科学过程技能：概念、教学与测评

许春良

摘要科学过程技能是学习者在参与科学探究过程中所从事的具体行为或是所采取的相应的行为方式。围绕课程标准而开发的科学教材，其目的在于将科学过程技能以较为集中的方式通过“科学、技术、社会与环境”的整合加以实现。理想的科学过程技能教学应当是分散与集中互补性地展开，对学生科学过程技能方面的评量方式展开研究与探讨。

关键词 科学过程技能 科学探究 课程教学

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.027

Scientific Process Skills： Concept， Teaching and Evaluation

XU Chunliang

（Wuxi Dongbeitang Experimental Primary School， Wuxi， Jiangsu 214191）

Abstract： Scientific process skills are the specific behavior or corresponding behavior adopted by learners in the process of participating in scientific inquiry. The purpose of science teaching materials developed around cur？ riculum standards is to realize the scientific process skills in a more centralized way through the integration of"science， technology， society and environment". The ideal teaching of scientific process skills should be decen？ tralized and centralized， and the evaluation methods of students’ scientific process skills should be studied and discussed.

Keywords： scientific process skills； scientific inquiry； course teaching

《義务教育小学科学课程标准》（以下简称课程标准）指出：科学学习要以探究为核心，科学探究不仅是学生进行科学学习的重要方式，同时也是科学学习的目标。相应的，科学探究的“过程技能”这个词也开始进入人们的视野，从课程标准解读到教材编写，从教学实施到效果测评，都无一例外地将“过程技能”作为重要的内容列入其中。什么是科学过程技能？如何在教学中培养学生的科学过程技能？怎样测评学生的学习效果？这些问题常常困惑着我们。

科学过程技能的概念

对于什么是科学过程技能，说法比较一致，都认为其指学习者在参与科学探究活动中所做的具体行为或相应的行为方式。如有学者提出：在从事科学性的探究活动中，为了确保所获得信息准确地如现象所显示、为了使归纳与推理所得的想法不流于偏颇或曲解，必须在观察或度量的技术上有要求、在演绎推理的思维上有规范。这些执行探究的能力即称为科学过程技能。美国学者多丽丝·阿什曾这样表述：当学习者以一种科学的方式与自然界相互作用时，他们会发现自己不知不觉地进行观察、提问、假说、预言、调查、解释及交流等一系列活动。这些活动即称为科学过程技能。由此可见，科学过程技能所表述的都是学习者在参与科学探究过程中所从事的具体行为或是所采取的相应的行为方式。

课程标准对科学探究目标从两个层面进行了阐述。一是阐述了科学探究总目标，主要是让学生了解科学探究是获取科学知识的主要途径，是通过多种方法寻找证据、运用创造性思维和逻辑推理解决问题，并通过评价与交流等方式达成共识的过程。二是阐述了不同学段的科学探究分目标，主要是从提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价这八个要素来描述科学探究在各个不同学段的具体目标。

综上所述，人们对于“什么是科学探究的过程技能”在认识上并无实质性的差异，若有之，亦属于表述角度的侧重有所偏倚。目前国内也出现了多套围绕课程标准而开发的科学教材，它们在科学过程技能的安排方面都有较为独特的设计考虑。例如展开专项主题单元设计，其目的就在于将科学过程技能以较为集中的方式通过“科学、技术、社会与环境”的整合加以实现。

科学过程技能的教学

科学过程技能和“科学知识”“科学态度”“科学、技术、社会与环境”一样，都被列入为学生所应掌握的内容，由于它伴随于其他各项学习内容之中，直接影响到科学学习的最终效果，因此，科学过程技能的教学要特别引起教师的重视。如何有效地培养学生的科学过程技能，以下两点建议仅供参考。

1.操作与思维共存

科学过程技能按照内在的或者外显的活动来划分的话，可以分为两大类：一是以内在心智运作来归理，如回忆、辨识、分析、比较、评估、推断、概括、综合等，可称其为思考技能；一是以外显行为来归理，如观察、测量、分类、排序、设计、建立模型等，可称其为操作技能。但在实际教学中，我们总是自觉或者不自觉地更侧重于对学生操作技能的训练，削减了心智技能的成分。

以“观察”为例，课程标准中的具体内容是：能用各种感官直接感知自然事物并用语言或图画描述所观察的事物的形态特征，能用简单的工具（放大镜、显微镜等）对物体进行较细致的观察，并能用图和文字表达。

看上去上述要求对于教师和学生来讲不难实现，教师提供一定的物体和工具，对学生进行必要的观察方法的指导，组织学生开展观察活动就能够达成了。但细细想一下，这个要求对于六年级的学生来讲似乎偏低了一些。为什么？原因就在于，教师组织的这种观察技能的教学是一种观察目标已经被明确无疑的行为，它缺乏学生对观察目标的自主选择，缺乏学生思考的成分。其实学生的观察能力是逐步发展的。第一个层次是运用感官辨别事物的特征，简单地说就是用单一或多种感官，直接或者间接地进行观察；第二个层次，能够依据时间顺序或者空间位置的不同来观察事物的变化；第三个层次是能够依据对某种概念的认知，有目的、有计划地进行观察。所以，我们期待的是这样的观察技能的训练：学生应该明确教师布置的观察任务，并对当前自己拥有的观察条件有所认识，然后决定自己该怎样进行观察，重点放在何处，可能会遇到什么困难，如何克服，等等。这样的观察就不仅仅是一种技能，而且是一种观察能力，一种带有思维活动参与的操作能力。当然这种训练应当按照从简单到复杂，从易到难的顺序进行，不可能一蹴而就。一开始教师可能在技术层面上的指导多一些，但随着教学活动的深入，就要有意识地培养学生思辨性地进行操作，否则，学生的科学过程技能将变得生硬僵化。

