“以探究為核心”的科學教學模式的研究實踐與思考

喻佳俊

（懷柔區第二小學，北京 101400）

縱觀世界各國科學教育發展，呈現的共同趨勢是“科學學習要以探究為核心”。小學《科學課程標準》強調，探究既是科學學習的目標，又是科學學習的方式，同時也是培養學生科學素養的主要形式。故“以探究為核心”的科學教學模式已成為科學教育的必然選擇。

一、研究概念

1.探究

探究亦稱發現學習，是學生在學習情境中通過觀察、閱讀，發現問題，搜集數據，形成解釋，獲得答案并進行交流、檢驗的探索性學習。

科學探究有雙層含義：一是科學家的探究活動，二是學生的探究性學習。

2.探究性學習

探究性學習是一種積極的學習過程，主要指學生在科學課中自己探索問題的學習方式。探究的研究步驟：提出問題、建立假設、設計實驗方案、收集事實與證據、檢驗假設、交流。

3.“以探究為核心”的教學模式

“以探究為核心”主要圍繞“觀察現象，提出問題——猜想原因，設計實驗——實驗驗證，得出結論——反思回顧，拓展延伸”環節展開研究。主要包括五個核心內容，分別是“觀察”“提問”“猜想”“實驗”和“結論”。

（1）觀察

指對自然事物及實驗現象的觀察。

三、四年級，主要研究指導學生從整體到局部再到細節的觀察訓練。

五、六年級，主要研究指導學生從現象到本質的觀察訓練。

（2）提問

指老師提出的問題及學生提出的問題。

老師的問題，主要研究指導學生聯系生活實際與已有概念思考問題。

學生的問題，主要研究指導學生用“什么是”“有什么用”模式表述問題。

（3）猜想

指對問題結果或現象本質的預設。

主要研究指導學生建立課堂與生活、問題與現象、現象與本質之間的聯系。

（4）實驗

指設計對比實驗，即變量及定量選擇。

選擇變量及定量，主要研究指導學生觀察材料、思考問題，明確對比的要點。

（5）結論

指研究結束后形成的科學概念。

主要研究指導學生結合觀察、問題、猜想和實驗活動，思考實驗現象，分析實驗數據，從而歸納、概括問題的本質，并用自己的話進行表達。

二、研究內容

以探究活動為研究核心，主要圍繞“觀察現象，提出問題——猜想原因，設計實驗——實驗驗證，得出結論——反思回顧，拓展延伸”環節及以下核心問題展開研究：

(1）如何針對不同年齡階段培養觀察力。

(2）如何有效引導學生提出問題。

(3）如何引導學生進行有根據的猜想。

(4）如何幫助學生設計簡單的對比實驗。

(5）如何指導學生分析實驗數據，總結、概括結論。

三、研究假設

(1）不同年齡階段學生的觀察力發展呈現不同特點，教師根據同一階段的特點，依照觀察的三個步驟進行培養，將有效提高學生的觀察能力。

(2）提出更多問題應基于學生的主動思考，有效提出問題應源于情景創設和較長時間的訓練，這將促進學生對事物認識發展的思維能力的提高。

(3）猜想源于學生的前概念及情景創設后對問題的思考，所以通過類比、歸納、構造、聯想等方法可以逐步引導學生進行猜想，從而發展學生的預設能力及實事求是的科學研究態度。

(4）針對不同年齡階段，實驗設計難度會有所不同，從低年級做起，引導學生逐步深化認識，對比影響因素，通過長期培養，學生的設計能力和研究水平將不斷提升。

(5）通過比較數據、現象的相同及不同之處，訓練學生利用簡潔的語言描述現象，思考現象背后的原理形成概念，將提高學生的總結概括能力。

(6）形成特色和較為成功、固定的科學課堂教學模式。

(7）教師通過研究，科研能力顯著提升，科學教學效果顯著增強，并且針對每一探究環節能夠形成思考，形成解決策略，充分體現科學教學的時效性。

四、研究發現

1.教學模式

以問題引領，培養思維發展，形成以科學綜合素養為主線的科學課程改革實驗的教學模式，總結概括起來就是：觀察現象，提出問題——猜想原因，設計實驗——實驗驗證，得出結論——反思回顧，拓展延伸。

