《科学课程标准》提出,“科学教育要注重培养学生良好的科学素养,使学生逐步领会科学的本质。”顾名思义,走进科学探究就是走进科学、走进探究。那么,何为科学、探究及科学探究呢?让我们明确一下这三者的含义:(1)科学是关于自然、社会和思维的知识体系,是人类实践经验的结晶;(2)探究是用不同的方式来解决问题的途径。(3)科学探究既指科学家们用以研究自然界并基于这种研究获得证据、提出种种解释的多种不同途径,也指学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。
一、提出科学问题
例如,教师与学生一起做水溶解食盐的实验,在一杯水中不断加食盐,同时不断搅拌,引导学生认识到食盐不会无限地溶解下去。
师:物质不可能无限地溶解下去,肯定有一个限度。那么,一杯水能溶解多少食盐呢?
师:这个问题我们能进行研究吗?有什么地方不够明确?
生:不能,一杯水是指大杯,还是小杯,是几毫升呢?
师:对,水的多少必须确定下来,这样我们才可以研究。今天由于时间关系,我们的实验就用少点水,用50毫升。所以,我们就把今天研究的问题改为:一杯50毫升的水里能溶解多少食盐?
我们科学课研究的问题必须具有“科学性”,也就是具体的、明确的、可以研究的科学问题。而“一杯水里能溶解多少食盐”是个不能具体研究的问题,怎么办?教师巧妙地从一杯水过渡到50毫升的一杯水,把一个不能直接研究的问题转化成了一个可以研究的科学问题。
二、感悟科学探究
科学探究是一个复杂的过程,需要观察,需要提出问题,需要从多个变量因素中选取一项或多项进行比较,需要交流合作,甚至加以评估。这就需要教师有的放矢地来逐步提高学生的这种探究能力。
例如,探究浮力的大小与哪些因素有关,教师提出猜想、假设:“根据你的经验猜想浮力的大小与哪些因素有关?”
生1:石块在水中下沉,木块漂在水面上,所以浮力的大小与物体的重力有关。
生2:我进入水中发现,越往深处走,感觉脚下的压力越小,所以浮力的大小与深度有关。
生3:观察上面实验发现,随着石块进入水的过程,弹簧测力计示数逐渐减小,可能浮力的大小与浸入的体积有关。
生4:可能和实验中水的多少有关。
生5:可能和液体的种类有关。
……
实验中,学生可能会提出更多的猜想,但说不出来是根根什么猜想的,完全是凭感觉和印象进行猜想。教师都应给予鼓励和肯定。当时学生的猜想多达十余条,远出乎我的预料,也打乱了我课前拟好了的设计表格。
面对这么多的猜想和假设,如何应对呢?
师:同学们,这么多猜想,这节课我们能一一验证过来吗?(这种商量的口吻,其实是把如何解决问题的方案抛给学生,让学生们积极参与进来)
生6:探究不完,明天再接着做。
生7:分组做,一组探究一个猜想。
生8:没必要每一个猜想都要去验证,探究几个能说明问题的猜想就可以了。
……
三、深化科学探究
未来社会是一个协作型社会,对个人的合作意识和协作能力的要求与日俱增。即越来越注重个人能否与他人协作共事,能否有效地表达自己的看法和见解,能否认真倾听他人意见,能否概括和吸取他人的意见等。因此,教师要鼓励学生在独立探索的基础上,认真倾听他人的意见,通过讨论、探究,使个人的发现变成大家共享的财富。
比如,我在教学《周围的空气》一课时,以小组为单位让学生互相协作用不同的方法找空气,然后在小组内互相说说自己的玩法,并推选出一位学生汇报。在学生们的讨论下,这次探究活动采用了分工合作的方式,即让一组选择一项猜想与假设进行探究,同时说出方法,拟定探究方案。如此,每组完成一项假设,众多的因素便可以同时进行探究,再通过交流合作得出结论。
但是,我却发现有的同学还很不甘心,似乎对别人的结果不放心,下课还不愿意离开实验室,要求道:“老师,再让我们做一做吧!”于是,我宣布:“今天中午实验室开放,有疑惑或未搞清楚的同学可以继续进行实验。”中午,我亲自参与了学生的实验,也进入了他们的思维范围,进一步感悟到:学生不是教出来的,是真正意义上悟出来的,教师把握住引导才是关键。
这次探究活动,已越过了课时和教材的限制。科学探究本来就不是简单意义上的程序化,科学家对周围世界的观察正是以“怀疑”的眼光审视所观察到的现象,再把各种线索拼凑起来弄清事情的来龙去脉。基于这一点,对小学生来说,尽管他们对探究活动极感兴趣,但还处于感悟阶段,教师一定要倍加呵护,加以培植。
科学探究永无止境,学习科学探究不但要学习科学方法,更重要的是学习科学精神和科学态度,这样能影响学生的一生。这就要求学生像科学家那样用科学研究的方法学习物理知识,经历感悟、探索和知识的形成过程,并成为知识的再发现者,从而提高科学探究的素养。
(责编杜华)