開展科學(xué)小課題研究培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

史向南

摘 要：開展科學(xué)小課題研究主要的目標(biāo)有提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維、提高學(xué)生的人際交往能力與表達(dá)能力、幫助學(xué)生了解科學(xué)研究的一般方法和規(guī)律、培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)。開展科學(xué)小課題研究的策略包括引導(dǎo)學(xué)生提出問題、指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)研究方案、成立研究小組、誘導(dǎo)理論假設(shè)、探究發(fā)現(xiàn)、開展結(jié)果分析等。開展科學(xué)小課題研究可以獲得的成效包括、突破了學(xué)生科學(xué)研究的時(shí)空局限、培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識(shí)、培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神與創(chuàng)新能力等繼而成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑之一。

關(guān)鍵詞：科學(xué)小課題 學(xué)生 科學(xué)素養(yǎng)

現(xiàn)階段中學(xué)生的教育教學(xué)模式仍然以“理論知識(shí)”教育為主，然而隨著社會(huì)與科技的發(fā)展，教育領(lǐng)域逐漸認(rèn)識(shí)到這種教育模式必須逐漸地轉(zhuǎn)移到“綜合素養(yǎng)”的培養(yǎng)上來。新課標(biāo)也強(qiáng)調(diào)了科學(xué)課程應(yīng)該注重向?qū)W生提供充分的科學(xué)探究機(jī)會(huì)^[1]。通過這樣的方式促使學(xué)生能夠體驗(yàn)科學(xué)學(xué)習(xí)的快樂、獲取科學(xué)知識(shí)的同時(shí)增長科學(xué)探究能力，最終形成“尊重事實(shí)”、“善于質(zhì)疑”的科學(xué)態(tài)度。本文以開展科學(xué)小課題研究的目的作為切入點(diǎn)，分析了中學(xué)生科學(xué)小課題研究的策略以及培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的途徑，其中貫穿了筆者組織的科學(xué)小課題案例，供各位教師共同討論。

一、開展科學(xué)小課題研究的目標(biāo)

科學(xué)小課題的研究目標(biāo)具有多樣性，其中主要的構(gòu)成模塊包括以下幾個(gè)部分：

目標(biāo)模塊一：提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維。實(shí)現(xiàn)方法：通過訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散性思維與探索精神，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與求知欲。

目標(biāo)模塊二：提高學(xué)生的人際交往能力與表達(dá)能力。實(shí)現(xiàn)方法：通過培養(yǎng)學(xué)生多渠道的信息獲取能力（人際交往、圖書館、互聯(lián)網(wǎng)）等。

目標(biāo)模塊三：幫助學(xué)生了解科學(xué)研究的一般方法和規(guī)律。實(shí)現(xiàn)方法：訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行基本的科學(xué)研究活動(dòng)。

目標(biāo)模塊四：培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)。實(shí)現(xiàn)方法：通過啟發(fā)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、采取小組合作的研究方案，提升學(xué)生自主活動(dòng)能力、實(shí)踐能力。

二、開展科學(xué)小課題研究的策略

1.引導(dǎo)學(xué)生提出問題

愛因斯坦強(qiáng)調(diào)“問題的提出”往往要比“問題的解決”更加重要。中學(xué)科學(xué)課程需要注重培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑、用于提出問題的能力，才能更好地為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)打下基礎(chǔ)^[2]。我們要求每位學(xué)生依據(jù)自己的特長、愛好、生活中遇到的問題來提出問題并選擇研究課題。

例如提出開展《探究某因子對(duì)斑馬魚的影響》課題時(shí)，不同小組的研究觀點(diǎn)與視角都是不同的，諸如“過期藥品”、“煙草浸出液”、“電池”、“除草劑”等因子對(duì)斑馬魚的影響。

選題是學(xué)生展示思維的過程，在課題的設(shè)置時(shí)無論是全新的課題還是已經(jīng)研究過的課題都要強(qiáng)調(diào)研究本身的新穎性（例如新穎的研究視角、研究方法、研究觀點(diǎn)等）^[3]。學(xué)生提出問題后我們需要注重通過教師引導(dǎo)學(xué)生們對(duì)課題研究進(jìn)行可行性分析，幫助學(xué)生確定一個(gè)新穎、可行、適合其興趣或特長的課題。

2.指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)研究方案

科學(xué)研究是一種探究科學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律的過程，該研究過程需要具有嚴(yán)密性^[4]。此處以《探究某種因子對(duì)水蚤心率的影響》這一課題為例。提出這一課題后教師應(yīng)當(dāng)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行研究方案設(shè)計(jì)。

