在探究活动中培养学生的科学素养
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作者: 林忠
[摘 要] 小学阶段的《科学》课程是义务教育阶段的一门重要的基础学科，主要学习方式是观察和实验，只有通过教师实验前的有效引导，才能加强学生实验操作规范。只有通过学生亲历探究获取知识、才能培养学生的科学兴趣和科学态度。也只有一步步地引导学生去探究，去发现，才会不断地积累和提高学生的科学素养。
[关键词] 探究活动 科学素养
小学阶段的《科学》课程是义务教育阶段的一门重要的基础学科，担负着向学生进行科学启蒙教育的任务。在科学教学过程中，为让学生在探究中体验到实验探究成功的乐趣，教师就得积极引导，一般应掌握由简单到复杂、由教师扶着走到逐步放开、由模仿到半独立再到独立的过程逐步进行，并使他们的探究活动深入有效，从中获得自信，形成正确的思维方法，不断提升学生的科学素养。
一、有效指导制订探究活动方案，培养学生科学素养
在探究活动中，为了进行有效探究，就需要有一个正确的方向。那么，完善的“探究活动方案”为进一步实施探究活动奠定良好的基础，动手实验探究则是学生获取“科学三维目标”的重要途径。科学探究作为一种认知活动，它有一定的活动程序或阶段。虽然科学包括许多不同学科门类，其研究问题的方式、途径和手段也各不相同，但是无论哪一类科学研究，从问题的发现到问题的解决，都要经历了发现问题、建立假设、制定研究方案、验证假设、得出结论等类似的活动过程或阶段。小学生的科学探究活动也不例外。因此，科学教师对每一次实验探究活动都要精心组织，合理安排，特别要耐心引导学生制定探究活动方案，确保课堂四十分钟实验探究取得良好的效果。
在平时科学课听课或看课过程中，我们经常发现这样的课堂：学生上课组织纪律性差，实验的操作过程不规范或不严谨，实验目的不明确，实验的成功率很低，学生表达和交流的过程草草收场等现象。如果深究其原因是很多的，但是我认为其中一个重要的原因就是教师和学生没有正确认识“制订探究活动方案”在实验教学中的重要性，从而忽视探究活动方案的制订。那么，怎样引导学生“制订探究活动方案”？ 我认为在引导学生制订探究活动方案时，应解决三个方面的问题：首先是弄清 “探究什么”、其次是“用什么进行探究”、最后是“怎么进行探究”。在“探究什么”这个环节上教师主要引导学生了解实验的目的，要研究的问题或猜测的问题。在“用什么进行探究”这个环节中，教师主要引导学生选择实验所需要的材料和工具，确定实验材料，为下一步实验探究做好充分的准备。而 “怎么进行探究”这个环节，教师要引导学生制定出包括实验的自变量和其他变量的控制、具体的实验步骤、如何进行实验记录等等，这部分比“探究什么”更具体，还要制订出包括实验过程中小组合作、安全等要注意的方面。
在实际教学中，学生要能制定出合理的探究活动方案并不是一蹴而就的，刚开始制定探究活动方案时，学生往往会出现以下失误：探究活动方案脱离实际，不具备可行性；实验措施不当，不具备实效性；实验步骤缺乏，不具备时间性等等。这就需要我们教师从三年级起逐渐地去指导学生规范地设计实验方案，进而规范实验操作，提高实验探究的实效。
例如三年级科学《了解土壤》一课，在引导学生开展“比较沙土、黏土、壤土的渗水性”实验时，我提供探究活动方案的表格，让学生口头进行设计。
对于三年级的学生来说，不需要让他们填写，经常用这种表格，用口头计划的形式体现，充分发挥师生交流的作用，这样学生遇到问题就会潜移默化地用这种模式去设计探究活动方案了。五、六年级学生，在探究实验活动前，教师可以指导学生动笔写一些简单的实验方案。如种子发芽实验，磁铁磁力大小与什么因素有关等等。教学时，教师还可以提供探究活动方案的设计表格，降低学生设计的难度。但在学生汇报实验方案后，要让他们修正与完善自己的设计，要让学生明白实验方案不是一次就能完成的。因此，教师要引导学生按步骤制订书面的探究方案，强调制订探究方案的规范，逐步训练学生制订书面的探究方案、要求。同时，教师还应通过多次类似的训练，使学生形成一定的模式，并体会到书面探究方案的好处是有利于自己思维的整理，让自己对实验过程一目了然，具有很强的操作性。
总之，在实验探究中指导学生制定探究方案，教师应根据学生认知特点、实验的难易程度、学生的已有水平，灵活选择制定探究活动方案的形式，依照循序渐进的原则，充分发挥教师在学生制定实验计划过程中的有效指导作用，培养学生的科学素养。
二、让学生亲历探究的过程，提升学生科学素养
教育心理学告诉我们，兴趣是一种特殊的意识倾向，是动机产生的重要主观原因，是促进学生学习的一种催化剂。传统自然教学由教师直接操纵，教师为学生指路过多，统得太死，放得不够，学生学习兴趣不高。新课程强调以学生参与的丰富多彩的活动为主要教学形式，培养学生的科学素养。作为小学科学教师，要培养学生学习科学的兴趣，使学生带着兴趣去观察实验，从而由感性认识上升为理性认识，达到科学的学习效果。
1、让学生亲历观察过程
在人的心灵深处，每个人都有好奇心，都有一种根深蒂固的需要，都希望自己是一个发现者、研究者、探索者。在学生的精神世界中，这种需要尤其强烈。可是，学生在学习过程中往往不知该如何去发现，这时就需要教师去引导、去帮助，提醒学生动用一切感觉器官去全面观察事物。
