探究活动的设计与实践

何冰云

〔摘    要〕小学科学探究活动是培养学生科学素养的重要载体。本文论述了在小学科学探究活动中培养学生科学素养的可行性，并对基于学生科学素养的小学科学探究活动设计与实践过程进行了探究，希望为学生科学素养的培养提供一些参考。

〔关键词〕小学科学；探究活动；科学素养

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章編号〕  1674-6317  （2023）  08-0013-03

《中国学生发展核心素养》提出培养“全面发展的人”这一重要任务，强调学生应具备人文底蕴、科学精神、健康生活等核心素养。小学科学教育承担着培养学生科学素养的重要责任，具体到小学科学教学，教师需要从小学科学探究活动中寻找培养学生科学素养的契机。因此，从培养学生科学素养着手，分析小学科学探究活动的设计与实践具有非常突出的现实意义。

一、学生的科学素养

学生科学素养由科学兴趣、科学方法、科学知识、科学精神几大要素组成。其中科学兴趣特指学生求知本能，表现为对科学知识的求知欲、好奇心以及由此生发的体验科学、亲近科学、热爱科学的情感；科学方法是科学素养的核心，特指学生在客观事物认识过程中，把握事物认识程序，掌握运用科学技术知识解决身边问题的方法；科学知识是科学素养的核心概念，特指学生理解自然事物、科学技术知识、自然现象，综合了学生观察力、记忆力、想象力、注意力与思维力；科学精神是一种理念，特指学生正确认识科学技术的价值，并勇敢探求新的科学知识，敢于质疑，独立思考，形成认真负责且乐于互助的学习态度。

二、在小学科学探究活动中培养学生科学素养的可行性

（一）激发科学兴趣

科学探究活动是一种个性化的科学学习方式，开展的基础是学生学习需要、兴趣强化、动机强化。根据小学生的学习需要设计、组织科学探究活动，可以吸引更多的小学生亲身参与科学探究过程，感受科学探究过程的有趣，增强对科学知识的兴趣。同时，整个科学探究活动的主体是小学生，开展以小学生为主体的系列活动，可以根据小学生的反馈，调整活动方案，以维持学生长期参与活动的兴趣，强化学生科学探究动机。

（二）亲历科学探究

探究特指努力寻找问题解决答案，科学探究则是立足自然科学领域，用证据建造对自然界理解的过程。科学探究活动特指立足学科领域（或现实社会生活），选定研究主题，创设探究情境，指导学生独立发现问题，根据做出的假设或提出的猜想设计方案，有序经历动手操作、调查、实验、证据搜集、信息处理等过程，得出初步结论后，再次交流信息，直到获得问题的答案。

（三）积累科学知识

在小学科学探究活动中，提出问题、猜想假设无法脱离直觉思维、抽象思维；验证假设和猜想依赖于批判性的理性分析；设计验证、收集证据需要学生对科学知识进行过滤性考察，并围绕问题解决过程理解、应用科学知识。由此可知，整个科学探究活动过程的推进，可以帮助学生掌握科学方法与知识，发展科学素养。

（四）培养科学精神

科学的本质在于探索，勇于批判与创新的科学精神贯穿整个科学创造过程。小学科学探究活动的开展过程是小学生认识自然界、更新知识并形成科学精神和品质的过程。在小学科学探究活动中，探究实践打破了学科教学的封闭状态，为小学生营造了多元、开放的学习环境，助力学生掌握多学科知识与多领域技能。同时，观察现象、提出问题、猜想假设、综合归纳、调查实验、评价交流系列活动的开展，可以进一步促进小学生科学精神的形成。

