強化學生科學觀念的四種途徑

〔摘 要〕 科學觀念是對科學知識和學科內在邏輯的系統認識，具有統領性、抽象性等特征。首先，本文通過梳理科學觀念的內涵、認識和特征，對其進行闡釋。其次通過認知性目標、技能性目標和體驗性目標，三位一體聚焦科學觀念素養，實現科學觀念目標指向。最后，探尋培養學生科學觀念的路徑。本文旨在通過以下四種路徑，全面落實科學觀念素養：立足素養為本，進行單元設計；創設真實情境，進行深度學習；基于問題解決，進行能力評價；通過雙線融合，進行智能學習。

〔關鍵詞〕 科學觀念；核心素養；課程標準；科學教育

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 04 107-109

教育部印發了《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）的指導思想是落實立德樹人的根本任務，發展學生的核心素養，將學生培養為社會主義的建設者和接班人。新課標詳盡闡述了科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任。其中，科學觀念居于核心素養的第一位，是一種總體的認識，包含科學學科的基本觀念、認識什么是科學的本質以及科學與其他交叉學科關系的認識和應用?？茖W觀念是一種思考科學問題的方式，是在科學學習過程中逐步形成的?？茖W觀念也是方法論，對學生未來的科學學習有“潤物細無聲”的啟示作用?？茖W觀念是人類在長期探索中形成的智慧結晶，有方向引領的作用。科學觀念上位于科學知識，像是知識群的聚集點。通過科學觀念，賦予學習意義。同時，以此為起點，增長新的知識，使學生有機會內化科學觀念，并在未來持續發生作用?？偠灾?，科學觀念的培養，對落實立德樹人的目標具有重要意義。

一、科學觀念的內涵、認識和特征

（一）科學觀念的內涵

培養學生核心素養，終極目標是培養全面發展的人，適應未來社會的人。科學觀念是義務教育階段核心素養之一。何為科學觀念？吳俊明與吳敏認為科學觀念是對科學事物的本質、變化過程、規律、方法、價值以及外部聯系等問題的抽象的、概括的，具有總結性的認識與見解，通常也被稱為科學思想。郭思樂認為，科學觀念是人們對某一科學對象或科學過程的本原和本體的見解和意識。對該科學知識項目而言，人類為什么想、怎樣想和想出了什么這樣一些問題，對這些基本問題的領悟，就體現出一定的科學觀念。朱玉軍、王香鳳認為，科學觀念是對科學研究的過程、科學研究的結果（科學知識）及科學的應用價值等的概括性理解和認識。綜上所述，不同的學者對科學觀念的認識是不盡相同的，但是都強調科學觀念是一種認識，對科學的認識、對科學與其他學科關系的認識以及對科學本質的認識等。

（二）正確認識科學觀念

科學觀念是科學核心素養的重要組成部分，可以從本體論、方法論和價值論方面進行闡述。首先，科學概念依托于本體性知識，以生物科學、物質科學、地球與宇宙以及工程與技術為知識載體。其次，科學觀念蘊含了很多方法論，學生通過學習，領悟科學探究的一般過程，內化為學生后續科學學習的基礎。最后，科學觀念具有重要的價值取向。學習科學，是一種價值追求，不是為了學習而學習，而是為了更好地促進自我提升，適應日新月異的未來社會。

（三）科學觀念的學段特征

由于學生的認知能力是不斷發展的，依據科學知識的內在邏輯，學生的年齡特征，對科學觀念學段特征的行為動詞進行劃分，旨在更好地發展不同年齡階段學生的科學觀念素養。核心素養的學段特征有四個方面。其中科學觀念方面，有知道、觀察、描述、解釋、使用、解決和預測。進階水平是隨著學段提升而逐步提升的。通過梳理學段特征的具體內容，如自然界的事物有一定的外在特征；日常生活中的常見現象，自然現象是有規律的；現代工程與技術具有系統性和復雜性……引導學生通過一系列活動掌握科學知識，發展學生科學觀念素養。

