素養立意背景下的學生“科學探究”問題剖析與對策研究

周衛軍

摘 要：“科學探究”是科學學科核心素養的重要特征，然而“科學探究”教學一直困擾著一線教師，從教學實踐入手，從學生的認知特征和情感特征兩個角度分析了學生“科學探究”中存在的問題與原因，并在此基礎上提出相應的解決策略。

關鍵詞：素養立意；科學探究；問題反思

一、問題的提出

在建構主義教學理論的影響下，“科學探究”受到大家的極大推崇，科學探究是學生用以獲取知識、領悟科學的思想觀念、領悟科學家們研究自然所用的方法而進行的活動。然而，宏觀上“科學探究”教學活動中呈現出來的問題主要有以下兩個方面。

（一）學習習慣與學習觀念的錯誤認識

1.接受式學習方式導致探究惰性

當前學生普遍存在一個弊病，即學習以接受式學習方式為主，過分依賴現成答案的獲得，對科學探究所需的提出問題、猜想假設以及對實驗所得證據的分析并不專心投入，在展開探究活動時會出現探究“大鍋飯”現象，看似熱鬧，實則效率不高，在提問反饋時得不出正確結論。學生的注意力、觀察力和思維能力不足導致探究的惰性，其根源就是認知上的誤區，認為學習知識以記住答案為重點，從而忽略了對探究過程中科學素養的形成。

2.預習式學習習慣輕視探究過程

在教學中，部分學生并沒有積極參與“科學探究”活動，而這些學生學習成績較好，并都有課前預習的學習習慣，他們提前預習，對課堂教學任務的知識點已經理解，于是就沒有參與探究的主動性，在“科學探究”的過程中發現，只有提出科學問題才有探究的必要，“探究始于問題”，沒有問題就沒有探究的動機。

（二）個體差異引發探究進度參差不齊

1.學生成績的差異

探究活動是一種集體性的活動，學生在展開探究活動時需要相互合作交流，由于存在學習成績的差異，學生學習能力高低不同，面對提出的假設所需要設計的實驗方案要花費的時間也不盡相同，學優生能較快地設計出實驗，并開始動手操作，而學困生并不能跟上思路進度，導致教師的灌輸變成學優生的灌輸；也可能會走向另一種極端，學困生無法被激起探究的興趣，更不能投入到探究活動中去，自然而然失去了學習動力，形成兩極分化，“科學探究”最終變成了學優生的探究。

2.個性品質的差異

每個學生都有自己的心理品質和性格特點，學習成績差異主要針對的是學生的智力因素，而個性品質的差異就是針對學生之間的非智力因素上的差異。在探究活動中有些學生往往孤身待在一邊看小組其他成員操作記錄，等待著實驗數據和分析結論，這就造成了在探究活動中內向學生的邊緣化，探究成了外向學生的探究，從而導致不能立足每個學生的發展，更不能提高學生的科學素養。

基于此，在“科學探究”教學中，筆者針對學生被動接受、死記硬背、消極機械的現狀進行剖析并提出相應對策，也就是通過學生親身經歷和體驗科學探究活動，激發學習科學探究的方法，初步形成科學探究的能力。

二、理性認識

科學探究作為一個學習的過程，有其一定的活動程序或者操作步驟，其基本過程大致經過幾個基本環節：提出科學問題，進行猜想驗證；制訂計劃，設計實驗；觀察與實驗，獲取事實與證據；評價與檢驗；交流與表達。在探究環節的實施中，學生還要結合各種方法去操作，如控制變量法，空白對照法，科學抽象，類比演繹等。

科學探究與學生心理密切聯系，一般來說，學生的心理特征大致可以分為認知特征和情感特征，即學生的智力因素和非智力因素兩個方面：

（一）認知特征

學生參與“科學探究”的過程也是一個認知的過程，學生的認知探究活動在探索物質世界規律和聯系的過程中逐步形成一系列穩定的心理特點的綜合，便是“科學探究”中的智力因素。學生進行“科學探究”活動時涉及的智力因素有以下五個層面：（1）觀察力；（2）記憶力；（3）想象力；（4）思維力；（5）注意力。

（二）情感特征

學生在學習的過程中必然會帶有其情緒情感，這些情緒情感看似與知識無關，而實際上是學生對學習客觀物質世界的一種態度和體驗，它可以直接轉化為活動的動力，間接影響探究的效率。在“科學探究”中的情感主要針對的是學生的三個非智力因素：（1）動機；（2）興趣；（3）意志。這三個非智力因素是目前在學生群體中比較嚴重的問題，更是阻礙學生開展“科學探究”主要原因。

通過對學生“科學探究”的認識以及從微觀的角度分析“科學探究”與學生心理發展特征之間的關系研究發現，如果不處理好學生內部原因，必然會導致學生“科學探究”問題在教學實踐中的產生。科學探究在面向學生時，要體現學生的學習主體性，必然要尊重學生個體心理發展特點，這也是剖析“科學探究”實踐問題的重要入口。

