談科學(xué)核心素養(yǎng)的四要素及其培養(yǎng)途徑

福建省仙游縣蓋尾星莊小學(xué) 張建陽

自2016年中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)發(fā)布以來，圍繞核心素養(yǎng)的研究成為教育的中心議題。與此同時，各學(xué)科的新修訂課程標(biāo)準(zhǔn)都將學(xué)科核心素養(yǎng)寫入其中。包括語文、數(shù)學(xué)、英語、政史地、物化生，乃至體育、信息技術(shù)等學(xué)科都以課程標(biāo)準(zhǔn)的形式提出了明確的學(xué)科核心素養(yǎng)，成為學(xué)科教學(xué)的目標(biāo)和依據(jù)。而科學(xué)學(xué)科的學(xué)科核心素養(yǎng)并沒有權(quán)威機構(gòu)予以公布，但沒公布并不代表不存在，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)科學(xué)習(xí)中應(yīng)該掌握的必備品格與關(guān)鍵能力，它是客觀存在的，有學(xué)科就有學(xué)科核心素養(yǎng)。每一名小學(xué)科學(xué)教師都要思考科學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)容與內(nèi)涵，探究其在科學(xué)課程中培養(yǎng)和落實的有效途徑，為學(xué)生良好科學(xué)能力與素養(yǎng)的提升打好基礎(chǔ)。

一、小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的四要素

科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中的必備品格與關(guān)鍵能力，基于科學(xué)學(xué)科內(nèi)容與特征，筆者認(rèn)為應(yīng)該包含科學(xué)思維、科學(xué)實驗、科學(xué)表達、科學(xué)態(tài)度這四個方面：

1.科學(xué)思維。

科學(xué)思維，是指學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中所具備的良好思維品質(zhì)，基于觀察與實驗進行判斷、推理、分析、綜合，進行科學(xué)思考、科學(xué)推理、科學(xué)論斷。在此過程中，學(xué)生運用直覺思維進行猜想，用邏輯思維進行推理，用發(fā)散性思維進行類比、用創(chuàng)新思維進行釋疑，在科學(xué)學(xué)習(xí)中養(yǎng)成勤于思考、善于思考的思維品質(zhì)。這是進行科學(xué)學(xué)習(xí)最寶貴的學(xué)習(xí)品質(zhì)之一。

2.科學(xué)實驗。

科學(xué)實驗素養(yǎng)，是學(xué)生具備科學(xué)實驗的基本能力，具備良好的科學(xué)實驗習(xí)慣，在老師的實驗指導(dǎo)下大膽開展實驗假設(shè)，有條不紊地落實實驗步驟，規(guī)范操作科學(xué)實驗，并能夠在實驗基礎(chǔ)上進行信息處理、得出實驗結(jié)論等等。科學(xué)是建立在自然科學(xué)實驗基礎(chǔ)之上的學(xué)科，學(xué)生通過科學(xué)學(xué)習(xí)要掌握簡單的科學(xué)實驗嘗試以及操作技能。

3.科學(xué)表達。

科學(xué)表達，是指以準(zhǔn)確的語言描述科學(xué)現(xiàn)象，以有邏輯、有條理的語言總結(jié)科學(xué)實驗結(jié)果，通過口頭表述以及實驗報告為主的口語以及書面語來有序、有條理、綜合地闡述科學(xué)學(xué)習(xí)過程。科學(xué)表達具備三個基本特性：一是語言的準(zhǔn)確性，做到符合科學(xué)事實；二是條理性，做到有序表達、有邏輯表達；三是規(guī)范性，掌握常用的科學(xué)專業(yè)術(shù)語，掌握科學(xué)總結(jié)匯報的規(guī)范表達方式。科學(xué)表達時科學(xué)思維在語言表達上的反映，對學(xué)生的語言組織能力、表達能力、書面材料寫作能力的培養(yǎng)等大有裨益。

