重要。

3.科学探究的主要目标

新科学教材主编郁波在《向真正意义上的科学探究性教学迈进》一文中，关于怎样认识提出问题在科学探究性教学中的地位和作用时强调：“没有明确的科学问题就是没有目标。因此，发展适合于孩子们特点的提出问题的能力至关重要。”“在小学阶段，科学探究的主要目标应放在最基础的‘观察环节上。”所以我们认为在科学探究中培养学生提问和观察这两种能力应该是科学教育最基本的也是最重要的任务，而提问和观察能力的高低也将很大程度上影响小学科学探究的实效。

四、研究目标和内容

1.在科学探究活动中培养学生提出问题能力的研究。

2.培养学生的观察能力，提高科学探究实效的研究。

五、本课题通过三年的实践研究，在提高學生科学探究能力方面初步摸索出了一些我们认为行之有效的基本途径，主要达成了以下共识

1.创设问题情景，激发学生提问的欲望

正像探究是孩子们与生俱有的东西一样，好问本来就是孩子们的天性，而情境也许可以说是引发他们提出问题的催化剂。

例如在对轮轴省力作用的探究过程中，先让学生分别使用和不使用水阀旋盘、螺丝刀、扳手打开水阀、拧掉螺丝钉、拧松螺帽，再让同组的两名学生分别握住啤酒瓶的瓶颈和瓶身向相反方向旋转，比一比谁的“力气大”，交换使力的地方进行第二次比赛。随后有关这些“具体的轮轴”能否省力，怎样施力才能省力等问题便自然而然产生了。

提出问题与情境创设很有关系。我们也常常会在探究活动之初运用此策略以激发学生科学探究的兴趣。我们还应该使情境成为整个课堂教学探究活动的链子，这样一个个新的问题也就会不断地生成，好的问题也往往是在学生探究过程中随机提出的。

例如在对轮轴省力作用的探究过程中，我故意给学生准备了两个不同的轮轴装置（轮半径和轴半径之比分别为2∶1与4∶1）进行实验以获得需要的数据，整理分析这些数据时，他们不仅得出了只要将力施加在轮上轮轴一定能省力的结论，还发现了不同的轮轴省力的程度不同，进而提出了轮轴的省力程度是否与轮半径和轴半径的比例大小有关系的问题。课后让他们去研究自行车上的轮轴（能换挡位），一个个新的问题又随之产生了：车把也是轮轴吗？为什么链条套在大小不同的齿轮上能分别实现省力和加速的效果呢？……

问题来自情境，而情境的创设应努力遵循趣味性、建构性、探究性等基本原则，这样的情境才有利于学生去积极地发现那些既适合自己探究的，又具有一定探究价值的科学问题。

2.指导问题表述，使他们由想问到善问

学生的问题很多时候是模糊的、笼统的，即仅仅是停留在头脑中的疑问，这种疑问未必非常明确。提出问题则是要将头脑中产生的疑问用明确的语言表述出来，甚至是一个需要进行系统阐述的过程，这中间往往要经历逻辑思维和组织语言的过程。

如在让六年级学生探究“影响电磁铁磁力大小的因素”的问题时，老师先让同学们进行游戏：用电磁铁将盒中的回形针取出。游戏规则是手不可接触回形针，所吸次数最少者为胜。随后让同学们思考：你认为要在游戏中获胜，关键是要解决什么问题？学生回答：“关键是怎样才能制得一个磁力较大的电磁铁？”老师追问：“怎样才能做到呢？”孩子们很快提出：“必须弄明白电磁铁的磁力大小与哪些因素有关系？”这样的问题才是表述明确有一定指向性的能探究的问题。

可见在科学探究性教学中，从产生疑问到提出问题，老师的启发引导也是不可或缺的。老师的智慧能让学生找到一个适合自己年龄特点的值得探究的科学问题。

3.明确观察目的，有的放矢地观察

“观察是知觉的特殊形式，它是有预定目的、有计划的、主动的知觉过程。”这是心理学对观察的界定。可见观察作为一种有意识的、有目的的知觉活动本身就是需要意志对其进行调节支配，以使行动能按目的进行。因此引导学生明确观察的目的与任务是良好观察的重要条件。例如在学习空气单元认识二氧化碳不支持燃烧比空气重的性质时，如果学生不明确观察的目的，就会看热闹似的只顾观察瓶中酸碱的剧烈反应。但教师如果能让学生明确了观察的目的和任务后再观察，那么学生的观察就会集中在烧杯中高矮两支蜡烛的熄灭及熄灭先后的现象上，观察就会收到良好的效果。

