不同学段小学生科学探究特点分析

吴建秋

摘 要：目前，科学探究已经成为一种不可或缺的教学方式，并且，在科学教育改革中，以科学研究为核心的教育教学已经成为最受关注的理念之一。对科学探究进行了一番高概念性的描述，认真分析了科学探究在小学科学教育中的必要性，并在此基础之上，着重针对不同学段小学生的科学探究特点进行了深入的探讨分析，为广大教育工作者提供理论参考。

关键词：不同学段；小学生；科学探究特点；探讨分析

科学探究不仅是学生获取科学知识的有效途径，同时还是有效培养学生良好科学素养的基本载体。在小学科学课堂教学中，科学探究是不可或缺的主要方式，不同学段的小学生在开展科学探究活动的过程当中，由于小学生存在年龄方面的差异，必然会在认知水平上也存在一定的差异，这种差异无疑会使不同学段的小学生在进行科学探究的过程当中呈现出各自的鲜明特点。因此，不断探讨分析不同学段小学生进行科学探究的特点无疑具有非常重要的现实意义。

一、科学探究的概述

从本义上来看，科学探究指的是科学家们在探究自然界科学规律的过程中所开展的一系列研究活动。但从当前的实际情况来看，对于科学探究的含义还存在着许多不同的观点。学前心理学教授庞丽娟、陈琴认为，科学探究是个体通过自主地研究和调查来认知自然的活动，并对其进行解释。而大学教育学著名教授徐学福认为，在课堂上实施科学探究时应该从两个方面来解释，即基本精神和基本程序，两者在科学探究活动中达成统一。在课堂教学中开展科学探究时，不仅需要对科学探究的基本程序进行模拟来开展探究教学，与此同时，还需要引导学生在参与科学探究的过程中充分领悟到科学探究的本质，帮助他们逐渐形成科学的态度。另外，美国利昂·莱德曼教授认为，科学探究与科学过程有着非常密切的联系，但科学探究也同样包括过程技能的发展，比如，观察、猜测、推断以及分类等。根据对以上科学探究概念的梳理，可以从两个角度对科学探究进行理解和解释，一是，科学探究属于一个认知过程，在这个过程当中必须要经历一定的阶段。二是，科学探究是科学方法和思维方法的过程技能。其中，科学方法主要包括观察、测量以及分类等；思维方法主要包括比较、归纳以及演绎等。本文立足于将科学探究理解为是一种认知过程来进行分析。

二、科学探究在小学科学教育中的必要性

1.科学探究是有效培养小学生良好科学素养的基本载体

在国际科学教育中，科学素养是一个理想目标，尽管目前并没有达成一个公认的定义，但是能够归纳出它的共同因素。从严格意义上来说，科学素养应该包括科学的价值观和态度、对科学的理解、科学的思维方法、必要的科学知识以及有效运用科学来解决实际问题的能力等。教育部颁布的《小学科学课程标准实验稿》明确提出：以培养学生科学素养为宗旨的科学教育目标。在小学科学课堂教学中，通过科学探究不仅有助于学生充分理解科学知识，同时能够帮助学生深刻掌握科学知识的建构与发展。与此同时，借助科学探究能够使学生逐渐获得科学的思维方法。并且，借助科学探究有助于学生树立正确的科学态度，从而使小学生对科学知识有一个更加全面的认识。因此，在小学科学教学中，教学可以以科学探究为依托，不断培养小学生的科学素养。

2.科学探究是小学生掌握科学知识的关键途径

科学探究指的是学生在科学学习中进行的各种活动，其目的是为了充分领悟科学家们在研究自然界的过程中所运用的一系列方法。由此可见，科学探究是学生掌握科学知识的关键途径之一。科学探究活动是让小学生深入而全面地理解科学的一种有效方式，同时也是一种以问题为核心的学习过程，需要小学生明确能够探究的问题，设计出具体的探究方案，收集到有利的证据，并提出具有说服力的解释。由此可见，科学探究明显包括某些过程技能。但从严格意义上来说，科学探究是需要科学知识与其紧密结合的一种认知综合能力，而并不是简单的等同于过程技能。同时，由于科学过程往往是在小学生对具体的科学知识进行思考时才会发生，因而科学探究过程与科学知识是相互交织在一起的。小学生在开展科学探究活动的过程当中，除了过程技能以外，合理的想象、科学的推理以及批判性的思维等均具有非常重要的意义。科学知识在形成过程中原本就是一种不断循环和不断补充的过程，能够使科学知识得到不断完善与发展。学生以科学探究活动为依托，无疑能够培养他们对科学知识更加全面的认识。