4.科學(xué)態(tài)度。

科學(xué)態(tài)度，是指學(xué)生對待科學(xué)學(xué)習(xí)的積極情感態(tài)度，主要包括：一是濃厚的科學(xué)興趣，積極參與科學(xué)學(xué)習(xí)活動，熱愛科學(xué)。二是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，基于證據(jù)與推理，不迷信權(quán)威，實事求是。三是良好的科學(xué)道德品質(zhì)，在科學(xué)學(xué)習(xí)中樂于合作分享，具有崇高的科學(xué)理想等。積極而端正的科學(xué)態(tài)度是科學(xué)學(xué)習(xí)的強大精神動力。

二、小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑

在學(xué)科核心素養(yǎng)背景之下，教師在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，如何對學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)實驗、科學(xué)表達、科學(xué)態(tài)度四項核心素養(yǎng)進行培養(yǎng)？本人結(jié)合自身的教學(xué)思考，以教科版《科學(xué)》四年級上冊教學(xué)為例，從如下幾方面著手論述：

1.提煉核心問題，發(fā)展科學(xué)思維品質(zhì)。

學(xué)起于思，思源于疑。問題是驅(qū)動思維的最有效載體，科學(xué)思維建立在科學(xué)探究問題的基礎(chǔ)之上。在小學(xué)科學(xué)課堂中，很多幼兒懷著“好玩”的心態(tài)對待科學(xué)知識，懷著“看表演”的心態(tài)看待科學(xué)實驗，被老師牽著鼻子走，沒有在科學(xué)學(xué)習(xí)中融入自己的思考，也就沒有自己的觀點看法，更沒有自主探究的發(fā)現(xiàn)。要鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)，教師就要善于利用核心問題來驅(qū)動學(xué)生進行科學(xué)思考，讓科學(xué)課洋溢、閃爍思維與智慧之光。教師在科學(xué)課堂上要善于設(shè)計核心問題來發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。

比如，教科版四年級上冊《溶解的快與慢》的教學(xué)中，教師運用核心問題來調(diào)動學(xué)生的認(rèn)知經(jīng)驗的大腦思維，思考溶解快慢的影響因素：（1）AB兩杯同樣的水中，分別放入白砂糖和冰糖，哪個溶解得快？可以得出什么結(jié)論？（2）AB兩杯同樣的水中，分別放入相同的冰糖顆粒，A用棒子攪拌，B靜止不動，誰溶解快？可以得出什么結(jié)論？（3）AB兩杯盛相同多的水，A為熱水，B為涼水，再放入相同量（足量）的食鹽，哪個溶解得快？可以得出什么結(jié)論？教師先以三個并列的問題調(diào)動學(xué)生的生活知識經(jīng)驗，或以科學(xué)實驗的方式來驗證。學(xué)生能想到顆粒大的物體比顆粒小的物體容易溶解，攪動比靜止不動更容易溶解物體，熱水比涼水更容易溶解物體。教師再以核心問題“從以上三個結(jié)論，你能總結(jié)出溶解的快慢的影響因素有哪些”來進一步促進學(xué)生思考，總結(jié)出影響溶解快慢的主要因素包括：溶解物體體積大小、是否有攪拌、液體溫度等，從現(xiàn)象出發(fā)思考科學(xué)規(guī)律，總結(jié)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)得到很好的提升。

2.開展實驗操作，提升科學(xué)實驗素養(yǎng)。

構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)學(xué)生在親身參與的過程中學(xué)習(xí)知識，科學(xué)是建立在自然科學(xué)實驗基礎(chǔ)上的學(xué)科，科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)與論證都需要科學(xué)實驗的支撐。教師要尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，積極開展科學(xué)實驗活動，讓學(xué)生親身參與實驗設(shè)計、開展、總結(jié)全過程，在科學(xué)實驗中提升學(xué)生良好的科學(xué)實驗素養(yǎng)。