二、科學觀念的闡釋

（一）學科領域科學觀念的闡釋

科學是一門綜合性學科，在具體的學科領域，每門自然學科都有一些起到統領性、永恒性、普遍性、抽象性的大概念。例如，在物質科學和生命科學領域，科學觀念對整個學科知識的學習有著舉足輕重的作用，是整個學科的靈魂。通過梳理，可以發現生物、化學、物理學科有很多學科特征的科學觀念。譬如，化學學科有元素觀、能量觀、微粒觀；物理學科有波動觀、時空觀、運動觀；生物學科有生命觀、平衡觀、適應觀。此外，在地球與宇宙、工程與技術領域也必定有一些科學觀念，這些科學觀念可以指導對應學科的學習，促進學生素養和能力的提升。

（二）科學本質的闡釋

對科學本質的理解是形成科學觀念的必要條件。探究實踐是科學本質的重要因素，在探究實踐中體會科學知識是可以驗證的，也必然是可以驗證的?？茖W隨著科技水平的發展不斷發展，因此，人類對科學的認識是具有時代性的。譬如，延續了1800多年的地心說，最終還是被哥白尼的日心說所取代。哥白尼的日心說也標志著現代科學世界觀的開端。

（三）科學觀念應用的闡釋

應用科學觀念是學習科學知識，內化科學觀念的最終目的。科學觀念的內化，有利于學生解釋自然現象，解決日常生活中常見的問題。學生具有強烈的探究欲望，對于科學現象充滿好奇，能自主學習科學知識，內化科學觀念?？茖W觀念的形成，是伴隨學生學習的始終的。學生在學習科學時，不斷地內化，不斷地應用，并循環往復，持續強化對科學觀念的理解?？傊?，聚焦科學素養，科學觀念的形成是內核。學生內化科學觀念的標準，是應用科學觀念去解決問題。

三、科學觀念的目標指向

教學目標是教學活動的開端，是整個教學過程的風向標。新課標“附錄3”中有包括“認識身邊的材料”“植物是活的嗎”等10個教學案例。所有的教學案例都是依據科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任四個維度設定教學目標的。其中，科學觀念目標是教學目標的第一位。因為，科學觀念包含了一節課最重要的本體性知識：相關科學概念、科學原理和規律等。通過進一步研讀新課標，不難發現科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任四個維度的教學目標都可細化為認知性目標、技能性目標和體驗性目標。三類目標三位一體，實現科學素養的全面落地。三類目標根據水平高低，使用不同進階水平的行為動詞表述。認知性目標動詞的一級水平有：知道、說出、描述、識別、列舉和了解。還有二級水平和三級水平。技能性目標和體驗性目標亦是如此。

依據新課標的課程目標內容，對科學觀念目標內容從物質科學、生命科學、地球與宇宙、工程與技術四個維度對科學觀念目標內容進行編碼、統計。旨在了解、培養學生科學觀念目標的內容，統計結果（見圖1）?？梢园l現，要實現培養學生科學觀念的目標，離不開物質科學、生命科學、地球與宇宙、工程與技術四個學科領域的知識。在培養學生科學觀念方面，物質科學知識實現科學觀念培養目標的占比最高，工程與技術領域的知識相對來說比例最低，但都非常重要，不可或缺。

四、科學觀念的形成路徑

當今科技發展日新月異，學生處于這股不斷變化的洪流中，面臨巨大挑戰。新時代的青少年必須與時俱進，方能跟上時代的步伐。在科學教育領域，培養學生的科學核心素養，旨在逐步培養學生適應未來社會的必備品質、關鍵能力，并形成正確的價值觀?？茖W觀念是科學素養的重要組成部分，是學生學習科學，必須具備的重要素養之一?？茖W觀念的培養是一個復雜的、長期的過程，不是一蹴而就的，也不能一蹴而就?；谛抡n標對科學觀念的內涵闡釋，在教學實踐中，科學教師不斷探索培養學生科學觀念素養的路徑有重要意義。

