加拿大小学科学教育对我们的启示

中国”做中学”科学教育实验的积极推进者韦钰院士指出：实施探究式科学教育是教育改革的重要组成部分，是培养创新人才的重要途径。①从来自科学家的意见、来自教育理论的支持和来自学习科学的启示三个方面，都有力地说明了在小学和幼儿园阶段以探究的方式 学习科学的必要性。 探究式科学教育是新一轮课程改革积极倡导的理念。在我国新的《全日制义务教育科学(3~6年级)课程标准(实验稿)》(以下简称《课标》)中的基本理念部分已经明确提出：科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。 如何开展探究式科学教育呢？走进我国小学科学的课堂，不难发现，科学探究活动往往流于表面，活动不具有探究的基本性质。教师对教学目标的表述笼统空泛，面对知识既怕回到知识中心的老路上去，又不敢放弃。②面对学生的探究，虽然知道应该引导，却担心会影响学生的自主探究与学习，也不知道如何引导更适宜。在教学中仍存在着教师演示多、学生探究少的现象：教师演示—学生讨论理解一教师总结一学生记录要点；让学生们朗读课本上的“科学”，通过文字阅读和头脑中的想象来学习科学；做好答案让学生记忆和背诵。至于评价，更是教师感到困惑的问题。目前，很多学校对科学课没有评价，有评价的学校其主要评价方式是考查或统考，评价仍然是重视知识点，无法反映学生的学习过程。 以上种种现象使得探究活动流于表面而缺乏深刻性和有效性。在参与中国和加拿大两国政府部门合作进行的“加强中国西部基础教育能力项目”，开发《小学科学资源》的过程中，我们对探究式科学教育获得了许多新的认识。“加强中国西部基础教育能力项目”旨在推广以学生为中心的教学法(简称SCD，提高在职教师的教学水平，以增强项目实验区(新疆、四川、甘肃三省6县)的基础教育能力。项目首先采用SCI的方式对教师进行远程与面对面的培训，使教师通过自己的学习过程亲身感受和体验什么是SCI。为了让教师能够更好地运用SCI的方式进行课堂教学，该项目又相继开发了科学、英语、数学三个学科的远程教学资源，每一个学科的教学资源都包括一系列的教师学习活动和可用于课堂教学的资源。《小学科学资源》主要包括“探究式科学教育教师指南”和“四个主题资源”两大部分。教师通过学习活动，认识科学的本质、明晰科学探究的过程、学会组织学生在课堂上的科学探究活动。开发人员由中加双方组成，包括学科内容专家、远程教育专家、制作人员、科学教师，由加拿大阿尔伯塔省埃得蒙顿大学的小学科学教育专家罗威尔(Patricia M. Rowell)教授③领衔。笔者作为中方的内容专家之一，参与了《小学科学资源》开发的全过程。在这个过程中，笔者不断将加方专家的理论观点和实践策略与我国小学科学教育的现状相比较，获得了一些新的、引发我们深人思考的、对解决目前的困惑和问题具有重要启示作用的认知。在这里笔者仅就教学目的、探究过程和学习成果评价三个方面，与同行分享和交流。 一、关于教学目的 在加拿大工作期间，我们看到的教案和加方专家指导我们写的教案中，每节课的教学目的一般包括三部分：学生要学习的科学概念；学生要发展的探究能力；学生要获得的应用能力。学生要发展的探究能力主要包括：提出问题、预测与初步的解释、制定调查计划、搜集数据、使用证据形成解释评估证据、交流看法等。学生要获得的应用能力主要指学生将一节课中获得的科学概念运用于日常生活的能力。这两部分内容我们比较好理解和接受。最让我们印象深刻和受到触动的是加方专家对于科学概念的看法。 在进行小学科学教学改革的很长一段时间，直到今天，我国仍有许多小学科学教育的理论与实践工作者认为：经历探究过程比学习科学知识更重要。但加方的同行提示我们：那是对探究式科学教育的误解，这种观点在20世纪60年代很流行。事实上，学生对探究式科学认知过程的掌握不会、也不能脱离科学内容。学生总是从已知的东西，通过探究式过程获得对未知东西的认识。 在历史进程中，人们对自然事件和现象的发生作出了许多有效的解释，这种解释适用于各种不同的情况，将这些解释和观点总结起来就形成了科学概念。科学教育的主要目的之一就是给学生提供机会学习用证据来解释自然现象。当学生参与探究活动时，他们会在许多不同的情境中运用相同的观点和概念，这样，他们就开始逐步理解科学的核心概念。加方的专家强调：探究必须围绕着核心概念（key concept)展开。 