著名自然特级教师冯蕙英曾说：“在学生每次观察之前，我必须让他们明确观察什么，怎样观察，要达到什么目的。”她的成功经验告诉我们观察的效率来自于明确的目的。对一些较难观察到的细节现象更是如此。例如《凝结》一课，学生在两个相同的玻璃杯内倒入同样多的、温度相同的热水，并在两个杯口同时分别盖上冷玻璃片和烧热的玻璃片后，教师要引导学生明确我们要观察的是水蒸气在上升过程中遇到冷热不同的两块玻璃片会有什么不同的现象发生，这样学生就会根据观察的目的，有的放矢地去观察，并发现在冷玻璃片下很快出现许多小水珠，在热玻璃片下没有小水珠。如果观察目的不明确，学生就未必能发现这一现象。

强调观察的目的意识，不是简单地每次都把观察目的与任务告诉学生，而是通过训练最终使学生能自觉地根据学习需要或探究内容确定观察的目的。例如在学生探究“蜗牛在走过的路上留下的黏液对自己有什么作用”这一问题时，有学生假设“蜗牛留下黏液可能同蚂蚁留下气味一样为了找到回家的路”，也有学生假设“蜗牛在路上留下黏液可能是为了行路的方便即减弱身体与路面的摩擦作用”，不同的假设对于观察所需要搜集的事实也是不同的。学生一旦能自觉地确定观察目的，有意识地根据目的观察，那么必定会大大提高其观察的实效性。

4.强化观察习惯，精细全面地观察

科学观察不同于东看看、西摸摸，它要求观察者能在观察后对观察对象作出精确的描述。《科学课程标准（3-6年级）》关于观察目标作了如下描述：让学生“知道天气可以用一些可测量的量来描述”“会用温度计、简易风向仪、雨量器搜集有关数据”“体会长期的测量和记录天气数据是非常有用的”。可见良好的观察习惯是科学观察必不可少的，正如著名自然特级教师林有禹所说：“自然教学要提供学生更多的观察机会，培养他们善于精细、全面、深入、正确地观察事物，养成良好的观察习惯。”

笔者认为一个具有良好观察习惯的学生应该能做到：

1.在确定观察的目标后，他能够选择合适的方法，借助他所拥有或所能找到的有效工具进行观察和测量。

2.知道多种感官并用比单用一种感官更有效，并能设法尽可能获得有关观察对象的更为丰富细致的信息。心理学家啥尔达科夫早已用实验证明了运用多种感官进行观察活动能提高学生大脑皮层的分析、综合活动的功能，从而大大增强观察效果，也有利于获得更为丰富细致的信息。

3.能详细、客观、真实地记录观察的结果。科学观察的意义在于观察结果的分享和观察资料的积累。因此科学观察一个很重要的内容就是对“观察”进行客观真实的记录，不但要如实记录“观察”到了什么、“观察”到的东西什么样，还要说明观察者是采用什么方式进行观察的、是在什么时间、在什么地方“观察”的，以便重新进行检验，或在此基础上进行新的发现。我们的做法是开始尽可能多地为学生提供教师设计拟订好的表格，以逐渐使孩子们养成习惯。好的观察习惯是怎么来的？它来自老师的精心设计，来自老师的悉心引导。

5.指导观察方法，有序高效地观察

观察是科学探究的一个环节，它同时也是一种研究方法。指导学生掌握正确的觀察方法可以使观察活动有序、高效地开展。

（1）学会有序观察。自然事物和自然现象千姿百态、千变万化，但都有各自的“序”。小学生观察时往往会出现不知所措或乱做一通的现象，这些可能都是因为找不到物体的“序”。教学中应让学生在观察时根据观察对象的特点，做到心里有个观察的“序”。

（2）学会控制变量。科学观察很多时候是要借助于实验手段进行的，而实验就要涉及变量的控制。当前学生实验中普遍存在随意性较大、规则意识差的现象，不能严格地控制变量，特别在对比实验中对“共变因素”关注不够，结果会导致因观察而影响实验的效果。

我们认为在科学探究中培养学生提问和观察这两种能力应该是科学教育最基本的也是最重要的任务，而提问和观察能力的高低也将很大程度上影响学生科学探究的实效。

参考文献：

[1]郁波主编.向真正意义上的科学探究性教学迈进，教科版《科学》教材

[2]沈小碚.试论“问题情景教学法”的实质及合理运用

[3]《科学课程标准（3-6年级）》

[4]李培实主编.《中国著名特级教师教育思想录·小学自然卷》，江苏教育出版社

[5]路培琦.关于定量观察能力培养的初步探索

[6]曲天立.对科学观察的思考