科学认识论视角下小学科学探究及教学策略研究

陈汝婷

科学探究作为人们探索和了解自然、获得知识的重要方法，在实际教学中被倡导和重视，但实际教学中不少教师对科学探究的认识不清晰，导致课堂中的探究教学过于形式化，忽视了学生的内在体验和思维发展。教师要分析科学认识过程与学生认识过程，重新厘清科学探究各个环节以及它们之间的关系，并结合认识的流程为探究教学提供有效策略。

科学探究的过程与科学认识过程具有内在统一性

1.科学家的科学认识过程与学生的科学认识过程是相似的

科学认识是人类认识中的一种系统的、典型的、高级的认识形式，科学认识的任务是正确反映自然界的本质和规律。科学认识起源于人类对自然界的客观事物的疑问，即事物的自然存在及发展变化的本真状态到底是什么。为了掌握客观事实，科学家们通过观察与实验获取反映客体的信息，并利用科学工具描述客体信息获得科学事实;再将得到的科学事实通过思维加工（归纳、演绎、类比等科学方法）纳入科学认识的系统以产生科学认识;最后用实证检验、综合和分析的方法使得科学认识更加精确和完整，从而形成科学理论。由于得到的科学理论是对客观世界反映的归纳和总结，不可避免地出现难以解释的困难和麻烦，一旦出现科学危机便需要通过革命对科学认识成果重新认识，如此循环往复，推动科学的发展。

学生的科学学习过程是一个不断发展的科学认识过程，重演人类科学认识过程，具有重演律特征，即重复科学家认识过程中成功的关键之处，经历类似科学家的认识过程。虽然小学生的思维发展与认知有局限性，难以达到科学家的广度与深度，但两者的认识都是对未知领域进行探索的过程，是相似的。

2.学生的科学认识过程决定了科学探究教学的过程

从实践角度看，学生的认识过程起始于对客观事实中的问题的提出，并终止于问题的解答，以问题、求解、答案、检验作为科学认识发生的几个关键环节，形成科学认识发生程序的一般模式：问题—求解—答案—检验。从科学认识发生一般模式中可梳理认识流程：客观事实引起疑问、形成问题（问题）;采用技术手段、设计流程，将客观事实转化为科学事实（求解）;对科学事实进行思维加工，形成科学认识（答案）;对科学认识的证实或修正，得出统一的认识（检验）。学生的科学认识流程决定了科学探究教学的流程，科学认识过程与探究教学各环节之间的联系如下图所示。

科学认识论指导下的探究教学策略

课堂中的探究教学过程应该遵循学生认识的四个流程：问题—求解—答案—检验，但由于小学生的知识积累、生活经验、思维发展等不足，往往在探究中需要教师给予一定指导。笔者认为教师在探究活动中发挥着主导作用，需要能够清晰地把握学生的认识规律，运用适当的教学策略指导学生进行探究活动，帮助学生获得知识与技能，培养科学精神和科学态度。那么，有效的探究教学策略显得尤为重要。

1.提供客观事实，帮助学生发现探究的问题

问题的提出是科学探究过程的起点，学生的问题源于对事物的好奇、疑惑或与学生前概念产生冲突的疑惑，在教学过程中引导学生提出问题是有效开展探究教学的关键。教师要提供良好的问题情境，良好的问题情境能够直接反映客观事实并且影响学生提出问题的情况。因此，创建的问题情境必须有针对性，能与探究内容直接相关，可帮助学生自主发现问题并提出问题。

例如，执教“声音的变化”内容时，教师可以创建音乐盛宴这样的情境，邀请学生用自己带来的乐器演奏歌曲，在演奏过程中教师请出他们在音乐课上熟知的力度记号，并让学生通过演奏表现出这些力度符号的含义，便会产生强弱不同的声音。演奏结束后让学生回忆刚才乐器的声音是如何发生变化的？为什么会发生这样的变化？在这样的情境中，学生能自然而然地发现需要探究的问题——声音的强弱、声音的高低与什么因素有关。探究的问题往往不是教师直接提供，而是通过创造真实的情境给学生，帮助学生在客观事实中发现感兴趣的问题，并激发起探究的内部动机，整个教学过程便能顺利地从课堂引入过渡到探究的环节。

2.指导实验的方法，帮助学生获得科学事实

探究的过程实际上是对客观事实进行进一步加工处理的过程，学生有了探究的问题后，会根据自己已有知识经验对事物现象产生原因或变化关系进行猜测，最终形成假设，而探究的方案提出与实施是为了获取反映客观事实的科学事实。那么，应该选取什么方法以及怎样设计方案来处理客观事实，是学生应该考虑的问题。在教学过程中，教师应该指导学生如何选择正确的科学方法（观察、实验）来获得客观事实，明确观察与实验等方法的特点及注意事项，让学生知道验证假设需要什么样的条件、该怎么做等问题，明确实施方案的过程需要收集足够的证据，来对假设进行证实与证伪。

例如，执教“空气的性质”内容时，关于空气是否有重量的探究，大部分学生在假设后，会结合已有的知识经验，采取用称的方法来称量一个塑料袋里空气的重量。由于一个塑料袋里的空气太轻，称量这种方法往往在实践过程中是不可行的，而通过比较的方式来判断空气是否有重量这种方法显得更合适。教师只需要出示简易天平讲解其作用和使用方法，供学生参考并让学生通过画图的方法记录自己的实验过程，学生便能够利用简易天平设计出可执行的方案：一是取相同的气球放在简易天平两侧，调节天平到水平位置，取下其中一个气球充足气，放回原来的位置，观察天平有什么变化;二是取两个充气大小相等的气球放置天平两侧，调节天平到水平位置，将其中一个气球放气，观察天平有什么变化。学生往往并不是没有设计方案和验证实验的能力，而是在科学方法的运用上存在不足，教师在教学上应该注重培养学生的设计与计划考虑全面的意识，引导学生利用各种感官进行观察，并鼓励学生使用多种方法来记录观察的结果，帮助他们将客观事实转化为科学事实。

3.搭建“脚手架”，帮助学生从科学事实中获得科学认识

在科学事实的基础上加工与组合到形成初步的科学认识的过程中，少不了运用思维方法。小学科学教学中常用的思维加工方法有对比、控制变量、归纳、演绎、类比等，教学中教师应该遵循每种思维方法的特点，结合课程内容有效地贯穿思维方法的运用，同时搭建“脚手架”帮助学生获得分析原因和发现规律的依据。

例如，执教“空气占据空间”内容时，教师要引导学生得出空气占据空间这一结论，需要准备足够的实验素材，如“塑料袋套空气”“气球充气”“杯子垂直插入水中杯子里的纸团不湿”等实验让学生获得了足够的例证，最终才能归纳得出一般性结论。

4.营造乐于分享、善于表达的氛围，促进学生获得统一的认识

科学认识在得到大家的承认、理解和认同后才会上升为统一的认识，而科学认识具有主观性，需要经过反复的检验，可能会对原有结论的证实、对原有结论颠覆性的反驳或在原有结论的基础上提出新的理论，而这些可能都基于表达与交流。在科学的课堂中同样如此，我们无法判定个人或小组的认识与观察的事实是否一致，就需要在全班表達、交流与讨论。在探究教学中，教师更应该为学生营造分享、表达的氛围，可以在探究实验结束后组织汇报交流环节，让学生敢于把自己探究的内容、过程和结果表达出来，把观点提供给对方，最终达成统一的认识。

首都师范大学初等教育学院（100048）