例如開展科學(xué)小課題《安眠藥對(duì)水蚤心率的影響》時(shí)，研究小組在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出的研究方案如下：

①成立研究小組：由3名同學(xué)組成。

②資料調(diào)查：搜集安眠藥定義、危害等資料調(diào)查。

③提出假設(shè)：安眠藥濃度會(huì)對(duì)水蚤心率產(chǎn)生影響，服用安眠藥可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。

④探究發(fā)現(xiàn)：進(jìn)行控制變量研究，自標(biāo)量為安眠藥濃度、因變量為水蚤心率，設(shè)置了試驗(yàn)組A、B、C及對(duì)照組。

⑤得出結(jié)論：攝入定量安眠藥對(duì)人體不會(huì)有太大危害。但不應(yīng)擅自改變藥量，過量服用存有風(fēng)險(xiǎn)等。

3.成立研究小組

研究小組的成立需要建立在學(xué)生自主選題的基礎(chǔ)上，由學(xué)生自愿組成一個(gè)小課題研究合作小組。合作小組人數(shù)一般在3-6人左右，每個(gè)小組可以推選出一名組長來負(fù)責(zé)組員的研究分工、聯(lián)絡(luò)老師等工作。為了加強(qiáng)研究過程中的競爭性在分組時(shí)應(yīng)做到“同組異質(zhì)、異組同質(zhì)”的原則^[4]。研究小組成立后要求組員共同討論和擬定活動(dòng)計(jì)劃，包括課題名稱、成員、研究現(xiàn)狀、主要內(nèi)容、可行性、創(chuàng)新點(diǎn)、實(shí)施步驟、分工等。

4.誘導(dǎo)理論假設(shè)

假設(shè)有當(dāng)前所有證據(jù)不充分的意思。假設(shè)的本質(zhì)是指對(duì)于可能獲得檢驗(yàn)的證據(jù)的一種嘗試性的解釋^[5]。假設(shè)要具有科學(xué)性，教師在誘導(dǎo)學(xué)生提出理論假設(shè)的時(shí)候要啟發(fā)學(xué)生以科學(xué)和事實(shí)為基礎(chǔ)。

例如學(xué)生發(fā)現(xiàn)果汁有不同的水果，還有鮮榨和隔夜的果汁的區(qū)別。根據(jù)水果的種類與榨汁的時(shí)間教師誘導(dǎo)學(xué)生形成“隔夜果汁與鮮榨果汁中維C的含量可能不同”、“不同種類果汁的維C含量可能不同”等假設(shè)，進(jìn)一步可以組織學(xué)生進(jìn)行《圍繞果汁中維C含量的檢測和對(duì)比》的科學(xué)小課題研究。

需要強(qiáng)調(diào)的是假設(shè)是一種具有嘗試性的解釋，教師需要啟發(fā)學(xué)生假設(shè)必須是一個(gè)可以進(jìn)行檢驗(yàn)的陳述，這樣的假設(shè)才可以進(jìn)行檢驗(yàn)并依據(jù)科學(xué)研究得到肯定或否定。

5.探究發(fā)現(xiàn)

該環(huán)節(jié)中教師需要特別注意學(xué)生的操作，及時(shí)處理學(xué)生反饋的信息，幫助學(xué)生開展符合認(rèn)知規(guī)律的探究過程。

例如在開展《空氣中微生物的檢測》課題時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了校園中不同區(qū)域空氣中微生物情況檢測的探究試驗(yàn)，在探究試驗(yàn)過程中引導(dǎo)學(xué)生做到的重點(diǎn)步驟有：

①科學(xué)取樣：為保證取樣的科學(xué)性應(yīng)隨機(jī)取樣，本次課題取樣范圍包括圖書館、教室、廁所、食堂、體操房等。

②學(xué)會(huì)對(duì)照：對(duì)照是許多實(shí)驗(yàn)都需要遵循的重要原則，是一種在特殊條件下通過控制、干預(yù)研究對(duì)象進(jìn)行的探索活動(dòng)^[6]。在本次課題中可以將消毒后的檢測結(jié)果、公共場所衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)等作為對(duì)照，通過對(duì)照試驗(yàn)可以鑒別研究對(duì)象的差異，從而得出“應(yīng)當(dāng)定期對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行消毒”等結(jié)論。