科學探索內容的研究

王穎瑩

【摘要】從《科學探索者·電與磁》章節的科學探索內容入手，通過分析該教材科學探索內容的設置和安排，給出教材科學探索內容的特點，并討論科學探究在初中理科課堂教學中的應用。

【關鍵詞】《科學探索者》 科學探究 教材

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）04-0190-02

我國義務教育階段《科學》課程分為兩個部分，1-6年級《科學》（原為小學《自然》）和7-9年級《科學》。但作為一個人成長過程中受學校教育的程度看，小學和初中又該看成一個整體。因此，對于小學和初中來說，在課程設置和安排上，必須是統一的、連貫的。而我國在2011年修訂、出版的新的義務教育階段課程標準，課程和教學以一個整體考慮的。所以，研究中小學相關課程和教學的銜接問題對我國義務教育階段的教育和課程改革有著重要的意義。

目前我國的教材建設、學科教學實施仍處于摸索探討階段，研究國外教材建設的一些成功經驗將有助于我們提高認識。本文選擇美國具有代表性的研究性教材《科學探索者·電與磁》（以下簡稱《電與磁》）中與物理學科相關的科學探索內容進行研究。

“科學探索者”系列教材是美國最權威的研究性學習教材，全套共15冊，由浙江教育出版社出版發行。《電與磁》是該系列教材的其中一本。

1.《電與磁》的教材內容

該書內容分四章，分別為磁與電磁學、電荷與電流、電和磁做功、電子學。每章又分別有四節。全書在立足電磁學的基本概念和基本規律的基礎上，通過科學探索等系列活動，強調實踐能力的培養，注重科學與環境、社會和人文精神之間的結合，體現了現代教育教學理念。

該書的參考資料和附錄具體介紹了科學探索的步驟和實驗室的相關事宜，其中科學探索的內容更是設計的細致、完整，主要包括學科探索和跨學科探索。其中學科探索又包括貫穿整章的每章課題、課前思考和探索的探索、增進技能的專業技能訓練、鞏固與強化基礎概念的“試一試”、強化技能探索的“技能實驗室”、應用科學知識的“生活實驗室”。而跨學科探索則主要涉及科學與歷史、科學與社會和鏈接等內容。

2.章節科學探索內容及特點分析

該教材的編寫突出了探索性學習，每個章節科學探索內容的安排很好地體現了對學生科學探索能力及自主學習習慣的培養，且在科學探索的過程中，學生逐步建立概念，掌握概念間的規律，并將所學知識由理論向實際應用轉化，同時結合生活，從生活中引入，又為生活所用，充分提高學生學習科學的興趣，培養進行科學研究的能力，真正做到學以致用。

2.1探索的數量多

每章節的探索內容在數量上要比國內相關教材都多。從第一章至第四章每章分別設有13個探索內容，全書共52個。表1給出《電與磁》各章節科學探索內容的具體安排。

表1 《電與磁》各章節科學探索內容的具體安排

2.2分類合理、結構清晰

《電與磁》教材的科學探索分布均衡。每章都有一個貫穿整章的探索內容，章內每節內容又分別有一個以問題形式提出的探索內容，用來引入課題，引起學生的思考探索，從而引進新課教學。每章有二到三個專業技能訓練，分別對觀察、測量、總結、計算等具體技能進行專項練習。“試一試”內容通常一章有一至兩個，這類探索活動有助于概念的進一步學習。“技能實驗室”和“生活實驗室”兩部分共有八個探索內容，每章均為兩個。至于跨學科的探索內容，基本每章都有涉及。另外，在每章的復習題中，也有涉及相關的探索內容。

2.3探索活動難易適中

作為探究內容，安排的太難或太易，都會直接影響學生的探究結果，也會影響學生對科學課程的學習興趣。長期太易或太難，都會使該課程失去吸引力，并導致學生對該課程產生厭惡或是反感情緒。《電與磁》教材很好地避開了這一點，它在安排探索活動時，避開一些顯而易見的問題，而是以學生已有的知識為起點，做稍加深入和改進，從而考察學生對所學知識間的相互聯系，同時在舊知識的運用過程中產生認知沖突，然后開展相關探索，通過對探索的現象觀察，引發學生進一步思考和猜想，提出問題，進入新課學習。這種設計一開始就引起了學生的求知欲，對后面的教與學有很大的促進作用。

2.4探索內容涉及面廣

該教材對探索活動內容的安排，更是豐富多彩。包括：①對物體本質屬性的探索，如第一章第一節開篇就設置一個探索活動：磁體都有什么共性，要求學生通過觀察條形磁體和馬蹄形磁體吸附回形針的數量及磁體吸附的部位，通過畫出每塊磁體上吸附回形針的部位和數量之間的關系圖，進而通過思考“每塊磁體的什么部位吸附回形針數量最多？這兩塊磁體有什么相同點？”這兩個問題來得出磁體的共性。②對物理現象的再現和觀察，如第二章第一節“試一試”中關于電火花的活動，其目的就是讓學生通過動手來再現閃電現象。③簡易實驗儀器的制作，如在學完第三章第一節“電、磁和運動”后，就要求學生運用所學知識自己動手做電動機模型。④抽象物理過程的模擬顯現，如在第二章第二節“電路的測量”中，就用水管來模擬電流和電壓。

2.5建模頻繁出現

所謂建模，就是建立模型。從建模的途徑看，可分為兩種：一是將抽象事物具體化，比如用磁感線來模擬磁場；二是具體物體抽象化，比如說質點。在建模的過程中，我們可以將復雜難懂的物理現象或規律轉化為簡潔易懂的事物，這樣有利于學生的學習和掌握。建模很重要的原則就是，模型和原始事物之間要具有相似性，且建立模型后要使問題更加的直觀、簡單。

《電與磁》教材就很好地利用了建模過程來幫助學生學習和體會復雜而抽象的電學知識。例如，第二章第二節“電路的測量”中，用水流來模擬電流，用水管代替導線，用水管兩頭的高低差導致水流的快慢問題來模擬電勢的高低和電流快慢的問題，用水流過短而粗的水管比流過長而細的水管容易來類比電子更容易流過短而粗的導線。這樣，就使得原本難以看到的電路電流現象轉變為比較常見的水流現象，有利于學生的理解和掌握。

3.總結

國外教材的分析研究，對我國的教材建設有著積極的意義，也有助于教師進一步加深理解課程改革的基本理念，有利于通過實際教學提高學生的科學素養，培養學生的綜合能力。《電與磁》教材整體設計理念先進，內容安排豐富而有條理，讀來耐人思考，特別是科學探索活動在培養學生各種能力方面，值得國內教師自習研究。它的編排，對我國教學內容的修改也提供了很好的借鑒和學習。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.科學（7-9年級）課程標準（實驗稿）[S].北京：北京師范大學出版社，2001.

[2]（美）帕迪利亞（Padilla，M.J.）主編；王耀村，應必鋒譯.科學探索者·電與磁[M].杭州：浙江教育出版社，2003.2.