三、不同学段小学生的科学探究特点

1.不同学段小学生提出问题的特点

问题是进行科学探究的起点，如果没有明确的科学问题，也就不会有科学探究过程。因此，在小学科学教学中，要想使探究的问题得以明确，首先必须提出问题。儿童的天性就是好问，他们在学习中提出的问题越多，则表明他们对学习的兴趣和热情越强烈。从目前的实际情况来看，在小学科学课堂教学中，小学生所开展的科学探究活动，其内容绝大多数是以具体的科学教材为依据而进行的，由于小学生是科学探究活动的主体，因而探究的问题则应该来源于小学生自己，因此，教师应该积极努力地为小学生创设良好的条件，鼓励并积极引导小学生在教学范围之内提出自己感兴趣而且想研究的问题，而要想为小学生创设出良好的问题情境则必须建立在充分了解小学生提问的发展特点的基础之上。例如，教师在进行三年级《蚂蚁》这一课程内容的教学时，首先提出了问题：“关于蚂蚁，同学们想研究什么呢？”顿时，激发了学生的兴趣，他们提出了各种自己感兴趣且想研究的问题，如，“蚂蚁的身体长什么样？”“蚂蚁怎么搬东西？”以及“蚂蚁喜欢吃什么食物？”等等。而在进行四年级《食物中的营养》这一课程内容的教学时，提出了类似的问题：“关于食物同学们想了解哪些问题呢？”小学生积极踊跃地提出了许多问题，如，“我们吃的米饭有什么营养？”“我想知道哪些食物最有营养？”以及“为什么吃了食物我们就可以长高？”等等。以上这些问题都是从对研究对象本身的判断与认识而提出的问题。同时，也有部分学生从生活实际出发，提出了与日常经验相关联的问题。由此可见，中学段的小学生已经开始了对事物现象之间的因果关系进行提问，开始思考为什么的问题。

2.不同学段小学生形成假设的特点

科学探究在明确了探究问题之后就需要对问题可能的答案进行假设。在科学探究当中，小学生提出假设是一种预见性活动，对探究的方向产生着一定的决定性作用，并且在整个科学探究过程中发挥着承上启下的作用。小学生根据探究的问题提出假设是一个高度思维化的过程，小学生在提出各种假设的基础之上，以原有的生活经验和知识将不同事物之间建立起一定的联系，在实际推理过程当中试图分析出合理的假设。针对小学生假设能力来说，年龄阶段无疑是科学假设能力的内在环境，使科学假设能力表现出了一定程度的层次性。例如，教师在进行三年级上册《水和食用油的比较》这一课程内容的教学时，在假设环节，小学生提出的假设是：“将食用油倒入水中，油会浮起来”“水流动较快，而食用油流动较慢”。由此可见，中学段的学生假设内容侧重于对事实现象的预测，在认知结构上已经存有部分抽象概念，能够发现事物之间的关系，但是还无法摆脱客观世界，在作出假设的过程当中往往与自身的生活经验相联系，还需要依托具体的形象或事物。而教师在进行高学段五年级上册《运动与摩擦力》这一课程内容的教学时，首先提出了问题：“摩擦力的大小可能与什么有关？”这时，学生纷纷提出了许多假设，如“可能与用力的大小有关，用力越大，摩擦力越大”“可能与物体的重量和大小有关”等。由此可见，高学段的小学生所提出的假设内容往往集中在对事物之间的相互关系上，与中学段的学生相比较，对事物现象的假设已经上升了到一个新的梯度。高学段的学生在形成假设的过程当中，不仅能够完全摆脱具体内容的束缚，同时能够通过抽象的逻辑加工对事物之间的相互联系做出假设。

3.不同学段小学生设计探究方案的特点

在科学探究中，设计方案是非常关键的一个环节，它明确了整个科学探究活动的大致思路。在实际教学过程中，通常教师会在小学生独立完成验证方案的思考之后，让他们以小组为单位对探究方案进行初步设计，然后再通过集体讨论对初步设计的方案进行进一步的完善。设计方案在科学探究中是最能够体现小学生创新思维的环节，小学生在进行独立思考的过程当中，必然会结合自身的知识水平和生活经验想方设法来验证自己的假设，这无疑给小学生提供了良好的个性发展空间，充分激发了他们继续探究的欲望。而在实际教学当中，对于不同学段的小学生，他们所表现出来的设计方案的特点也是不相同的。例如，教师在进行中学段三年级上册《它们吸水吗》这一课程内容的教学时，通过小组讨论之后进行了设计方案的汇报：小组展示：“滴”的方案——用滴管分别往平放着的金属片、塑料片、木片、纸片上分别滴水，对四种材料的吸水性进行比较。这时，教师提出问题：他们设计的方案有什么地方需要改进的吗？激发了其他小组的提问，如“滴水的时间不同会影响实验结果”“滴管距离纸面的高度不同会影响实验结果”等等。由此可见，中学段的学生在进行实验的设计时已经能够考虑到控制变量，但考虑的变量还比较少，对影响实验的间接因素还缺乏充分地思考，还需要对实验的本质进行进一步的学习。而教师在进行五年级上册《怎样得到更多的光和热》这一课程内容的教学时，某小组给出的设计方案是用5个纸杯，在纸杯的底部钻一个小孔，并在其外面涂上不同的颜色，然后将温度计的玻璃泡插入孔中口朝下，将其放在台灯下面对温度的变化进行观测。由此可见，与中学段的学生相比较，高学段的小学生在进行实验方案的设计时不仅能够充分考虑到影响实验的大部分因素，同时还能够利用所学的知识进行实验方案的设计，从而能够设计出更加完整的探究方案。

综上所述，近年来，随着基础教育课程改革的不断深入，在小学科学课堂教学中，科学探究已经成为了一种不可或缺的主要教学方式。科学教育改革的核心是将科学结论教育转变为科学过程教育，从而实现以知识体系为中心向以探究为中心的转变，充分强调让学生在进行科学探究活动的过程中来学习科学知识。现阶段，在国际基础科学教育中已经达成了以科学探究为核心的共识，各个国家的科学教育改革都在提倡探究式教学，最终目的是为了使小学生在真实情境的探究过程中获取更加丰富的科学知识，使他们得到相关科学技能培养，并且使他们能够更加深刻地认识到科学的本质，不断提高科学素养。

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