|
引用本文请注明： 邵锋星.科学方法教育：拓展科学学科育人价值的关键环节[J].基础教育课程,2020(10):64-68.   科学方法教育是科学学科育人价值得以拓展和实现的关键环节。只有通过明确而系统的训练，小学生才能够理解和掌握相关科学方法。小学科学课程教学中主要有在实验教学中实施科学方法教育、在概念教学中实施科学方法教育、在项目教学中实施科学方法教育等策略。  科学方法教育，如同科学教育的其他问题一样，总是随着人们对其认识的深入而不断发展。科学教育的研究和实践表明，人们重视科学方法，正是由于它在科学学科育人过程中具有不可替代的重要作用。自从新一轮科学课程改革把“科学探究”“过程与方法”作为课程目标以来，人们对科学方法教育予以了更多的关注。伽利略创造了实验方法、数学方法和分析方法三者结合的科学方法，自此人们一直把科学方法作为最基础的问题加以研究。但是，在科学教育领域，尤其在当前小学阶段的科学课程改革中，科学方法的教育价值、内容以及实施策略却总是得不到应有的重视。虽然不少教育工作者在这方面进行了研究，但我们还是应该清醒地认识到，科学教育的基本问题之一，即科学方法教育，依然没有得到较好的解决。  一、小学科学课程中科学方法教育的价值 科学史学家朱克曼曾经访问41名诺贝尔奖获得者，发现他们的成功最主要得益于从名师那里“学到一种发现科学真理的工作方法和思想方法”，而并不是“从老师那里获得实际知识”。1999年欧洲物理学会发表了题为“2000年后：未来的科学教育”的研究报告，对5至16岁学生的科学教育提出了十条建议，其中第六条为：科学课程要向学生提供关于科学思想和科学方法的认识。《美国国家科学教育标准》指出，“科学探究是学生在学习过程中利用科学方法进行决策”，“强调学生对科学方法和一般程序的体验和学习”。事实上，很多国家和地区在推进课程改革过程中，都把科学方法列为科学教育的目标之一。 学科知识是有层次、有结构的。具体到科学学科，外显层是相关科学事实、事实性知识等；中间层是潜藏在科学知识背后的科学方法和科学思维方式、过程；其内在的隐性层由情感、态度与价值观构成。学生在学习科学知识的过程中，科学方法起到重要的作用。首先，它引导学生如何提出问题，如何制订计划，如何搜集证据检验提出的想法等；其次，科学探究过程中需要引导学生进行分析、比较、综合、分类、推理、类比等思维活动，滋养学生的科学思维；再次，学生经历梳理、分析、运用、创造等探究过程，理解和掌握科学知识的深层结构和内在意义。换句话说，科学方法是“因”，科学知识是“果”，科学方法不仅是科学课程的内容，还是获取科学知识的手段，是理解科学知识的纲领，是运用科学知识的桥梁。从科学知识的结构来看，科学方法贯穿于整个科学知识领域，把不同层次的知识相互联系起来形成知识结构。从认知结构形成的角度来看，需要通过科学方法的参与，对知识进行加工、组织、系统化重建及运用等过程，原有的客观存在的知识结构才会转化为学生头脑中更加牢固清晰的新的认知结构，并进一步促进学生建构科学本质观，实现精神世界的突破与升华。可以说，科学方法教育是科学学科育人价值得以拓展和实现的关键环节。 作为一门基础性、综合性、实践性课程，小学科学承担着培育学生科学素养，为学生继续学习、未来成为合格公民和终身发展奠定良好基础的使命。教育部2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《小学科学课程标准》）指出，小学科学课程强调从儿童熟悉的日常生活出发，通过亲身经历动手动脑等实践活动，了解科学探究的具体方法和技能，理解基本的科学知识，发现和提出生活实际中的简单科学问题，并尝试用科学方法和科学知识予以解决，在实践中体验和积累认知世界的经验，提高科学能力，培养科学态度。科学方法既是与科学知识相平行的“知识”，也是获取科学知识的途径，是人们在认识、改造客观世界实践中总结出来的正确的行为方式和思维方式，毋庸置疑地成为小学科学课程的重要教育内容。 受传统教学观念影响，小学科学学科教学中依然普遍存在以现成的知识传递为目标追求，强调帮助学生获得结论性知识的教学形式。现代教育更关注怎样从知识传递转型为掌握科学方法、发展科学思维、提升科学素养、实现学科育人价值的过程。如果学生没有较好地掌握科学方法，那么，充其量只能说他们学过了科学课程，而并没有掌握这门学科。 二、小学科学课程中科学方法教育的内容 《小学科学课程标准》中分两个层面描述“科学探究目标”，包括“科学探究总目标”和“科学探究学段目标”。其中，“科学探究总目标”主要从科学探究的过程、方法和科学思维方法两个维度进行阐述。同时，围绕提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价等八个要素，描述了科学探究在小学低段、中段、高段分别应该达成的学段目标。显然，课程标准已经把科学方法列为科学课程的重要学习目标。 科学课程的教育内容整体上是由科学知识和科学方法两个方面组成的。《小学科学课程标准》把涉及物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域一共18个主要概念确定为科学知识的相关课程内容，数量清楚，内容和要求也一目了然。然而，课程标准中却没有直接描述科学方法的具体学习内容。