像科学家一样做科学

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  2013年公布的美国新一代科学教育标准(NGSS),提出了“科学实践”,它的全称是“科学和工程实践”。该标准强调了科学课程构建的三个维度和8个实践类型。中央教科所郁波(2014)将“科学实践”解释为,学生应该像科学家了解、认识自然世界的过程那样来学习科学。从教学的层面上可以具体理解为,学生需要通过实践进行核心概念的有效学习,这种实践应该与科学家的研究更为相似。
  笔者认为“科学实践”作为一种新的教学理念的提出,对当下小学科学课堂的意义在于,甄别什么样的探究才是符合科学本质的探究。科学家的研究核心点于自我引导——自己发现问题,自己解决问题,在此过程中,有高水平思维的大量参与。我们可以用这个标准审视当下的科学课。
  教科版小学科学六下年级第二单元第四课《小苏打和白醋的变化》,目前上课的常用模式是,教师先讲清楚实验要求和步骤,然后学生进行实验,并做好观察记录,最后交流。但由于此课后半个实验要进行气体检测,教师会把大量的精力花在气体如何检测上。这样的教学方式,存在以下几个主要问题:
  一是不符合探究的要求。在未实验之前,就详细讲述气体检测的方法,不就是告诉学生这个实验会产生气体吗?实验未做,结果先知,这样会导致学生的关注点集中在气体上,而忽视“我要干什么”,使得目标偏离或缺失。
  二是造成學生关注点混乱。在这个实验中,老师要求学生既要关注白醋和小苏打的变化,又要关注气体检测,导致小组内组员的关注点混乱,争执不下,依据都是“老师让我们这样做的”。从本单元的单元目标上看,气体检测非本单元的重点,重点是关注化学变化伴随的现象,但由于教师的行为造成喧宾夺主。
  三是学生高水平思维被限制。学生的实验是教师规定的实验,学生被要求按照教师的步骤进行,才能成功实验。这训练的是学生在执行既定步骤的思维,这种行为的训练类似于把一个零件按照要求装好,这显然是不符合科学教学培养学生创新精神和实践能力的本质追求。
  如何破解这一难题?笔者经过两年多的实验,提出了“活动一研讨学习一再活动”的教学模式,取得了很好的效果。表1是这一教学模式的应用案例。
  表1:“活动-研讨学习-再活动”在《小苏打和白醋的变化》中的实施
  这种教学模式最大的特点是,前后学生进行类似相同的实验,所用的器材几乎是一样的,但对于学生来说,两次实验活动的内涵和发展意义是完全不同的。
  一是学生知道自己要做什么。前后进行两次实验活动,学生会自我修正,自我提升,自己知道自己研究的目的,不断反思,逐渐清晰。第一次实验,学生是没有经验的,需要冒一定的风险,学生在发现现象的同时,产生很多问题:在这个实验活动中,绝大部分的学生会认为自己操作得不如意;由于学生的个体差异,关注的细节不尽相同,在交流中学生互相学习,引发自我实验修正的想法,交流启发了一些学生新的尝试;在第一次实验的基础上,学生获得了经验,在交流中会意识到自己实验中的欠缺,知道“我该怎么做”。
  二是更符合科学家的操作。科学家会对一个实验反复进行,直到关注点消失。设想科学家在探索两种物质混合时,在第一次实验中就会去进行气体检测吗?肯定不会,因为他关注的点不在气体上,而是在物质是否会发生变化,或是有什么现象产生。这个过程是由浅入深,由试探性变成针对性的过程,更类似于科学家的探究。
  三是学生高水平思维的发展。这是这种课堂教学模式能被应用的最为核心的理由。前后两次实验虽为同一实验,但两次实验中学生的思维水平是不一样的。如果说前一次的实验是带着风险进行的,那么第二次学生就会带着目标,凭着经验调整自己的实验。学生会自信这个实验是可控的,我能完成的。这时学生的思维不是单一的低水平思维,而是自己设计自己的实验,这需要全面地思考实验中的每一个细节,知道每一个步骤的操作要点,甚至要对新突发事件做出比较准确的决策。这种思维更类似一个工程师在进行一项工程时的思考,这种思维与在执行教师实验步骤的操作时是完全不同的,这就是我们的科学课提倡的“科学思维”。
  “活动—研讨学习一再活动”这种教学模式最大的优点在于促进学生思考,学生的高水平思维能得到参与训练,这是符合科学本质的核心点。但科学教学的课堂千变万化,类型众多,教师不能僵化地选用一种或几种模式,要根据学生、教师、教学内容的实际,科学确定。
  [作者单位:绍兴市上虞区城东小学 浙江]
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