小学低段学生科学探究实践能力的区域调研及启示

【摘 要】科学学习常以探究实践的方式展开，小学低段学生科学探究实践能力的培养十分重要但易被忽视。为了全面而系统地反映科学素养形成情况，了解低段学生在真实情境中运用所学知识解决问题的能力，浙江省杭州市上城区开展了低段学生探究实践能力发展情况的调研，分层抽取区域内69所学校的2070名刚升入三年级的学生作为样本，并用SPSS等软件对调研数据进行分析。结果显示，性别、教师任教情况、实践经历、记录情况、提问方式、情感态度等对探究实践能力水平具有较大影响。由此可见，区域应在提高教师专业化水平的同时，引导教师丰富实践活动，帮助学生进行多样化的科学表达，鼓励学生自主提问并进行记录，关注学生能力与情感的协调发展，从而提升小学低段学生的探究实践能力。

【关键词】小学低段；科学；探究实践能力；区域调研

科学学习常以探究实践的方式展开，小学低段学生科学探究实践能力的培养十分重要但易被忽视。为了贯彻落实《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》《深化新时代教育评价改革总体方案》等文件精神，全面而系统地反映科学素养形成情况，了解低段学生在真实情境中运用所学知识解决问题的能力，浙江省杭州市上城区开展了低段学生探究实践能力发展情况的调研，分析低段学生的探究实践水平及影响因素。

一、研究工具的设计与开发

区域设计了特定的测评框架与测评工具，采用区别于纸笔测试的实践测评方式。调研对象为区域内刚升入三年级的学生。

（一）设计指向探究实践能力的测评框架

探究实践能力是科学核心素养的重要维度。本次调研以《义务教育科学课程标准（2022年版）》中1～2年级学业质量描述为参考，确定了观察描述能力、科学测量能力和探究设计能力三个测评维度，并设计了相关测评内容。橘子是学生熟悉的水果，且具有一定特点，因此区域选择以“观察橘子”作为测试主题。学生的观察结果可能显现出层次性和多样性，据此可以了解他们在探究实践活动中的表现。“观察橘子”探究实践能力测评框架如表1所示。

（二）开发基于框架的测评工具

根据测评目标，区域组建了测评工具研发团队。该团队开发的试题和问卷经过了命题专家多轮的审核和修订。修订后的试题和问卷均经过了预测试，测试结果经过了信效度检验。其中，问卷的Cronbach α系数为0.95>0.75，表明信度较好。试题难度为0.75，区分度为0.38，表明难度适中，区分度良好。

试题设计遵循能力导向原则，体现了以下思路：一是多角度观察；二是突出工具；三是试题开放，突出设计。探究实践能力测评试题具有以下特点。一是情境生活化。橘子是学生熟悉的水果，但学生不一定有观察并测量橘子的经历。在测评情境中，学生可以观察的形式进行探究，并完成学习迁移。二是问题实践性强。从观察橘子的大小、颜色、形状和气味，到了解剥开橘子的瓣数，再到测量橘子一周的长度，整个过程能激活学生的各种感官，使学生产生探究的兴趣，突出了做思结合的本质。三是活动趣味性强。测评的过程就是动手的过程，具有较强的互动性和实践性，学生兴趣十足。

二、测评的实施与数据的收集

本次探究实践能力测评的样本总量为2070人，涉及69所学校。区域在抽测前根据每所学校学生的科学综合学习能力，按比例将其分为A、B、C三个层级，由评估督导中心分层抽样30人。两位科学教师负责监考，并根据区域《小学科学实践操作测试监测人员操作指南》发布指令。测试结束后，试卷被送到评估督导中心进行扫描，根据探究实践能力的三个维度切分相应模块，教研员召集区域骨干教师对试题参考答案进行讨论，明确统一评分标准后正式开始阅卷。测评的答案相对开放，整个过程采用双评的方式进行。获得客观数据后，区域根据日常教学作出假设，并运用SPSS25等工具进行相关性分析。

三、结果分析

对学生问卷结果和测评数据进行综合分析，可以发现：性别、教师任教情况、实践经历、记录情况、提问方式、情感态度等对学生的探究实践能力水平具有较大影响。

（一）性别与学生探究实践能力水平的关系

不同性别影响学生的探究实践能力水平。从测评结果来看，男、女生在探究实践能力水平总体表现上存在差距：高分段女生的表现优于男生。对探究实践能力的维度进行分解，可以发现：男、女生在观察记录方面的能力水平差异较大。

（二）专、兼职教师与学生探究实践能力水平的关系

对专、兼职教师任教情况与学生探究实践能力水平的相关性进行分析，可以发现：专职教师与学生探究实践能力水平呈正相关，结果如表2所示。

相关系数显示，科学教师一直专职与学生探究实践能力水平呈显著正相关，而科学教师一直兼职与学生探究实践能力水平呈显著负相关。

（三）实践经历与学生探究实践能力水平的关系

本次测评选择了一、二年级教材中的“观察植物的叶”“观察一种小动物”“用纸带测量物体”“做一顶帽子”“做一个指南针”等实践活动作为学生的实践经历，并对这些实践经历与学生探究实践能力水平的相关性进行回归分析。结果呈现：学生的实践经历与学生探究实践能力水平呈正相关。其中，“观察植物的叶”这一活动经历与探究实践能力水平的相关性最强。