具體說來就是指課堂教學過程是在教師的啟發和誘導下，以學生獨立自主學習和合作討論為前提，以學生周圍世界和生活實際為參照對象，為學生提供充分的事實依據，學生由此產生質疑、提出問題，并結合已有的知識經驗進行逐步深入的猜想，提出自己對問題的假設并通過小組合作思考解決問題的方法，通過實驗、查找資料等方法，對比、比較、歸納、概括出自己對問題的初步答案，在通過辯證的反思和進一步的實驗，形成對問題的最終解釋，形成科學概念。

例如，五年級光學單元《光的折射》一課，以叉魚為情境，引發學生思考“為什么叉不到魚”，從而引出“光從空氣進入水中發生了什么變化”這一問題。通過繪圖猜想、設計實驗、觀察思考，初步得出光線偏折的結論，再通過更具有直觀性的實驗，發現光線向下偏折，原因是光的傳播速度在兩個介質中發生了變化，最后利用所學的知識解釋、分析“為什么叉不到魚”和“如何能叉到魚”。

教師作為合作探究式教學模式的導師，其任務是調動學生的積極性，促使他們自己去獲取知識，發展能力，做到自己能發現問題、提出問題、分析問題、解決問題。探究式教學模式特別重視開發學生的智力，發展學生的創造性思維，培養學生的自學能力，力圖通過合作探究引導學生學會學習，為終身學習和工作奠定基礎。

2.教學實施

在每節科學課中，由情境引出問題，以問題引出思考，通過猜想、設計解決問題的方法最終得出結論，在不同年級段還有不同的嘗試和思考。

(1）三至四年級——以學生為主導，充分發揮教師的指導作用

三、四年級學生剛剛接觸科學課，并且很多知識和能力都非常欠缺，所以課堂策略是由教師提出問題，學生進行初步猜想；然后教師再提供資料，學生再次進行有依據的猜想；之后教師指導學生依據實驗進行設計，思考解決問題的方法，并且出示設計好的記錄單，指導學生填寫；在進行實驗時，首先由教師演示實驗，之后學生再實驗；最后，教師歸納學生的發現，指導學生概括出科學概念，解決課堂伊始問題。

(2）五至六年級——以學生為主體，充分發揮教師的輔助作用

五、六年級學生經過兩年的學習與訓練，對科學研究的方法和策略已經有了一定了解，所以課堂策略是教師為學生提供研究材料，學生進行觀察，由此引出問題；再結合已有經驗和思考提出自己對問題的猜想或假設；之后小組依據老師提供的材料設計實驗和記錄單討論設計解決問題的方法；然后全班再討論實驗的可行性和科學性，形成較為有效的實驗方案，各組進行實驗并記錄；之后各小組匯報發現，教師幫助整理，學生總結概括出初步結論；最后，依據結論解釋問題，總結概況并深化結論。

3.探究教學案例

《種子與小苗》是“以探究為核心”的科學教學模式展開的課例。

第一，觀察小苗,進行分類，引發問題、思考和猜想；

第二，觀察、研究解剖種子，分析、組合材料，認識種子構造；

第三，聯系種子與小苗，分析種子各部分作用，建立事物聯系性，將結構與功能聯系；

第四，觀察、猜想雙子葉種子的聯系，建立雙子葉種子概念。

4.“以探究為核心”的教學模式的注意事項

(1）探究方案精細化

“以探究為核心”的教學模式與科學探究存在許多差異。因科學探究具有計劃性強、過程復雜、周期長等特點，故實施探究式教學時，教師應在內容、形式、設備、時空等方面做精心設計和準備，建立教學預案。

(2）探究情境生活化

探究的情境設計越貼近學生的生活實際和認知水平，學生的體驗越深，感性認識越豐富，而探究的興趣就越濃。

(3）探究過程活動化

探究過程是一個“看、聽、說、做、思” 的綜合訓練，培養學生觀察、動手和思維等能力的過程；是師生之間、生生之間合作交流的活動過程，

(4）探究主體學生化

學生是學習的主體，探究只是一種新興的教學方式，故學生也是探究的主體。探究不能因探究課題的難度、探究過程的各種困難、探究時空的局限而削弱學生的主體地位，更不能由教師包辦代替。

(5）探究環節側重化

環節性探究教學與系統性探究教學相結合。如在“觀察”“活動”“思考”等教學中可側重“提出問題”或“建立假設”或“制訂計劃”等某個環節進行探究性教學。

(6）探究因果對應化

對學生提出眾多的“現象、問題、假設、方案、結論”，既要及時肯定和分析“問題”“假設”與“結論”的開放性，又要理順各“現象、問題、假設、方案”在因果關系上的對應性。

