“实践”与“科学探究”

◆采有余 倪 平

(南京市长城中学；南京市化工园区教师发展中心)

“实践”与“科学探究”

◆采有余 倪 平

(南京市长城中学；南京市化工园区教师发展中心)

2011年美国国家研究理事会颁布了《K-12科学教育的框架》作为新一代科学课程标准制定的基础文件。同年，我国教育部制定了《义务教育初中化学学课程标准(2011年版)》。

实践 科学 探究 解读

本文从“科学与工程的实践”和“探究”的维度出发比较两国的课程标准“定义”和“教学环节”两方面的差异，进而谈一谈理解和比较两国课程标准后在教育教学方面获得的一些启示。

一、对“科学与工程实践”维度的解读

“科学与工程的实践”这一维度明确了实践应具有五个基本特征：①问题；②证据；③解释；④评价；⑤表达。根据实践是否包含五个基本特征，可以将其分为“完全”实践和“部分”实践。根据教师和学习材料在实践活动中对学生行为的指导的多少，可以将实践活动分为“指导”型实践和“开放”型实践。从内容上看，这些实践既是活动(如：建立和使用模型)，同时它们也是如何进行实践的知识(如：在科学上对于尚无法直接观察的事物，可以通过模型来揭示其特征和本质)。《框架》所强调的：科学不仅仅是理解世界的知识体系，也是建立、拓展和精练知识的一系列实践。人们在实践中获取与应用知识，同时实践也需要相关的知识。理解关于科学与工程的实践与理解科学的知识内容是同等重要的两方面。但要避免把“实践”理解为机械的程序或仪式化的“科学方法”，要让学生通过真正的科学实践理解知识的发展与应用，增强学习的动力与知识的运用能力。

二、新标准中“探究”与框架中“实践”的比较

新课标基本理念要求：面向全体学生、提高化学素养、倡导科学探究。《框架》所设定的课程内容可以归为两类：实践(科学与工程实践)和概念(交叉概念和学科核心概念)。两者在“科学探究”和“实践”上是有重合的，同时也具备者一定的差异。

在新课标中将“科学探究”定义为：学生经历与科学家相似的探究过程，为获取知识、领悟科学的思想观念、学习和掌握方法而进行的各种活动。以科学探究的实践来实现“做科学”，以此真正提高学生的科学素养。《框架》则使用了“实践”这一概念，既包含了“科学探究的实践”，也包含了“工程设计的实践”。科学探究的实践帮助学生理解科学知识是如何发展的，提供机会让学生了解用来调查、建立模型、解释世界的多种方式；工程设计的实践让学生了解工程师的工作，以及工程和科学之间的联系。这样加深了学生对学科概念的理解，使得学生所学的科学知识更有现实意义，赋予了“做科学”更丰富的含义。

三、初中化学探究活动中“提出问题”的方法例谈

比较新课标中“探究”与框架中“实践”发现两者的第一步都是“提出问题”。

在初中化学课堂中，教师在引导学生提出问题应该注意以下几个问题：

问题应该是真科学问题。科学必须是以自然界为研究对象，探究必须以认识和解释已有的世界为目的，科学问题应该是来自对自然界产生的疑惑。如：“我们如何保护环境”，这是一个涉及社会、道德、文化、科学等多个层面的“怎么做”的问题，而不是一个单纯的科学问题。与其相对的真科学问题是“减少化石燃料使用和新能源开发”。化学课程的性质，决定了它所探究的问题必须是真科学问题。

问题不能过于开放。科学问题宜小不宜大。而封闭性的问题往往指向确定的答案，能通过收集数据回答。开放性的问题往往暗含多个变量，而封闭的问题只有两个以下的变量。如“铁的生锈与水和氧气有关系吗?”就是一个封闭的问题，它只包含“水”与“氧气”两个变量；“铁生锈的环境条件是什么”的问题则要开放一些，它包含水分、温度、空气、铁的种类、铁中碳含量的高低等多个变量，不过由于其包含的变量是有限的，因而仍属于可以探究的问题；而“铁为什么会生锈”的问题包含无数变量，对于学生来说就很难探究了。

问题要具有适合学生探究的价值。问题也不能过于简单，应具有一定的探究价值。以“金属的化学性质”活动为例，探究“金属与氧气反应”，问题则过于简单。因为学生已经有了“氧气的性质”的认知基础。而“金属与酸和盐的置换反应”，对学生来说结论更加未知，对学生的挑战性和吸引力也就更大，通过探究可以得出结论。

问题的提出应提前设置情境。问题情境要紧密联系学生生活，要利用学生的直接经验或间接经验帮助学生提出问题。问题情境可以包含一定的矛盾冲突，只有当现实情境与学生已有的知识和经验发生冲突时，学生才可能产生困惑、产生疑问。问题情境可通过具有结构性的研究材料设置，有结构的研究材料可以暗示出需探究的科学问题，从而激发学生产生自主探究的冲动。例如，“探究燃烧的条件”活动，为学生准备的材料器具包括：烧杯、镊子、酒精灯、三脚架、薄铜片、酒精、棉花、乒乓球、滤纸、蜡烛和坩埚钳。根据这些材料，学生很容易提出“燃烧需要氧气、燃烧需要达到可燃物的着火点”的问题，也就可以达到“探究燃烧需要三个条件”的活动目的。

提出问题不管是在“科学探究”中，还是在“实践”中具有重要的地位，它是探究和实践开展的前提。引导学生提出问题的过程是一个复杂的过程，培养学生提出问题的能力需要教师的耐心和策略。

[1]美国家研究理事会.科学探究与国家科学教育标准[M].罗星凯等译.北京：科学普及出版社，2004.28-30.

[2]周玉芝.美国新版K-12科学教育框架对我国基础教育阶段科学教育的启示[J].课程教材教法，2012，(6)：120.