二、关于探究过程 探究式科学教育大致包括以下基本环节和过程：（1）根据实际情景、观察到的现象和可以获得的信息，从儿童已有的知识、对问题的了解和已具有的科学概念(想法)出发，提出问题；(2)对问题的解答进行推测；(3)为证实推测而进行观察或设计实验；(4)收集证据和整理数据；(5)得出结论和进行交流；(6)提出新问题。在有些探究课题中，还鼓励学生将学到的科学知识与日常生活相联系。 (一)探究是儿童学习科学的主要方法，探究的每一个环节都有其特定的内涵 加方专家指出：探究是儿童科学学习的主要方法，但富有成效地学习科学需要运用各种方法和策略。这与《课标》中的提法基本一致。在实际教学中，既不可能对所有科学内容运用探究式方法进行教学，也没有这种必要。用一种方法学习所有的科学内容效率不高，而且 也会因为方法单一令学生厌烦。在实施探究式科学教育时，最关键的是要深刻理解和把握探究过程每一个环节的特定内涵。 在集中话题，提出问题阶段，主要是要引起学生对某一科学问题、事件或现象的关注，并了解学生的初始想法。重要的是教师要引导学生用适当的方式记录和展示这些初始想法，以便在活动之后进行对比和分析。 探索阶段主要是让学生接触相关的材料，通过自由的摆弄、熟悉和探索，作出尝试性的解释，并认识到他们需要更多的信息和数据，认识到进行一个系统的调查的必要性。 调查阶段主要包括制订调查计划、实施调查计划和记录数据三个部分。科学探究的主要特点之一就是通过收集数据来支持解释，根据所要收集的数据的性质，科学家进行不同种类的调查。因此也要给儿童提供机会，从事一系列有目的的调查。学生需要找出必要的信息来 检验假设和回答调查性问题，需要设计一个流程来收集必要的信息。学生需要发展以下相关的能力：(1)观 察：学生要能识别调查细节的相同点和不同点；(2)测量：学生要理解进行严谨、可证实测量的必要性，并具备相应的能力；(3)公平实验：找出将要变化的一个因素和其他保持不变的所有因素；(4)记录数据：绘制图表记录调查过程中的测量数据。  在解释阶段，主要是让调查中获得的信息发挥作用。一般来说，原始数据(数字表格)不能表现出数据的内在规律，学生很难认识到所收集数据的意义，应该教会学生如何使用不同的方法来展示数据，从而表现出其内在的规律。也就是说，测量和观察结果本身不能作为证据来进行解释，学生应该学会如何用数据作为论据支持或反驳对一事件或现象的解释。在不同的年级，根据不同探究内容的特点，在科学课上，学生常用的展示数据的策略包括柱状图、线图、标记图、地图、时间表、流程图、饼状图、维恩图、模型图等。加方专家强调，解释必须有论据的支持。  在反思阶段，主要是让学生评估证据。学生要分析和思考收集的数据是否可靠，数量是否充足。反思阶段 另一个重要的任务是用证据修改先前的解释，用新的证据形成有论据支持的解释，并将新的解释与初始想法作比较，从而改进自己的想法。  给学生提供机会交流调查活动的结果非常重要，书写和画图有助于学生将自己所做的事情和数据的意义联系起来。交流可以有口头和书面方式，实验报告、日志等都是常用的方式。加方专家还特别强调，如果有真正的听众而不是本班的同学和老师(如另一个班的学生、 父母、报刊编辑等) ，学生会在交流中发现更多的乐趣，并能学会根据实验发现的性质和听众的不同，选择适当的表述形式。 加方专家指出，在学校开设科学课的一个重要目的就是，让学生理解和参与到与管理自然环境相关的社区性问题中去。学生将科学和日常生活建立联系的能力包括以下4个方面： (1)意识到问题。学生能够意识到问题，提出使用科学方法来解决的问题。(2)找出争端 (争执)。学生能够意识到不同的人有不同的观点，并能够和科学解释发生关联。(3)作出决定。学生能够使用科学信息来为一个决定开展争辩。(4)采取行动。学生能够作出正确的行动，并愿意投人行动。 把握探究过程不同环节和阶段的特定内涵，才能避免探究活动流于形式，保证探究活动深入和富有成效。  (二)儿童的初始想法是科学探究的起点和基本前提 儿童很早就对自然现象有自己的想法，教师了解儿童对科学的初始想法非常重要。这是儿童科学探究的起点，是教师指导和引导儿童探究的前提和基础，正是考虑儿童的初始想法，教师才能更好地为每一个教学阶段设计指导活动和提出关键问题，从而对学生那些有误解的初始想法提出质疑和挑战。也只有教师充分地了解到儿童的初始想法，鼓励他们用适宜的方式表达出来、记录下来，并在探究活动结束时，引导他们将新的认识与初始想法相比较，才能促进儿童认识的主动建构和概念的发展。  探究式科学教学要求教师在学生现有的经验和知识的基础上进行拓展和修正一些已有的想法和概念。为此，教师必须了解儿童给课堂带来了哪些想法和概念。