（四）记录情况与学生探究实践能力水平的关系

记录是探究实践过程中的重要内容。本次测评选择了常见的四种记录方式，即“只观察不记录”“根据观察到的现象如实记录”“根据老师给的答案记录”“先自己记录，然后补充老师的答案”，并对其与学生探究实践能力水平的关系进行了回归分析。结果显示，“先自己记录，然后补充老师的答案”这一记录方式与学生探究实践能力水平呈显著正相关。

（五）提问方式与学生探究实践能力水平的关系

活动中提出的问题是引发探究的重要基础。针对提问，区域对教师鼓励学生提问的频率和学生探究实践能力水平之间的关系进行了回归分析。结果显示，“教师经常鼓励学生提出研究的问题”这一教学方式与学生探究实践能力水平呈显著正相关。而对学生提问的频率与学生探究实践能力水平之间的关系进行回归分析，可以发现，“学生经常能提出研究的问题”这一学习方式与学生探究实践能力水平呈显著正相关。

（六）情感态度与学生探究实践能力水平的关系

对科学学科的学习兴趣是学生开展探究实践活动的基础。区域对学生的情感态度与探究实践能力水平的关系进行了回归分析，发现“非常喜欢科学课”这一情感态度与学生探究实践能力水平呈显著正相关。

四、启示与建议

经过分析，可以发现低段科学教学的部分规律。这也为教师提供了相关启示，有利于进一步优化科学教育。

（一）提高教师专业化水平

测评数据表明，教师的教学专业水平与学生的科学兴趣、学业成绩、探究实践能力水平等都呈现出了显著的相关性。但调查显示，当前一、二年级的专职科学教师较少，其专业水平严重制约了小学低段学生探究实践能力的形成和发展。建议从以下方面出发，提升小学低段科学教师的专业化水平。一是提高低段专职科学教师的比例，由具备科学教育背景的教师进行低段科学教学，更好地保护学生的好奇心和探究欲，帮助他们在科学学习初期形成良好的学习习惯和探究态度。二是加强低段科学教师的专题研训，如根据教师的专业水平开展分层研训。特别是无法安排专职科学教师的学校，更应重视专业化研训，借助为兼职教师提供专业化研训的方式来弥补专业师资的不足。科学教学强调探究实践，所以在开展专题研训时要让教师充分参与实践，落实具身教研与循证教研，真正实现以研促教，以研促学。

（二）丰富教学实践活动

测评结果表明，学生的实践经历与学生探究实践能力水平呈正相关，表明学生的科学学习需要经历高质量的探究实践过程。对于教师而言，一要落实教材中的实践活动，引领学生开展探究实践活动，让学生在“做中学”，在“学中做”，真正成为学习的主人。二要拓展教材外的实践活动。低段学生对科学学习充满好奇心和探究欲，他们对实践活动的兴趣不仅限于教材中的内容。教师要充分利用这一特点，拓展教材外的实践活动，丰富学生的实践经历，让学生更愿意与周围事物进行互动，积极地构建科学概念，创造性地解决问题。

（三）注重多样化的科学表达

测评结果显示，教学方式的多样化与学生探究实践能力水平呈正相关。这提示教师要重视科学表达。根据小学低段学生的认知水平和特点，教师可以借助多种可视化的思维呈现方式，使学生的思维过程清晰可见，便于学生之间进行深度交流。同时，教师应基于学生之间的差异，为学生提供不同的科学表达支架，帮助学生提升表达能力。

（四）鼓励学生提问并进行自主记录

提问是探究的开始。研究发现，善于提问的学生成绩更好，实践能力更强。因此，在教学中，教师一要倡导学生多提问，鼓励学生在观察中提问，在比较中提问。二要鼓励学生提出可以研究的问题。即在学生提问的基础上，引导其对问题进行筛选，有针对性地开展研究。测评还显示，用“先自己记录，然后补充老师的答案”的记录方式有利于取得更好的学习成绩。

（五）关注学生能力与情感的协调发展

学生的好奇心和求知欲是科学学习的情感基础。分析数据可以发现：大多数学生对科学学习有较高的兴趣，学习态度积极；情感态度好的学生能够表现出更好的探究实践能力。可见，教师要重视学生探究实践能力与情感态度的协调发展。

总体而言，区域应在提高教师专业化水平的同时，引导教师丰富实践活动，帮助学生进行多样化的科学表达，鼓励学生自主提问并进行记录，关注学生能力与情感的协调发展，从而提升小学低段学生的探究实践能力。

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