注重學習過程增強科學課實驗教學育人功能

吳逢高

臨近期末，聽到這樣一件事：一個四年級的學生拿著科學模擬試卷找到父親說：“老爸，老師要求背試卷，你看我背，過關后請你簽字。”這位家長是懂教育人士，他拿過科學試卷問道：“背試卷？科學需要死記硬背？”學生回答：“科學老師說把這些試卷背完才能考好。”父親又問道：“你喜歡用背的方式學習嗎？”學生回答道：“很討厭。”父親又問道：“這些科學實驗你做過嗎？”學生回答：“沒有。”父親把試卷交還給了學生，面帶慍色地說：“我要去問問老師，科學學習怎么能不做實驗，靠死記硬背得高分？這種高分寧愿不要！”

這件事發人深省，折射出許多教育問題。如，社會、家長的需求和期望與部分學校質量評價之間的矛盾;老師的教學價值取向與學生的學業成績、素養培養之間的矛盾;學生渴望的學習方式與現實之間的矛盾;等等。很多家長認識到，純粹的應試學習對學生是一種戕害，他們越來越重視學生探究實踐的能力與高階認知、高階思維等素養的發展。因此，社會的進步對科學教育提出了更高的要求。

一、獲取知識不是學習科學的唯一目的

科學是小學階段的一門基礎課程，是以培養學生的科學素養為宗旨、集實踐性與綜合性為一體的重要基礎學科。有效的科學教育是學生將來繼續深入學習的基石，是培養他們應具備的、能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力的重要途徑。在科學技術日益影響我們生活的今天，一個人科學素養的高低，會影響個人的價值觀、世界觀以及對工作生活中許多問題的認知，還會對其生活質量產生重要影響。因此，獲取知識并不是學習科學的唯一目的，學習背后軟素養的提升，才是科學學習的最大價值與意義。

國際上普遍將科學素養概括為：了解科學知識、了解科學研究過程和方法、了解科學技術對社會和個人所產生的影響三部分。在科學教育探究與實踐結合日益緊密的今天，國家2017年頒布的《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱“新課標”），根據培養小學生科學素養的要求，確定了我國小學科學課程標準由科學概念，科學探究，科學態度和科學、技術、社會與環境四個維度的目標組成。這里的科學概念就是日常生活中人們認為的科學知識。小學科學課在具體的實施中，要求以科學概念和科學探究為主線，采用雙螺旋發展的方式同步推進，科學態度和科學、技術、社會與環境為輔線，與之協同發展。科學知識的獲取必須建立在科學探究的基礎上，在科學探究的過程中逐步完成科學概念的意義建構，并在這一過程中漸進培養學生的科學態度，提升學生對科學、技術、社會與環境的認知。科學探究注重的是學習過程，它既是目標之一，同時也是完成其他三個目標的必需載體與重要途徑。在小學科學教育中，科學探究倡導在實踐中探究，在探究中實踐，脫離了實踐就無法真正地完成探究。科學探究由發現問題、假設推論、制定計劃、實驗論證、數據采集與分析、得出結論與完善、知識聯系與應用等步驟組成，科學知識只有通過真實的科學探究，才能完成意義建構。科學態度、科學精神、科學思維以及情感態度價值觀等軟素養，也只能在科學探究的過程中，通過學生親身的經歷、具身的體驗與深刻的感悟，才能得到逐步提升。機械記憶與重復刷題、只求結果的學習方式，忽略了探索與實踐的過程，沒有實踐過程的科學教學無法使學生形成科學素養，得到的知識概念也只能是一些沒有聯系、沒有意義的文本而已，而有效的實驗教學能較好地解決這一問題。

二、有效的實驗教學能完成知識、能力與其他軟素養的同步建構

實驗教學就是集發現問題、做出假設、進行推論、設計實施、現象分析、得出結論、拓展應用為一體的系統性學習。實驗教學倡導讓學生像科學家一樣去探究，使其在體驗過程中逐步形成科學思維方式與思考方法，不斷提升科學方法的層次。實驗教學還強調學生要像工程師一樣，應用科學方法進行設計與物化，并在此過程中提高自身的知識遷移能力、知識應用能力，反思知識形成的過程，發展創新思維，讓學以致用得到實現。與刷題、機械識記相比，實驗教學的短板是獲取知識需要花費更多的時間，最大優勢則是，學生在獲取知識的同時，高階思維、實踐能力與科學方法等軟素養能得到同步發展，這是刷題與機械識記所不能達到的。只注重分數的應試教育，最多僅完成了獲取知識這個目標，而嚴重忽略了學生思維發展與科學方法的漸進形成規律以及應用能力的提升，造成了許多學生高分低能這一怪象。同時，學習過程中實驗的缺失，讓學生喪失了動手與合作的機會，壓制了他們愛玩的天性，剝奪了他們協作能力發展的機會，使他們逐漸失去學習興趣。

由此可見，實驗教學有助于激發學生的學習興趣，有助于滿足社會、家長對教育的需求，有助于素質教育在學校教育中落到實處，同時還可促使老師不斷學習與創新教法，以適應素質教育與應試教育同時兼顧的要求。

