“以探究为核心”的科学教学模式的研究实践与思考

2016-06-30喻佳俊

名师在线 2016年2期

关键词：科学探究教学模式

喻佳俊

（怀柔区第二小学，北京 101400）

纵观世界各国科学教育发展，呈现的共同趋势是“科学学习要以探究为核心”。小学《科学课程标准》强调，探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式，同时也是培养学生科学素养的主要形式。故“以探究为核心”的科学教学模式已成为科学教育的必然选择。

一、研究概念

1.探究

探究亦称发现学习，是学生在学习情境中通过观察、阅读，发现问题，搜集数据，形成解释，获得答案并进行交流、检验的探索性学习。

科学探究有双层含义：一是科学家的探究活动，二是学生的探究性学习。

2.探究性学习

探究性学习是一种积极的学习过程，主要指学生在科学课中自己探索问题的学习方式。探究的研究步骤：提出问题、建立假设、设计实验方案、收集事实与证据、检验假设、交流。

3.“以探究为核心”的教学模式

“以探究为核心”主要围绕“观察现象，提出问题——猜想原因，设计实验——实验验证，得出结论——反思回顾，拓展延伸”环节展开研究。主要包括五个核心内容，分别是“观察”“提问”“猜想”“实验”和“结论”。

（1）观察

指对自然事物及实验现象的观察。

三、四年级，主要研究指导学生从整体到局部再到细节的观察训练。

五、六年级，主要研究指导学生从现象到本质的观察训练。

（2）提问

指老师提出的问题及学生提出的问题。

老师的问题，主要研究指导学生联系生活实际与已有概念思考问题。

学生的问题，主要研究指导学生用“什么是”“有什么用”模式表述问题。

（3）猜想

指对问题结果或现象本质的预设。

主要研究指导学生建立课堂与生活、问题与现象、现象与本质之间的联系。

（4）实验

指设计对比实验，即变量及定量选择。

选择变量及定量，主要研究指导学生观察材料、思考问题，明确对比的要点。

（5）结论

指研究结束后形成的科学概念。

主要研究指导学生结合观察、问题、猜想和实验活动，思考实验现象，分析实验数据，从而归纳、概括问题的本质，并用自己的话进行表达。

二、研究内容

以探究活动为研究核心，主要围绕“观察现象，提出问题——猜想原因，设计实验——实验验证，得出结论——反思回顾，拓展延伸”环节及以下核心问题展开研究：

(1）如何针对不同年龄阶段培养观察力。

(2）如何有效引导学生提出问题。

(3）如何引导学生进行有根据的猜想。

(4）如何帮助学生设计简单的对比实验。

(5）如何指导学生分析实验数据，总结、概括结论。

三、研究假设

(1）不同年龄阶段学生的观察力发展呈现不同特点，教师根据同一阶段的特点，依照观察的三个步骤进行培养，将有效提高学生的观察能力。

(2）提出更多问题应基于学生的主动思考，有效提出问题应源于情景创设和较长时间的训练，这将促进学生对事物认识发展的思维能力的提高。

(3）猜想源于学生的前概念及情景创设后对问题的思考，所以通过类比、归纳、构造、联想等方法可以逐步引导学生进行猜想，从而发展学生的预设能力及实事求是的科学研究态度。

(4）针对不同年龄阶段，实验设计难度会有所不同，从低年级做起，引导学生逐步深化认识，对比影响因素，通过长期培养，学生的设计能力和研究水平将不断提升。

(5）通过比较数据、现象的相同及不同之处，训练学生利用简洁的语言描述现象，思考现象背后的原理形成概念，将提高学生的总结概括能力。

(6）形成特色和较为成功、固定的科学课堂教学模式。

(7）教师通过研究，科研能力显著提升，科学教学效果显著增强，并且针对每一探究环节能够形成思考，形成解决策略，充分体现科学教学的时效性。

四、研究发现

1.教学模式

以问题引领，培养思维发展，形成以科学综合素养为主线的科学课程改革实验的教学模式，总结概括起来就是：观察现象，提出问题——猜想原因，设计实验——实验验证，得出结论——反思回顾，拓展延伸。

具体说来就是指课堂教学过程是在教师的启发和诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分的事实依据，学生由此产生质疑、提出问题，并结合已有的知识经验进行逐步深入的猜想，提出自己对问题的假设并通过小组合作思考解决问题的方法，通过实验、查找资料等方法，对比、比较、归纳、概括出自己对问题的初步答案，在通过辩证的反思和进一步的实验，形成对问题的最终解释，形成科学概念。

例如，五年级光学单元《光的折射》一课，以叉鱼为情境，引发学生思考“为什么叉不到鱼”，从而引出“光从空气进入水中发生了什么变化”这一问题。通过绘图猜想、设计实验、观察思考，初步得出光线偏折的结论，再通过更具有直观性的实验，发现光线向下偏折，原因是光的传播速度在两个介质中发生了变化，最后利用所学的知识解释、分析“为什么叉不到鱼”和“如何能叉到鱼”。

教师作为合作探究式教学模式的导师，其任务是调动学生的积极性，促使他们自己去获取知识，发展能力，做到自己能发现问题、提出问题、分析问题、解决问题。探究式教学模式特别重视开发学生的智力，发展学生的创造性思维，培养学生的自学能力，力图通过合作探究引导学生学会学习，为终身学习和工作奠定基础。

