教學生像科學家那樣思考

馬冠中

“我想教學生科學思考，但是不會教，怎么辦？”這是很多老師面臨的難題。要解決這個難題，需要明確回答以下問題。

要教學生科學思考，老師需要掌握哪些內容？相關研究表明，以下內容對科學思考教學至關重要：理解科學家是如何思考的，他們要經歷哪些探究過程，以及具體是如何提出問題、做出假設、進行實驗、論證觀點的；認識到怎樣的課堂教學活動能夠讓學生參與到科學家所經歷的探究過程中去，以及學會如何提出問題、做出假設；等。

在與老師的交流和課堂教學觀摩中，我發現，他們非常迫切需要掌握這些內容。針對第一條，很多老師充分認識到“提出問題”對學生很重要，也想了很多辦法讓學生提問。但是，他們需要了解：科學家的問題是從哪來的？問題是怎么提出來的？什么樣的問題是可探究的科學問題？類似的，很多老師還需要了解：實驗方案是怎么設計出來的？怎么判斷實驗方案的質量？針對第二條，很多老師有非常豐富的探究式教學經驗，在課堂上學生也能參與到探究過程中來。但是，這些老師發現，自己的科學教學設計“發揮不太穩定”：有些課“探究”多一點，而有些課“講授”多一點。這說明，他們需要對探究式教學形成更加系統的認識，明確地將課堂教學與學生能夠經歷的探究過程聯系起來。掌握了這些內容，老師就能夠看出一節課的教學設計在多大程度上模擬了科學家的探究過程，以及學生在多大程度上能夠參與到這樣的探究過程中去。

如何掌握這些內容，以便更好地教學生科學思考呢？平時，我們閱讀或聆聽一些科學家的科研故事，從這些故事里，我們能間接了解科學家是如何思考探究的。但是，很多老師還是覺得自己的認識很模糊，很零散。

相關研究表明，兩項經歷能夠發展老師對科學探究和探究式教學的認識。一項是直接參與科學探究的經歷。老師可以進入高校和科研院所的實驗室實習，在科學家的指導下參與課題研究，也可以圍繞土壤、天氣、動物行為等與科學課程內容相近的主題，開展探究。在這樣的探究經歷中，老師以科學家的身份探究自然現象，親歷整個探究過程。在這個過程中，老師像學生一樣處于“不知道”的狀態：不知道研究什么問題；不知道如何研究；不知道研究結論對不對。相關研究表明，這種方式能夠幫助老師系統和深入地理解科學家如何思考探究，掌握提問、假設、實驗等探究要素的具體做法。另一項是以探究方式學習科學的經歷。我們期待老師用探究方式教學生學習科學，但是，絕大多數老師在中小學、大學和研究生階段都沒有以這種方式學習科學的經歷。老師在設計和實施探究式教學時遇到的很多困難都與此有關。為此，老師需要以探究方式學習他們所要教授的科學課程。老師以學生的身份研究自然現象，通過提問、假設、實驗等，產生對自然現象的解釋，形成相應的科學知識。在這個過程中，老師能夠親身經歷他們的學生將要經歷的探究過程，遇到他們的學生將要面臨的困難。這樣的經歷既為老師補足以探究方式學習科學的經歷，又讓他們設身處地從學生視角看待科學課堂教學過程，了解什么樣的教學設計和活動能夠讓學生參與到科學思考當中去。

回到一開始提到的難題：“我想教學生科學思考，但是不會教，怎么辦？”現在，我們已經有了初步的方案。針對這個方案，老師可能有很多疑問，比如，“這個方案可行嗎？”“如何實施？”“實施過程中需要借助哪些資源的支持？”“這個方案能實現預期的效果嗎？”……后面需要完成的工作還有很多，但是，好在我們有了一個方向。