三、基于育人功能視野的實驗教學實施策略

實驗教學是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑。實驗教學的價值在于，在課堂教學中以實驗為中心，引導學生經歷完整的科學探究過程，通過典型化的科學實驗重現，完成科學概念的意義建構與軟素養的協同發展。現實的中小學科學實驗教學有種非常不好的傾向：講實驗。講實驗有兩種方法：一是只講不做，目的是應付考試;二是老師把知識點告訴學生，并對實驗的具體操作步驟進行講解，而學生只是根據老師給予的步驟去操作，去驗證實驗結果。這樣的教學方式忽略了學生科學思維的發展、設計能力的培養與科學習慣的養成等，使實驗教學的育人功能大打折扣。現將本人開展實驗教學的一些教學理念與操作經驗與大家分享。

（一）引導假設與探索，培養學生抽取關鍵問題的能力

實驗的內容一定要基于情境，最好來自生活或自身原有的知識與經驗，而關鍵性的問題是隱藏在復雜的真實情境之中、和眾多問題交織在一起的。在教學中，老師不應直接告訴學生擬研究的問題，而應引導學生去經歷抽絲剝繭的過程，在眾多問題中找出關鍵問題，進行假設與探索，在這一過程中完成對學生邏輯思維與抽取關鍵問題能力的訓練，從而形成方法。經過這樣的不斷訓練，學生再面對生活中的復雜問題時，就不會不知所措，而是能應用科學思考方法，迅速聚焦于關鍵問題，為后續解決問題的方案設計確定方向。

（二）強調科學推論，為學生能像科學家一樣思考創造機會

聚焦問題后，就要提出自己對問題的假設與解釋。這是一個尋找解決問題可能性與尋求最佳途徑的過程，此過程由假設與推論兩部分組成。在教學中，一開始學生會提出眾多不同的解釋，面對這些解釋，老師盡可能要求學生說出這些解釋的依據，即要有基于已有知識理論與生活經驗，對自己的解釋進行推論。這個過程正是落實科學思維與方法、理性思考與習慣的培養，完成像科學家一樣思考的重要步驟，是學生邏輯推理能力提升、知識遷移應用能力提高、系統思維快速發展的重要途徑。

（三）重視實驗設計，訓練設計思維，促進學生全腦發展

讓學生自己設計實驗去實證自己的推論是許多老師在實驗教學中容易忽略的環節。腦科學的研究成果表明，傳統的科學探究活動大多為意義性研究，強調的是左腦思維，而設計思維則是實用性研究，強調的是右腦思維。為學生提供充足的實驗材料，在老師幫助下，讓學生進行自主的實驗設計，既有利于學生全腦思維的發展，同時也能將“像工程師一樣去創造”的教育理念落實于實驗教學中，促進學生科學設計能力、科學實驗能力、系統思考能力等的提高。

（四）應用學科融合，完成科數強強聯合

科學是短程推理，數學是長程推理，二者在思維方式上具有共通性。除此之外，學習數學的重要目標之一就是應用，在科學研究中一定要發揮數學的工具與解釋作用。實驗教學中眾多的數據記錄需要應用數學知識，眾多的數據分析需要應用數學思維，眾多的實驗結果也可以運用數學語言進行表達。老師在設計實驗教學環節的時候，可以根據學生的具體學情和實驗探究的需要，將記錄表格的設計、實驗結果的數學表達、數學學習方法的遷移與實驗教學進行融合。這樣的融合能讓數學充分發揮工具與共振作用，同時培養學生跨學科整合的能力，促進融合創新科學方法的生成。

（五）關注結論描述，夯實底層建構

科學探究最重要的任務之一就是科學發現。科學發現就是通過科學探究，找出問題的本質或找到事物運行的規律，并用最簡潔科學的語言進行表達，這就是人們常說的概念。在應試教育中，通常就是讓學生直接對概念進行機械式的識記，而育人理念下的實驗教學，則要求學生基于實驗現象與實驗數據，對概念進行嘗試性描述，并在老師指導下對其不斷完善。學生科學描述方法和能力不斷提高，才能有效地將“底層建構”落細于實驗教學。經歷這樣的過程后，學生不但掌握了知識，并且還明白了知識形成的原因，這樣，掌握的知識才容易遷移與靈活應用，從而破解應試教育中學生雖然背了大量概念，但只要題型與問題環境一改變，學生就一籌莫展、無從下手的問題。

（六）強調應用實踐，為學生創造學以致用機會

學以致用，是教育最根本的價值訴求。實驗教學是將理論知識轉化為實踐應用的重要載體，將傳統實驗教學的范疇進行拓展，不以得出科學結論為終極目標，而應以現有結論為新的起點，創設更多的知識應用場景，恰當地利用課內與課外的時間，為學生創造更多的知識應用機會，落地科學應用方法的培養。

基于全面育人視野下的實驗教學，反對機械式記憶，注重科學探究與實踐的過程，踐行科學思維與習慣的培養，倡導對知識形成過程的親身經歷與充分體驗。這樣的教學方式有利于發揮實驗教學的最大育人價值，對學生科學素養的形成具有積極的促進作用，有助于在學校教育中將核心素養與“五育”并舉落實、落小、落細。廣大的科學老師，讓我們一起行動起來，做讓社會滿意、讓家長放心、讓學生快樂、促自己專業能力不斷提升的幸福科學老師。

【本文系2019年度四川省名師名校長專項重點課題“西部少數民族地區農村小學科學特色校本課程資源建設研究”（課題批準文號：川教函〔2019〕514號）的研究成果;“中國STEM教育2029創新行動計劃”立項課題“STEM理念與小學科學教材（教科版）深度融合實踐研究”（項目編號：2018STEM139）的研究成果。】