在教学《花的构造》一课时，学生往往被花的颜色所吸引，面对花的构造不去留心，我就预先提出问题：（１）花由哪几个部分组成；（２）花有几种类型；（３）花瓣是什么形状等。带学生到美丽的大自然中去，观察各类花的颜色、形状、大小，动手解剖各类花，探究花的构造。由于学生置身在大自然中，又有明确的观察方向，他们很快知道了花由哪几部分构成，哪些是完全花，哪些是不完全花，花瓣是什么形状。学生在积极开展探究活动，既培养了兴趣，又理解了有关概念的实质。同时，观察、思维能力又得到提高。探究的前提是自由，不自由就无法展开自主的探究活动。科学课就得大胆放手让学生自行探知，自主选择探究内容，自主选择探究方式，做学习的主人。
2、让学生亲历动手过程
在小学科学探究过程中，要想提高探究活动的效率，除了给学生足够的探索时间，明确操作步骤、方法外，教师还要挖掘材料的结构内涵，对实验操作进行人为的、艺术性的控制和干预，组织有梯度的探究过程。因为，有结构的实验材料可以使学生的认识由浅入深层层推进，概念由表及里不断加深。如果没有组织有梯度的探究过程也难达到这一目标。
如在科学《建桥梁》教学时，我先引导学生做“控制纸的厚度与抗弯曲能力大小”的探究活动，通过在不同厚度的纸上摆放硬币、垫圈或其它重物，比较不同厚度的纸抗弯曲的能力，收集有效数据，并运用图表分析整理数据，让学生认识到随着纸的厚度增加，纸抗弯曲的能力会显著提高。接着引导学生研讨长方形截面的横梁平放好还是立放好？这个探究活动是对第一个活动结论的应用，并通过观察大桥的构造以及与此相关的图片，让学生发现承重的横梁都是立着放的。接着引导学生解释横梁要立着安放的原因，最后指导学生设计木条承重实验来证明自己的理由，从而感受到横梁立着放比平着放抗弯曲能力强。
3、让学生亲历说的过程
学生为自己的科学猜测说明理由，是展示自己思维过程的一种有效方式，有可能学生的解释里蕴含着他们独特的想法，还可以培养他们的发散性思维。在《科学》的教学中，教师要鼓励学生围绕探究问题，根据以往的知识经验，大胆地说出自己的估计。猜想的过程，就是学生调动已有的知识经验，在观测前对事物的变化方向进行预测。在这过程中，教师不要粗暴地干预学生的假设，应当让他们充分发表自己的意见，他们才会在实验的过程中，有一种更加求实的精神，并渴望通过实验寻求答。例如，在进行《导体与绝缘体》的教学时，首先提出问题：我们周围的物体哪些是导体，哪些是绝缘体？并鼓励学生根据日常生活经验，说出自己的猜想，诸如：“塑料是绝缘体”“金属笔壳是导体”“水是导体”等等猜想，不是马上下结论，而是提示学生通过实验来了解最终的答案。科学课中有时往往一个错误的猜测，就能让学生进行思维的碰撞，使科学的探究活动推向新的一个高潮。
三、有意识提供结构性材料，提高学生科学素养
为了使学生进行有效科学的探究活动，我认为科学教学中那些能帮助学生揭示自然事物之间或自然现象之间的某种关系及规律的实验材料或科学事实材料，这些材料统称结构性材料。它既包括那些实验室常用的实验材料，也包括学生在探究活动中无法直接观测和了解的自然现象的科学事实材料，如录像，文字资料和其他多媒体资料等。
在科学课教学中，为了让学生更好地进行科学探究活动，教师在选择实验材料上，应尽量选取学生实际生活中周边的材料，这些“结构性材料”必须适合学生的认知水平，心理特点，以及课堂教学时有安全感的，能揭示本节科学课概念的，有吸引力的，适合学生开展自行探究的材料。因为这些材料来自学生身边，所以使用这些材料时，学生会感到亲切自然，感到科学研究并不是那么高不可攀的。如《水的浮力》教学，我不仅为学生准备了常用的实验材料：水槽、乒乓球、气球、木块、泡沫塑料、瓷片、小石头、钩码、皮筋等，还特意准备了弹簧秤、棉线、平衡尺和直尺，让学生探究物体在水中下沉时是否也受到水的浮力。在探究过程中，有的小组使用平衡尺探究，在平衡尺的两端用棉线各挂一个钩码，先让平衡尺平衡后，再让平衡尺一端的钩码没入水槽里的水中，这时平衡尺就会向没有没入水中的钩码那边倾斜，学生发现没入水中的钩码变轻了，说明它受到了水的浮力；有的小组利用弹簧秤和钩码实验，把钩码放入水中，弹簧秤的指针向上移了一点点，说明钩码在水中也变轻了，它受到了水的浮力；有的小组用皮筋和棉线绑住小石头，小石头没入水中后皮筋的长度变短了，说明小石头在水中也变轻了，它受到了水的浮力作用。学生们利用这些材料在动手操作过程中，不仅获取了知识，而且体验到了成功的喜悦，增强了探究活动的兴趣。
学生在有结构的探究材料帮助下，一步步地去探究，去发现，才会不断地由材料引发经历，再由经历形成科学素养。
参考文献：
[1]教育部：《科学（3-6年级）课程标准》.北京师范大学出版院社.2001.7，第1版.
[2]郝京华/《科学（3-6年级）课程标准（实验稿）解读》/ 湖北教育出版社.
[3]王守恒主编：《教育科学研究方法基础》，安徽大学出版社出版，2002年4月第一版.
[4]张红霞主编：《小学科学课程与教学》，高等教育出版社，2004.
[5]《科学课》，（湖北教育出版社）.
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