一是科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計。科學(xué)實驗方案的設(shè)計對學(xué)生的科學(xué)實驗素養(yǎng)有較高的要求。在課堂內(nèi)外的科學(xué)小實驗之前，教師可以充分發(fā)揮小學(xué)生的主觀能動性，獨立地或者在同伴合作探究下設(shè)計一套行之有效、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灧桨福處煂W(xué)生的實驗方案進行檢查和指導(dǎo)，優(yōu)化實驗設(shè)計，提高實驗效率。如測量肺活量的實驗中，在沒有測量袋的情況之下如何做這個實驗？教師讓學(xué)生設(shè)計一個可行性高的方案。起初，有學(xué)生提出可以借助吹氣球的方法來收集呼出的氣，但是在具體操作過程中發(fā)現(xiàn)，吹氣球的過程中已吹入氣球中的氣與口中呼出的氣會形成阻力，甚至有的肺活量小的學(xué)生存在吹不起氣球的現(xiàn)象。因而可以推斷氣球采集的氣量要低于真實呼出的氣，因而實驗會產(chǎn)生較大誤差。最終綜合考慮之下學(xué)生決定采用皮管吹氣到倒置的放在水中的塑料桶，標(biāo)明刻度，最后看呼氣后水面上升的體積的肺活量測量方法，思路嚴(yán)謹(jǐn)，取得了良好的實驗結(jié)果。

二是認(rèn)真細(xì)致的觀察。科學(xué)實驗操作過程中，實驗過程中發(fā)生的實驗現(xiàn)象需要實驗者認(rèn)真觀察并進行實驗數(shù)據(jù)的記錄，客觀、完整地記錄實驗過程，為發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象、探究實驗結(jié)果做好準(zhǔn)備。比如，教科版四年級上冊《觀察發(fā)聲物體》的實驗中，教師讓學(xué)生親手操作將敲打過的音叉輕輕觸及水面，提問：“請問你發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？”有學(xué)生說：“水面有很多波紋。”“這些波紋剛開始很快，波紋也大；慢慢的波紋輻射的速度就慢了下來，波紋也小了，最后水面恢復(fù)了平靜。”通過認(rèn)真細(xì)致觀察，學(xué)生不僅僅發(fā)現(xiàn)水面振動產(chǎn)生了波紋，且波紋輻射的頻率和大小都被觀察到，為進一步地發(fā)現(xiàn)實驗的原理做好了準(zhǔn)備。

三是科學(xué)規(guī)范的操作。科學(xué)實驗容不得隨意和馬虎，不規(guī)范的操作不但會影響科學(xué)實驗結(jié)果，甚至還可能帶來安全隱患，科學(xué)規(guī)范操作是科學(xué)實驗素養(yǎng)的重中之重。在科學(xué)實驗過程中，教師要嚴(yán)格管理實驗課堂組織紀(jì)律，學(xué)生必須在老師的指導(dǎo)下進行規(guī)范操作。比如，在《高錳酸鉀的溶解》實驗中，在取高錳酸鉀顆粒時，要強調(diào)切忌用手直接取，而要用小勺取，避免高錳酸鉀對人體的侵蝕傷害。在《蒸發(fā)皿中的白色顆粒》的實驗教學(xué)過程中，要求學(xué)生按照老師的要求安全地點燃和熄滅酒精燈；實驗完后不要立即觸碰蒸發(fā)皿、酒精燈、三腳架和石棉網(wǎng)，以免被燙傷。只有在實驗過程中嚴(yán)格要求，建立規(guī)則，規(guī)范操作，才能在確保實驗安全的同時順利完成實驗。

3.組織交流匯報，培養(yǎng)科學(xué)表達能力。

科學(xué)表達是以規(guī)范的科學(xué)語言來闡述科學(xué)思考與科學(xué)觀點，體現(xiàn)了學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的理解與感受，強化學(xué)生的自主化表達，是自主學(xué)習(xí)和合作探究下進行科學(xué)學(xué)習(xí)匯報、總結(jié)的重要方式。教師要創(chuàng)設(shè)開放性的課堂對話氛圍，讓學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中敢于表達、善于表達。

一是口頭表達與交流。學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中，要能夠以清晰的思路、準(zhǔn)確的語言來闡述科學(xué)。比如，在《探索尺子的音高變化》的科學(xué)課教學(xué)中，教師讓學(xué)生嘗試口頭描述如何設(shè)計實驗方案，有條理地闡述實驗操作的過程，并就實驗結(jié)果以及結(jié)論進行口頭的匯報，在口頭表達的過程中，學(xué)生的語言邏輯思維得到了很好的實踐和提升，在表達交流的過程又進一步加深了科學(xué)知識的理解與感受。