三、基于学生科学素养的小学科学探究活动设计与实践

（一）基于学生科学兴趣的科学探究活动

世界上许多重大发现均开始于兴趣，兴趣可以驱使人深入思考事物的奥秘，发现事物发展的规律。科学探究是培养学生科学兴趣的重要途径。在小学科学探究活动中，学生对科学知识的兴趣直接影响其学习科学事实、知识概念的自主性，间接影响小学生明确事实、概念之间的关系以及科学研究的一般过程。因此，教师应正确认识科学探究活动在培养学生科学兴趣中的作用，从激发学生的兴趣着手，引导学生提出新奇的科学问题。在问题的驱使下，促使学生聚焦未知事物本质，主动探究。比如，在教科版小学科学五年级下册《蚯蚓的选择》教学过程中，多数小学生对于蚯蚓的了解源于幼儿时期的绘本或者雨后偶然所见，部分小学生因蚯蚓的外在形态而对其感到恐惧。根据学生的主观表现，为顺利开展科学探究活动，教师可以展示网购“地龙”图片，播放一则人们大量网购“地龙”，诱使不法商贩利用电蚯蚓方法捕捉蚯蚓的新闻，引发学生的好奇心，进而组织学生开展探究：“电蚯蚓这一行为的害处有哪些？”“蚯蚓对于生物链有什么作用？”以此激发学生的科学探究兴趣。初步激发学生兴趣后，教师可以带领学生开展对比实验，了解蚯蚓对光照的选择、对环境相对湿度的选择等，使其明确适宜蚯蚓生活的环境特点，形成对蚯蚓生活环境的共同认识，进而自觉在日常生活中宣传蚯蚓的益处，拒绝或阻止恶意破坏蚯蚓生活环境的行为，真正将科学探究活动中形成的认知内化到日常生活中。

（二）基于学生科学方法的科学探究活动

在科学探究活动开展过程中，教师应引导小学生依托已获得的知识，学习科学家在科学研究中使用的方法以及科学研究的一般过程，将科学知识与思维技能、观察推理方法有机整合，能动地获得对科学知识的理解，逐步由掌握科学知识的状态转换为探索科学知识的状态，亲身体验科学研究活动中涉及的科学方法。在小学科学探究活动中，涉及的科学方法主要有实验、查阅资料、调查访问、科技小制作、社会实践、交流讨论等。根据科学探究活动内容的差异，所使用的科学方法也具有一定差别。教师可以根据科学探究活动内容，选择适合的科学方法，指导学生开展探究活动。比如，在教科版小学科学五年级下册《解决垃圾问题》一课中，教师可以开展以调查访问为主要方法的科学探究活动，要求学生以小组为单位，利用周末时间进入社区或校园，通过实地调查、走访调查、线上提问等方式，了解周边环境中产生的主要垃圾类型以及垃圾对周边环境的危害。在确定周边环境中主要垃圾为厨余垃圾后，根据厨余垃圾的性质，有针对性地分析垃圾处理方法，为学生科学方法素养的形成做好铺垫。需要注意的是，在科学探究活动开展前，教师应带领小学生进行前期准备工作，明确调查访问目的，制定调查访问大纲，确定调查访问方法，如问卷调查、现场采访等，确保以调查访问为主要方法的科学探究活动顺利开展。在活动结束后，教师可以及时组织小学生总结调查收获，反思过程问题，升华调查访问对于科学探究的意义，真正加深学生对科学价值的认识，发展学生科学素养。

（三）基于学生科学知识的科学探究活动

在小学科学探究活动中培养学生的科学知识素养，可以从想象力着手，让学生在想象力的驱使下经历探究过程，在探究过程中习得科学知识，并将科学知识应用于生活。生活元素是学生想象力的发源地，基于生活元素设计小学科学探究活动可以更好地激发学生的想象热情，并让小学生感受到科学知识的价值。因此，教师应关联学生原有经验、日常生活元素，以学生已有的科学探究经验为基础，设计主题科学探究活动。比如，在教科版小学科学六年级上册《改变运输的车轮》一课教学过程中，教师可以播放录制的车轮滚动声音，引导学生对生活中与车轮相关的科学知识进行学习。在借助生活元素激发学生想象后，教师可以根据小学生的兴趣倾向，有针对性地带领学生亲历科学探究的过程，包括提出问题、猜想假设、设计方案、观察制作、收集证据、分析数据、得出结论、分享交流等。在猜想、观察、制作、收集、分析等环节，小学生经常遇到实际情况与预先的设定存在偏差的情况。此时正是培养学生想象力的最佳时机，教师可以在尊重科学事实的基础上，引导学生开展想象，回顾整个动手实践过程，反思操作不规范的细节，并想象科学家实际操作的过程，逐步帮助学生发现科学现象背后的知识。