以物质科学领域中“物体具有一定的特征，材料具有一定的性能”这一主要概念中的有关“混合与分离”的学习内容为例： 学习内容：利用物体的特征和材料的性能，把混合的物体分离。 学习目标：根据物体特征和材料性能，将两种混合在一起的物体分离开来，如分离铁屑和木屑、沙和糖等。 这一学习内容相对应的科学方法学习目标是什么？内容是什么？实施策略又是什么？教师在教学中是需要思考与关注这些问题的。 关于科学方法的分类，国内外相关研究有多种不同的观点。结合《小学科学课程标准》提出的“科学探究目标”和所涉及四个领域的课程内容，小学阶段科学方法教育的内容主要应该包括三类：实验方法、思维方法和数学方法。实验方法是基础，包括观察、测量、记录、画图像、分类、控制变量、搜集数据等，解决科学探究过程中具体操作的需要；思维方法是核心，包括分析、综合、比较、抽象、概况、推理等一系列思维活动，促进每一名学生积极思考；数学方法作为科学学习的语言和工具，对科学探究过程和搜集到的信息进行分析研究，并用数学形式表达出来。对于小学生来说，无论哪一类科学方法，都要通过明确而系统的训练，才能够理解和掌握。 三、小学科学课程中科学方法教育的实施策略 研究者普遍认为，解决科学方法教育薄弱问题的措施是科学方法的显性处理方式。也就是说，在科学教学中明确科学方法的名称，揭示科学方法的内涵，阐明科学方法的操作过程，让学生处于主动接受科学方法教育的状态。我们以相关研究共识为基础，结合小学生的身心特点和认知规律，积极探寻小学科学课程中科学方法教育的实施策略。 一是在实验教学中实施科学方法教育。观察实验是小学科学课程最基础、最重要的教学形式。实验教学的过程一般包括聚焦问题、设计方案、实验操作、数据整理分析、得出结论、交流反思等环节，每个环节都要通过科学方法得以实现。观察实验的过程既是认识的过程，也是学习和运用科学方法的过程，包含了大量科学方法教育的内容。 例如，《物质在水中溶解得快与慢》一课的教学设计： 1.提出两种以上可能影响物质在水中溶解速度的假设； 2.设计对比实验； 3.用文字或图画方法记录实验现象； 4.评价自己小组的研究方法和过程。 教师在实施上述实验教学过程中，显化和突出作出假设、设计方案、实验操作、变量控制、观察记录、反思评价等一系列科学方法的学习和训练过程，也顺理成章地达成了对科学知识的理解和掌握。 二是在概念教学中实施科学方法教育。科学概念一直是科学教育界关注的焦点问题之一。《美国国家科学教育标准》把“科学概念与过程”确定为重要的学习内容，《小学科学课程标准》也提出“理解科学概念”，都强调了对科学概念的理解学习。科学概念和科学方法是一种平行的、水乳交融的依存关系， 学生对每一个科学概念的理解都始终贯穿着科学方法的参与。换言之，只有使学生深切体会到科学方法在科学概念得出过程中的作用，科学概念才会真正被理解和掌握。 以生命科学领域的概念教学为例。这一内容的学习，是从认识植物和动物的身体组成、外部形态特征并进行简单的分类开始的，为生物多样性的概念奠定基础。到了中年级，通过养蚕、种植凤仙花等活动，学生可以认识生命个体从小到大的动态变化过程，建立有关发育的概念。其后，在认识了生物多样性和个体发育的基础上再探索环境对生物的影响。在这当中，对动植物身体组成的观察与比较不但是分类的基本依据，而且是研究动植物的发育和繁殖、结构与功能不可跨越的概念，而对发育和繁殖、结构和功能的研究必然会通向认识生物和环境的关系，并由此延伸到生物的演化。这样一步一步循序渐进的学习过程，逐步丰富和发展了生命科学领域的核心概念，并向学生提供了一个以科学方法认识自然界的基本框架。 科学概念的学习不仅与观察、记录、控制变量、搜集数据等实验方法密切相关，还与分析、判断、综合、推理等思维方法紧密联系，并且这两种科学方法常常交织在一起。科学教学过程中，科学概念作为一条主线，决定了教材的基本框架，也是教材内容的选择依据；而科学方法作为另一条主线，为概念教学提供基本的组织和支持，成为概念学习的根基。科学概念和科学方法协同发展的思想模型体现了当代科学教育的深刻内涵。 三是在项目教学中实施科学方法教育。项目学习倡导学生自己计划、运用已有知识经验，通过实践操作，在真实情境中解决实际问题。当前，越来越多教师积极尝试在小学科学课程中开展PBL和STEM项目的教学实践。 例如，《制作小杆秤》项目教学设计： 1.调查称重历史，了解不同材料、形式的杆秤； 2.设计小杆秤：画出图纸，选择材料， 标明数据； 3.按设计方案制作小杆秤； 4.测试小杆秤，理解小杆秤工作原理， 分析称重产生误差的原因，提出调整修改方案； 5.展示评价小杆秤。 在项目学习过程中，学生首先经历了提出问题、合作沟通、有创意的美感呈现、使用技术、表达交流等学习实践，这些方法是他们在平常的学习情境中较少遇到的；其次，一系列开放性、挑战性的问题从开始贯穿至最终，促使学生进行复杂的、策略性的思考，提升了思维的阶层水平；同时，多种科学方法的学习和运用指向科学、数学、艺术等跨学科知识，指向与学科本质有联系的核心概念，也促成了对知识的理解、整合和迁移运用。 在科学方法教育研究中，我们结合小学生的身心特点和认知规律，从“学科育人价值”取向上形成对科学方法教育价值和内容的新认识，提出小学阶段科学方法教育的实施策略，希望成为推进小学科学课程改革重要的理论和实践生长点。 |
|
|
来自： 大奔h1wmjlcm1r > 《科学教学》