2.教学实施

在每节科学课中，由情境引出问题，以问题引出思考，通过猜想、设计解决问题的方法最终得出结论，在不同年级段还有不同的尝试和思考。

(1）三至四年级——以学生为主导，充分发挥教师的指导作用

三、四年级学生刚刚接触科学课，并且很多知识和能力都非常欠缺，所以课堂策略是由教师提出问题，学生进行初步猜想；然后教师再提供资料，学生再次进行有依据的猜想；之后教师指导学生依据实验进行设计，思考解决问题的方法，并且出示设计好的记录单，指导学生填写；在进行实验时，首先由教师演示实验，之后学生再实验；最后，教师归纳学生的发现，指导学生概括出科学概念，解决课堂伊始问题。

(2）五至六年级——以学生为主体，充分发挥教师的辅助作用

五、六年级学生经过两年的学习与训练，对科学研究的方法和策略已经有了一定了解，所以课堂策略是教师为学生提供研究材料，学生进行观察，由此引出问题；再结合已有经验和思考提出自己对问题的猜想或假设；之后小组依据老师提供的材料设计实验和记录单讨论设计解决问题的方法；然后全班再讨论实验的可行性和科学性，形成较为有效的实验方案，各组进行实验并记录；之后各小组汇报发现，教师帮助整理，学生总结概括出初步结论；最后，依据结论解释问题，总结概况并深化结论。

3.探究教学案例

《种子与小苗》是“以探究为核心”的科学教学模式展开的课例。

第一，观察小苗,进行分类，引发问题、思考和猜想；

第二，观察、研究解剖种子，分析、组合材料，认识种子构造；

第三，联系种子与小苗，分析种子各部分作用，建立事物联系性，将结构与功能联系；

第四，观察、猜想双子叶种子的联系，建立双子叶种子概念。

4.“以探究为核心”的教学模式的注意事项

(1）探究方案精细化

“以探究为核心”的教学模式与科学探究存在许多差异。因科学探究具有计划性强、过程复杂、周期长等特点，故实施探究式教学时，教师应在内容、形式、设备、时空等方面做精心设计和准备，建立教学预案。

(2）探究情境生活化

探究的情境设计越贴近学生的生活实际和认知水平，学生的体验越深，感性认识越丰富，而探究的兴趣就越浓。

(3）探究过程活动化

探究过程是一个“看、听、说、做、思” 的综合训练，培养学生观察、动手和思维等能力的过程；是师生之间、生生之间合作交流的活动过程，

(4）探究主体学生化

学生是学习的主体，探究只是一种新兴的教学方式，故学生也是探究的主体。探究不能因探究课题的难度、探究过程的各种困难、探究时空的局限而削弱学生的主体地位，更不能由教师包办代替。

(5）探究环节侧重化

环节性探究教学与系统性探究教学相结合。如在“观察”“活动”“思考”等教学中可侧重“提出问题”或“建立假设”或“制订计划”等某个环节进行探究性教学。

(6）探究因果对应化

对学生提出众多的“现象、问题、假设、方案、结论”，既要及时肯定和分析“问题”“假设”与“结论”的开放性，又要理顺各“现象、问题、假设、方案”在因果关系上的对应性。

(7）探究问题细节化

教学的每个细节，都应渗透探究性的教学理念，实施细节性探究学习。如：笔者在教学调研中发现，针对“蚕豆种子是怎样萌发的”这一问题，在学生回答“蚕豆是先长出根的”时，教师及时提出“这是假设，还是结论？”“你是怎么知道的？”等问题，从探究的环节、方法等方面引导学生作细节性探究学习。

五、“以探究为核心”的科学教学模式的意义

新课程标准提出了“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”的三维目标。开展“以探究为核心”的教学模式，是践行课改教学新理念，达成三维目标的需要。

1.改变了教育观念

开展“以探究为核心”的教学模式，彻底改变了以往那种以“教师讲、学生听”为主的教学模式，从而转向“学生探究问题”。在“自主、合作、探究”的教学活动中，教师可利用学生积极、活跃而敏捷的思维，丰富的想象力和创造力，实现师生互动、教学相长。

2.培养了创新能力

传统的课堂教学也提倡培养学生的创新精神和实践能力，但其方式是间接的，效果是微小的。“以探究式为核心”的教学模式基于“以学生为主体、以问题为中心、以探究为手段”的教学方式，促使学生提出问题，收集材料，对问题进行探索、分析、研究，在实际探究中培养学生的科学态度、创新精神和实践能力。

3.转变了学习方式

通过“以探究为核心”的教学模式，学生对科学的思维方法有了更深层次的认识，学习方式也有明显的转变，主要表现为：

（1）从“被动学习”转变为“主动学习”

学生在“以探究为核心”的教学模式中发现了科学的趣味性、方法性和科学性，在体验活动成功的同时也发掘了自己的能力和特长，所以在学习中，表现得更有信心、有耐心、有恒心，能主动预习后续教学内容，并时常关心相关的科普知识、科技新闻及科学动态。

（2）从“机械学习”转变为“探究学习”

在“以探究为核心”的教学模式中，学生自主、独立地发现问题、提出问题，设计探究问题的方案，通过实验、操作、调查、搜集与处理信息，最后形成结论。尽管他们的探究是浅层的，但亲身体验了知识的整个探究过程，对所学知识的理解和印象十分深刻。

（3）从“个体学习”转变为“合作学习”

传统教学中，因受应试教育和竞争意识的影响，学生的学习行为有一定的个体性、排他性倾向。随着教育机制的改革和教育形势的发展，普遍倡导“以探究为核心”的教学模式。探究小组为了共同完成学习任务，既有明确的责任分工，又有和谐的团结协作、相互交流和切磋、分享资源，体现出团队精神。探究小组中的每一个成员，既获得了知识和技能，又有情感与态度的发展，形成“合作、交流、共享”的学习习惯。