为进一步增加学生科学知识的积累，教学结束后，教师可以将科学探究素材换成常见的自行车等，引导学生自行了解生活中车轮的用处，将科学知识探究融入日常生活。

（四）基于学生科学精神的科学探究活动

科学精神是小学生学习科学最直接的内部动力。只有在科学研究过程中掌握知识探究手段，才可以自然而然地形成批判创新、实事求是、严谨进取的科学精神。因此，在科学探究活动开始前，教师应梳理学生科学精神的培养目标。除科学探索阶段以外，小学生在科学探究活动开展过程中，还需要形成批判精神、怀疑精神、勇于实践精神、创新精神、互助协作精神。同时，在长期科学探究活动开展过程中，学生应完成科学精神的内化，减少盲从，坚持真理，充满创造活力。

在明确科学精神培养目标后，根据小学科学课程标准的基本要求，结合小学生科学知识与科学能力情况，教师要合理设计探究活动，在探究活动中利用多种手段，创造可以激发学生科学精神的氛围，促使学生感受、体验并内化科学精神。比如，在教科版小学科学三年级上册《空气能占据空间吗》一课教学时，教师可以依据原有“空气占据空间”这一知识点，落实科学探究材料易选性原则，设计“瓶内吹气球”探究活动。活动开始前，准备透明饮料瓶、中大气球、锥子、小刀、缝衣针、注射器、洗耳球、吸管以及实心小棍、火柴、镊子等工具。同时，鼓励学生发表看法，预测“瓶内气球能否吹大”，培养学生勇于质疑的科学精神，进而鼓励学生自由选择前期提供的工具，设置将气球套在瓶颈的装置，在15分钟内按要求开展探究活动：若瓶内气球可以吹大，那么在探究时间内应该如何做？如果吹不大呢？又可以做什么？同时，给学生发放探究记录单，有序填写预测、验证过程与探究结果，引导学生完成对前期预测的证实或证伪。证实后，学生可以产生“为什么无法吹大瓶内气球”等问题，促进学生严谨进取科学精神的生成；证伪后，小学生的思维与事实之间产生矛盾，可以激发学生批判创新、实事求是的科学精神。

综上所述，科学素养是促使学生内在学习动机形成的重要因素，也是学生全面发展的重要组成部分。而科学探究活动是小学生发展自身科学素养的有效途径之一，因此，教师应正确认识小学探究活动在培养学生科学素养中的价值，结合学生科学素养现状，细化小学科学探究教学中科学素养的培养目标，有针对性地设计并组织小学生参与科学探究活动。在活动中有意识地激发学生科学兴趣，引导学生学习科学知识，掌握科学方法，最终形成科学精神。

参考文献

[1]郑长龙.引领科学教育改革 促进科学素养发展：评盖立春教授专著《科学探究观的测评研究》[J].河北师范大学学报（教育科学版），2022（2）：141.

[2]黄芳，黄林青，张娥娥.科学素养的情境、目的、内涵分析及启示[J].高等工程教育研究，2022（1）：116-120.

[3]王俊民.澳大利亚科学素养测评框架探析及启示[J].外国中小学教育，2019（3）：47-56.

[4]沈寧.基于思维发展的科学课分组器材设计[J].教学与管理（小学版），2021（5）：57-59.

[5]张素芹.“人的性别遗传”一节的探究式教学设计[J].生物学教学，2022（1）：45-47.

[6]王云生.对科学探究学习的再认识[J].化学教学，2019（11）：8-12.

[7]李长毅.新时代小学生科学素养培养的实践探究[J].中国教育学刊，2020（S2）：118-119