“實踐”與“科學探究”

◆采有余 倪 平

(南京市長城中學；南京市化工園區教師發展中心)

“實踐”與“科學探究”

◆采有余 倪 平

(南京市長城中學；南京市化工園區教師發展中心)

2011年美國國家研究理事會頒布了《K-12科學教育的框架》作為新一代科學課程標準制定的基礎文件。同年，我國教育部制定了《義務教育初中化學學課程標準(2011年版)》。

實踐 科學 探究 解讀

本文從“科學與工程的實踐”和“探究”的維度出發比較兩國的課程標準“定義”和“教學環節”兩方面的差異，進而談一談理解和比較兩國課程標準后在教育教學方面獲得的一些啟示。

一、對“科學與工程實踐”維度的解讀

“科學與工程的實踐”這一維度明確了實踐應具有五個基本特征：①問題；②證據；③解釋；④評價；⑤表達。根據實踐是否包含五個基本特征，可以將其分為“完全”實踐和“部分”實踐。根據教師和學習材料在實踐活動中對學生行為的指導的多少，可以將實踐活動分為“指導”型實踐和“開放”型實踐。從內容上看，這些實踐既是活動(如：建立和使用模型)，同時它們也是如何進行實踐的知識(如：在科學上對于尚無法直接觀察的事物，可以通過模型來揭示其特征和本質)。《框架》所強調的：科學不僅僅是理解世界的知識體系，也是建立、拓展和精練知識的一系列實踐。人們在實踐中獲取與應用知識，同時實踐也需要相關的知識。理解關于科學與工程的實踐與理解科學的知識內容是同等重要的兩方面。但要避免把“實踐”理解為機械的程序或儀式化的“科學方法”，要讓學生通過真正的科學實踐理解知識的發展與應用，增強學習的動力與知識的運用能力。

二、新標準中“探究”與框架中“實踐”的比較

新課標基本理念要求：面向全體學生、提高化學素養、倡導科學探究。《框架》所設定的課程內容可以歸為兩類：實踐(科學與工程實踐)和概念(交叉概念和學科核心概念)。兩者在“科學探究”和“實踐”上是有重合的，同時也具備者一定的差異。

在新課標中將“科學探究”定義為：學生經歷與科學家相似的探究過程，為獲取知識、領悟科學的思想觀念、學習和掌握方法而進行的各種活動。以科學探究的實踐來實現“做科學”，以此真正提高學生的科學素養。《框架》則使用了“實踐”這一概念，既包含了“科學探究的實踐”，也包含了“工程設計的實踐”。科學探究的實踐幫助學生理解科學知識是如何發展的，提供機會讓學生了解用來調查、建立模型、解釋世界的多種方式；工程設計的實踐讓學生了解工程師的工作，以及工程和科學之間的聯系。這樣加深了學生對學科概念的理解，使得學生所學的科學知識更有現實意義，賦予了“做科學”更豐富的含義。

三、初中化學探究活動中“提出問題”的方法例談

比較新課標中“探究”與框架中“實踐”發現兩者的第一步都是“提出問題”。

在初中化學課堂中，教師在引導學生提出問題應該注意以下幾個問題：

問題應該是真科學問題。科學必須是以自然界為研究對象，探究必須以認識和解釋已有的世界為目的，科學問題應該是來自對自然界產生的疑惑。如：“我們如何保護環境”，這是一個涉及社會、道德、文化、科學等多個層面的“怎么做”的問題，而不是一個單純的科學問題。與其相對的真科學問題是“減少化石燃料使用和新能源開發”。化學課程的性質，決定了它所探究的問題必須是真科學問題。

問題不能過于開放。科學問題宜小不宜大。而封閉性的問題往往指向確定的答案，能通過收集數據回答。開放性的問題往往暗含多個變量，而封閉的問題只有兩個以下的變量。如“鐵的生銹與水和氧氣有關系嗎?”就是一個封閉的問題，它只包含“水”與“氧氣”兩個變量；“鐵生銹的環境條件是什么”的問題則要開放一些，它包含水分、溫度、空氣、鐵的種類、鐵中碳含量的高低等多個變量，不過由于其包含的變量是有限的，因而仍屬于可以探究的問題；而“鐵為什么會生銹”的問題包含無數變量，對于學生來說就很難探究了。

問題要具有適合學生探究的價值。問題也不能過于簡單，應具有一定的探究價值。以“金屬的化學性質”活動為例，探究“金屬與氧氣反應”，問題則過于簡單。因為學生已經有了“氧氣的性質”的認知基礎。而“金屬與酸和鹽的置換反應”，對學生來說結論更加未知，對學生的挑戰性和吸引力也就更大，通過探究可以得出結論。

問題的提出應提前設置情境。問題情境要緊密聯系學生生活，要利用學生的直接經驗或間接經驗幫助學生提出問題。問題情境可以包含一定的矛盾沖突，只有當現實情境與學生已有的知識和經驗發生沖突時，學生才可能產生困惑、產生疑問。問題情境可通過具有結構性的研究材料設置，有結構的研究材料可以暗示出需探究的科學問題，從而激發學生產生自主探究的沖動。例如，“探究燃燒的條件”活動，為學生準備的材料器具包括：燒杯、鑷子、酒精燈、三腳架、薄銅片、酒精、棉花、乒乓球、濾紙、蠟燭和坩堝鉗。根據這些材料，學生很容易提出“燃燒需要氧氣、燃燒需要達到可燃物的著火點”的問題，也就可以達到“探究燃燒需要三個條件”的活動目的。

提出問題不管是在“科學探究”中，還是在“實踐”中具有重要的地位，它是探究和實踐開展的前提。引導學生提出問題的過程是一個復雜的過程，培養學生提出問題的能力需要教師的耐心和策略。

[1]美國家研究理事會.科學探究與國家科學教育標準[M].羅星凱等譯.北京：科學普及出版社，2004.28-30.

[2]周玉芝.美國新版K-12科學教育框架對我國基礎教育階段科學教育的啟示[J].課程教材教法，2012，(6)：120.