三、操作策略

（一）創設新型團隊學習小組

1.組內細化探究分工

為避免傳統小組合作的“大鍋飯”現象，細化組內分工，明確組員的工作項目，能有效調動每個學生的積極性和參與度，同時提高課堂探究教學的效率。

案例1：在“影響固體溶解度大小的因素”實驗探究課上，筆者將學生分為十個組，每個組以完成“溫度是影響固體溶解度大小的因素”為目標，分別規定了組長、匯報人、記錄員，第二次完成“溶劑性質是影響固體溶解度大小的因素”為目標，輪換探究角色，使學生體驗到不同的角色感受。

分工細化并不表示每個人只顧自己分內的任務，不管是整理、記錄還是匯報，都需要對整個實驗原理過程整體把握，需要深刻理解實驗本質，教師根據每個小組對實驗操作和結論分析的透徹程度在班上交流，并給予一定的等級分數。

2.組間設置競爭機制

課堂探究活動應該是合作與競爭并存的活動，除了組內成員的分工合作外，設立組間競爭機制，強化團隊精神和探究的效率進度，完善的競爭機制易激發學生的探究積極性和熱情，增強組員的探究動力，提高探究效率。

案例2：在“溶液的配制”實驗課上，教師提供蒸餾水、食鹽晶體，質量分數10%的食鹽水，質量分數50%的食鹽水，要求學生分組，并在規定時間內配制質量分數為20%的食鹽水20克，看哪個小組的方案又多又準確。采取了一套競爭機制激勵學生，通過設定班級小范圍內的一套評價體系，按照各小組完成探究活動耗費時間與對結論分析的透徹程度，分為A、B、C、D四個等級，由高到低每個等級有不同的獎勵分值，并將這些成績作為學業成績的一部分。筆者編制總匯表格入下：思路正確，方案可行，酌情加分。

再以組1為例，記錄表格如下：

在競爭的激勵下他們能表現出極大的熱情和團隊凝聚力，學優生為確保小組成績，自發幫助學困生，學困生也會主動地參與學習，融入小組探究中。

（二）引導學生建構正確的學習觀

1.協助教師，指導同學

案例3：在探究“電流和電阻的關系”實驗中，學生剛接觸初中階段的電學問題，部分學生在操作上如儀器的連接、數據的處理分析等不能完全獨立進行，因此教師指導常會出現“顧此失彼”的狀況，可能無法全面地了解到各個小組的具體探究情況，而學優生便可以發揮其優勢，以“小助手”角色，幫助教師指導所在隊伍的探究進程，從而提升班級探究活動的效率。

從“學習者”角色向“指導者”轉化，從另一個角度與他人合作學習，從而構建合作學習的正確學習觀念和幫助他人的良好品質。

2.提升難度，開拓視野

這種方式體現了因材施教的教學理念，由于這類學生起點高，在探究活動中書本的知識要求無法滿足他們，可以對他們適當提升難度。

案例4：在探究“定值電阻的電壓電流關系”實驗中，學生在操作中出現如下的問題：實驗室提供新電池3節，電源電壓4.5 V，一只量程為0～0.6 A電流表，一只量程為0～3 V的電壓表，阻值為10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω的電阻，一只開關，導線若干。更換不同阻值的電阻，記錄電流表示數。

對于學優生而言，這個實驗的電壓電流關系探究屬于較易的知識點，教師可以提升難度適當拓展，以豐富其知識面。

分析表格和電路圖，電壓表接在定值電阻兩端，同時也接在電源兩端。教師可以為他們編制如下思考題：

（1）為什么電壓表讀數小于電源電壓？可能存在什么情況？

教師可以提示“電源內部也存在電阻”，進一步引導學生畫出等效電路圖，并思考。

（2）電路中其他電阻阻值大小為多少。R= = = =0.465 ？贅

這樣能激起學生思考和投入實驗探究的熱情，拓展其視野，使其獲得新知。

四、實踐反思

實踐中在解決問題的同時，筆者由于受限于專業心理學的理論知識和自身教學經驗，也出現了新問題，如合作競爭過程中不能維系好課堂紀律，學生激情打開卻無法有效收回進入到冷靜的理論分析中，學生的注意力不能及時地過渡集中在后續的結論學習上，在探究后的結論分析、引導較為困難等。

學生“科學探究”問題也需要每個老師共同用心去面對，去提出更好的解決策略，從而真正體現出科學核心素養所倡導的“提高每個學生的科學素養”。

參考文獻：

[1]陳志偉，陳秉初.中學科學教學論[M].杭州：浙江教育出版社，2007：234.

[2]燕國材.非智力因素與學習[M].上海：上海教育出版社，2006：6.

編輯 溫雪蓮