(7）探究問題細節化

教學的每個細節，都應滲透探究性的教學理念，實施細節性探究學習。如：筆者在教學調研中發現，針對“蠶豆種子是怎樣萌發的”這一問題，在學生回答“蠶豆是先長出根的”時，教師及時提出“這是假設，還是結論？”“你是怎么知道的？”等問題，從探究的環節、方法等方面引導學生作細節性探究學習。

五、“以探究為核心”的科學教學模式的意義

新課程標準提出了“知識與技能”“過程與方法”“情感態度與價值觀”的三維目標。開展“以探究為核心”的教學模式，是踐行課改教學新理念，達成三維目標的需要。

1.改變了教育觀念

開展“以探究為核心”的教學模式，徹底改變了以往那種以“教師講、學生聽”為主的教學模式，從而轉向“學生探究問題”。在“自主、合作、探究”的教學活動中，教師可利用學生積極、活躍而敏捷的思維，豐富的想象力和創造力，實現師生互動、教學相長。

2.培養了創新能力

傳統的課堂教學也提倡培養學生的創新精神和實踐能力，但其方式是間接的，效果是微小的。“以探究式為核心”的教學模式基于“以學生為主體、以問題為中心、以探究為手段”的教學方式，促使學生提出問題，收集材料，對問題進行探索、分析、研究，在實際探究中培養學生的科學態度、創新精神和實踐能力。

3.轉變了學習方式

通過“以探究為核心”的教學模式，學生對科學的思維方法有了更深層次的認識，學習方式也有明顯的轉變，主要表現為：

（1）從“被動學習”轉變為“主動學習”

學生在“以探究為核心”的教學模式中發現了科學的趣味性、方法性和科學性，在體驗活動成功的同時也發掘了自己的能力和特長，所以在學習中，表現得更有信心、有耐心、有恒心，能主動預習后續教學內容，并時常關心相關的科普知識、科技新聞及科學動態。

（2）從“機械學習”轉變為“探究學習”

在“以探究為核心”的教學模式中，學生自主、獨立地發現問題、提出問題，設計探究問題的方案，通過實驗、操作、調查、搜集與處理信息，最后形成結論。盡管他們的探究是淺層的，但親身體驗了知識的整個探究過程，對所學知識的理解和印象十分深刻。

（3）從“個體學習”轉變為“合作學習”

傳統教學中，因受應試教育和競爭意識的影響，學生的學習行為有一定的個體性、排他性傾向。隨著教育機制的改革和教育形勢的發展，普遍倡導“以探究為核心”的教學模式。探究小組為了共同完成學習任務，既有明確的責任分工，又有和諧的團結協作、相互交流和切磋、分享資源，體現出團隊精神。探究小組中的每一個成員，既獲得了知識和技能，又有情感與態度的發展，形成“合作、交流、共享”的學習習慣。

4.改善了師生關系

探究活動中，教師與學生共同觀察現象、提出問題、設計方案、討論和思考、分析和歸納，與學生分享成功的喜悅，分擔失敗的痛苦，分析成敗的原因。了解每位學生的差異，尊重每位學生的個性，關注每位學生的成功與發展，構建民主、平等、合作的融洽關系及和諧氛圍，使教師與學生成了朋友。

以問題引領，培養思維發展，形成科學綜合素養為主線的科學課程改革實驗的教學模式還處于不斷探索和實踐階段，通過改革使科學課程更加接近科學的本質，使科學課程得到新的發展。

[1]蘭本達.小學科學教育的“探究—研討”教學法[M].北京:人民教育出版社,2008.

[2]約翰·杜威.我們如何思維 [M].北京:新華出版社,2010.

[3]韋鈺.探究式科學教育教學指導 [M].北京:教育科學出版社,2005.

[4]國家研究理事會科學探究附屬讀物編委會育中心.科學探究與國家科學教育標準——教與學的指南 [S].北京:科學普及出版社,2004.

[5]鄭青岳.科學探究式學習100個問題[M].南京:江蘇教育出版社,2007.

[6]周新桂.探究教學操作全手冊[M].南京:江蘇教育出版社,2010.

[7]羅納德·G·古德.兒童如何學科學——概念的形成和對教學的建議[M].北京:人民教育出版社,2005.

[8]王晶瑩.科學探究論[M].上海:華東師范大學出版社,2011.

[9]角屋重樹.日本小學科學課的學習指導與評價[M].南京:江蘇教育出版社,2008.

[10]美國科學促進協會.科學素養的導航圖[M].北京:科學普及出版社,2008.