（一）立足素養為本，進行單元設計

強化學生科學觀念，須立足素養為本的理念，以單元設計為載體。義務教育科學課程是一門綜合課程，通過課堂教學活動，以及課外科學實踐活動，學生學習科學知識，內化核心素養，為進一步學習科學，為未來從事科學研究工作奠定堅實的基礎?？茖W教育必須培養學生的關鍵能力，即能獨立又可與同伴團隊合作。科學教育的重要目標之一：培養學生的科學觀念，探尋合適的科學學習方法；科學教育必須培養學生的科學品格，即學習科學、探究生活中科學問題解決的方法。學科核心素養的形成，不是以某一個知識點，也不是以某一個活動為載體。而是要立足于單元設計，進行整體布局。因此，一線教師在進行單元設計時，應牢記培養學生的科學觀念這一重要素養。如崔允漷教授說：“大單元設計能夠改變學科知識點的碎片化教學，實現教學設計與素養目標的有效對接?！苯處熃虒W設計前，亟須認真研讀新課標，領會新課標的課程性質、課程理念，尤其是理解科學觀念的內涵，再進行單元設計，并在教學實踐中全面貫徹實施。

（二）創設真實情境，進行深度學習

強化學生科學觀念，須創設真實情境，進行深度學習。在真實情境下，解決日常生活中的真問題。因此，營造一個實實在在的真情境，是學生進行認真學習的必要條件，也是學生科學觀念形成的必要條件。學生在解決問題時，就像專家一樣，進行有目的的活動，并能有效地遷移，有利于科學觀念的形成。學生的活動必須在真實情境中，解決真實的問題，進而引發深度學習。深度學習是學生感知覺、思維、情感、意志、價值觀全面參與、全身心投入的活動；深度學習的目的指向具體的、社會的人的全面發展，是形成學生核心素養的基本途徑。學生在學習活動中具有主動性與創造性，在教學過程中發揮主體作用。因此，科學觀念的形成，對學生深度學習起到決定性作用。

（三）基于問題解決，進行能力評價

強化學生科學觀念，需基于問題解決，進行能力評價。問題解決能力是一種思維方式，根植于科學知識之中，是科學學科的內核，是科學觀念全面形成的重要標志。因此，科學觀念的形成，必須基于問題解決，并對學生進行能力評價，幫助學生進行反思與修正。問題解決與能力評價離不開教育影響，兩者不可割裂，否則終將南轅北轍，不能有效地促進學生科學觀念的形成與內化?？傊瑔栴}解決是一種知識與經驗的建構過程，對問題解決能力表現進行及時評價，有利于學生及時修正與迭代，進而促進學生科學觀念素養的形成。

（四）通過雙線融合，進行智能學習

強化學生科學觀念，需雙線融合，推進智能學習。隨著科技的飛速發展，教育信息化必將引領教育現代化的潮流。每逢大的自然災害，師生更深刻地體會到信息化教學手段的重要意義。在科學教育中，為了更好地培養學生科學觀念素養，線上與線下教學方式的深度融合為學生創造了一個不受時空限制的學習環境。線下教學能夠確保師生之間全方位、立體式的實時交互，使學生在真實情境中發展和深化科學觀念素養。而線上教學則打破了時空界限，通過各類線上平臺，師生之間、生生之間可以便捷地進行交流、互動與討論，從而推動科學觀念的全面滲透與實踐。

五、結束語

綜上所述，培養學生科學觀念是發展學生科學核心素養的應然選擇。教師、學生和教育影響是學生科學觀念形成的三要素，將三者有機整合，形成一個系統性的框架，全方位促進學生科學觀念的形成與發展。科學觀念不僅涉及對學科領域內具體觀念的理解，還包括對科學本質的認識，以及運用這些科學觀念來解釋和解決實際生活中常見的科學問題的能力。聚焦核心素養的培育，我們應著重培養學生的科學觀念。在后續的教學實踐中，我們將不斷探索并驗證四種教學路徑的有效性，同時不斷反思與迭代，以期全面促進學生科學觀念素養的提升。這一努力旨在為實現立德樹人的教育目標奠定堅實基礎，將學生培養成具備科學素養、能夠擔當社會主義建設重任的合格接班人。

參考文獻

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