2.分散与集中互补

每一种过程技能都有各自的特点，它们依照从简单低级向复杂高级的逻辑顺序排列，其顺序为：观察—交流—估计—测量—搜集数据—分类—推断—预测—制作模型—解释数据—制作图表—假设—控制变量—下操作性定义—探究。这些过程技能与学生的年龄段相适应。但问题是小学生的科学探究活动过程很短，有时研究的问题比较粗浅，那么再强调一个个步骤的依序进行就不切实际或者不可能。在这种情况下仍然坚持分散进行过程技能的训练也就不太现实了。

有人打过这样一个比方：学习骑自行车，不能够今天专门学习踩踏板，明天学习操纵车把，后天练习刹车的使用，这样的话是对学习骑自行车是没有多大益处的。对于这项任务而言，“协调”的动作才是最重要的。在整体的活动中，虽然从解析的角度来看需要各项技能，可是在心态上，是为了解决整个问题而努力的，什么情况下会运用观察、什么情况下会运用推断，其实是随机应变的、瞬息决定的。因此，有学者认为，关于培养科学过程技能的教学，其实就是促成学生从事科学性探究活动的方法，整个活动是整体性的，而不是分项的。

“观察与测量”是学生需要掌握的一项最基本的科学探究过程技能。很多教师对此产生片面理解，以为需要在这一内容中全部进行“观察与测量”的技能訓练，没有从更高的站位思考这一编排设计的根本意图，即一学期所着重训练的过程技能是“观察与测量”，而不是集中在这一两篇课文之内。事实上也没有哪一位教师用40分钟时间来单一训练学生如何使用尺子、放大镜或量杯，他们往往更倾向于设计某个具体的活动内容来达成该项技能的课程目标。如在“全国小学科学教育改革与发展研讨会”上，特级教师曾宝俊设计的《一炷香燃烧多长时间》一课，就将观察、测量、计算、预测、制订计划、实验等过程技能很好地融合在一起。所以，理想的科学过程技能教学应当是分散与集中互补性地展开，从早期就着手培养学生掌握所有的过程技能，这一点相当重要。

科学过程技能的测评

尽管教师的教学水平与学生的学习效果之间有很大的正相关，但由于测评依据的不同或采用了不恰当的评量方式，很有可能出现的一种情形是：一位教师看起来很会教学生，课堂气氛热烈高涨，但是没有教会学生任何东西。一个比较迫切的问题是：目前关注比较多的往往是对科学教师的教学状况，而非学生的学习结果，更不用说关注学生的科学过程技能方面的发展了。课程标准的基本理念指出，评价既要关注学生学习的结果，更要关注他们学习的过程。此处的学习过程，亦可理解为科学探究活动中的过程技能。因此，我们有必要对学生科学过程技能方面的评量方式展开研究与探讨。

1.分项式测评

这种测评方式是把科学过程技能解析之后，分项去测评，它可以针对各项过程技能的特质去设计题目，目的性强，易于操作。如某学者设计的两道测评题。

题1：经验与通则的应用（内插法预测）

以下是数枚鸟蛋的大小（图中约为实际的一半）及其孵化小鸟所需的天数，其中有一枚野外发现的不知名野鸟的蛋。请你估计这枚蛋孵化出小鸟所需的天数。

□30天以上□约19～30天□约14～19天□约13～14天□约13天以下

题2：能采用适当的单位及等效的工具来做度量并做出估计

这是一张图片，你能告诉我这个塔大约高多少米？你是根据什么来推算的？

2.体系式测评

体系式测评可以系统地评估学生在科学探究学习中对科学知识概念的理解力、自行探究科学的能力、对科学探究过程的认识力以及对探究的理解。

作为一个相对完整的评价体系，“科学学习评价表”“科学日记”“科学奖章”在这一体系中各自发挥着不可或缺的作用。其中，“科学学习评价表”是这一评价体系的指标系统，它列举出了在一个学期的科学学习过程中必须完成的各项基本任务；“科学日记”是实施评价任务的主要载体，它以图形或文字的形式直接反映着学生的科学探究活动历程；“科学奖章”作为一种评价激励手段，它以奖章的形式对学生所取得的成绩予以肯定。

3.专题式测评

专题式测评是指让学生围绕某一主题展开相关的探究活动，对其在活动过程中的表现和结果进行测评。

下表中是适合三、四年级学生使用的“好玩的听诊器”专题活动，其涉及多项科学过程技能。“好玩的听诊器”中的科学过程技能