二是書面總結(jié)與匯報。科學(xué)學(xué)習(xí)的總結(jié)和匯報過程中，實驗報告的寫作是一種高階的科學(xué)能力與素養(yǎng)，學(xué)生將科學(xué)實驗的實驗計劃、實驗思路、實驗?zāi)繕?biāo)、實驗數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果等條分縷析地書寫到科學(xué)實驗報告中，通過一兩次的科學(xué)實驗報告的書寫，學(xué)生對科學(xué)實驗步驟、流程、注意事項等有了全方位地把握，能夠獨立參與或者以小組合作的方式書寫科學(xué)實驗報告，將思考、操作、表達有機整合起來。

4.落實生本評價，激發(fā)積極科學(xué)態(tài)度。

德國教育家第斯多惠說過：“教育的藝術(shù)不在于傳授知識，而在于激勵、喚醒和鼓舞。”良好的科學(xué)態(tài)度是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)過程中強大的精神動力，教師要堅持以學(xué)生發(fā)展為本的科學(xué)教學(xué)評價方式，從多個維度對學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)進行激勵評價，培養(yǎng)學(xué)生積極的科學(xué)態(tài)度。

一是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的參與積極性。在學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)興趣、對學(xué)習(xí)內(nèi)容的好奇心與積極情感是極為關(guān)鍵的主觀因素，這是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力。科學(xué)課堂中學(xué)生能積極思考老師提出的問題，積極進行科學(xué)實驗的操作示范，以及對科學(xué)課程的濃厚興趣，都是難能可貴的科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度。教師要善于在學(xué)生之中樹立典范，將科學(xué)課堂實驗以及課后探究實驗中的積極分子進行表揚肯定，在班級內(nèi)營造出濃郁的科學(xué)探究興趣，形成人人愛科學(xué)、人人會科學(xué)的學(xué)習(xí)氛圍。

二是科學(xué)學(xué)習(xí)過程中的良好態(tài)度。對學(xué)生表現(xiàn)出的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神、實事求是的科學(xué)態(tài)度、積極思考和創(chuàng)新的科學(xué)思維予以積極評價。比如，在《食鹽會和水一起蒸發(fā)嗎》的實驗課中，學(xué)生提出質(zhì)疑：“把杯子放在窗臺上，讓杯中的水蒸發(fā)，這也太慢了，何不直接用酒精燈加熱呢？”的確，按照教材中的實驗方法，學(xué)生不可能在課堂中看到實驗結(jié)果。學(xué)生積極思考，加上自己的生活經(jīng)驗，提出加熱蒸餾的方式提高蒸發(fā)速度，濃鹽水馬上就析出鹽來。教師對學(xué)生愛動腦、敢于質(zhì)疑的科學(xué)學(xué)習(xí)精神予以表揚。

此外，學(xué)生在小組合作探究中積極參與學(xué)習(xí)的態(tài)度、合作交流的品質(zhì)，樂于分享和承擔(dān)的精神都是良好科學(xué)態(tài)度的重要表現(xiàn)，是寶貴的科學(xué)學(xué)習(xí)精神。如學(xué)生的分組探究學(xué)習(xí)活動中，部分學(xué)生能夠主動承擔(dān)臟活、累活以及需要花費大量時間精力的任務(wù)，在小組學(xué)習(xí)活動中付出更多心血，應(yīng)該予以表揚肯定。

綜上所述，當(dāng)前的基礎(chǔ)教育中各學(xué)科的教學(xué)都以核心素養(yǎng)教育為核心，科學(xué)教學(xué)也應(yīng)該如此。盡管當(dāng)前科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵尚無定論，但有學(xué)科就有學(xué)科核心素養(yǎng)，這是毋庸置疑的。本人認(rèn)為，科學(xué)思維、科學(xué)實驗、科學(xué)表達、科學(xué)態(tài)度是對科學(xué)學(xué)習(xí)必備品格與關(guān)鍵能力的集中概括與體現(xiàn)，是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的高階化目標(biāo)，從這四點出發(fā)進行培養(yǎng)與強化，對小學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)極為重要。