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[专题]新课标下科学课思维型探究教学实践

文_李 霞/浙江省杭州市基础教育研究室附属学校

2022-06/总第315期

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《义务教育科学课程标准》(2022年版)提出素养立意、注重综合、加强实践、注重思维的价值导向,要求重视探究实践过程中学生思维的深度参与,这是目前科学教学改革的重要方向。本文从对科学教育发展历程中科学探究的分析入手,探讨科学探究的内涵,以思维型教学原理为指导,提出思维型探究的设计方法和实施要点。


对自然科学课程发展历程中科学探究的分析

在自然科学相关课程进入正规课堂的百年历程中,科学探究始终被认为是科学学习的重要方法,同时科学探究的内涵得到丰富。

19世纪中叶,以斯宾塞为代表,提出科学教育要为个体发展服务,每种学习都应该从实验入手,经过充分观察后进行推理,科学教育是为了获取知识和发展推理能力[1]。20世纪初期,杜威在《科学》杂志上发表文章,提出科学教育是要为培养社会需要的人服务,需使用归纳、演绎、数学逻辑和实证等科学方法解决实践的问题,发展思维能力[2]。20世纪下半叶,施瓦布提出科学教育要为培养有效的公民而服务,科学内容和科学方法是密不可分的,科学是因新证据出现而被修改的概念结构,学生应该以探究的方式学习科学[3]。1996年,美国《国家科学教育标准》正式提出科学探究的概念,对科学探究的内涵、方法、实施步骤作了界定,科学探究是要帮助学生获取科学知识,领悟科学方法和科学思想观念。在新一轮全球课程改革的背景下,科学课程强调对科学概念的探究建构与实践运用,强调思维探索,强调把思维探索与动手活动相结合,同时将科学教育从科学领域扩展到工程领域,提出了科学探究和工程实践。《义务教育科学课程标准》(2022年版)也明确提出培养科学核心素养要从科学观念、科学思维、探究实践和态度责任4个方面综合考虑,首次将教学中一直被忽视的科学思维列为科学素养的重要方面。

从观察、实验到归纳、演绎、数学逻辑和实证,再到探究方式的提出,再到科学探究的提出,再到探究实践、科学思维的提出,可以发现:科学教育从诞生之初就蕴含着探究的思想,科学探究从一开始就与科学思维相互伴随。作为一线科学教师,在新课标背景下如何基于科学思维开展有效的科学探究,是教学实施中面临的重要问题。


新课程背景下对科学探究内涵的再思考

《义务教育科学课程标准》(2022年版)对科学核心素养的探究实践维度进行了界定,指出了科学探究的组成要素、基本程序及本质。教学中,需要深入理解新课标中科学探究的内涵。

对新课标中科学探究内涵的解析

《义务教育科学课程标准》(2022年版)提出,“科学探究能力体现在:理解科学探究的一般过程和方法;提出科学问题,并针对科学问题进行合理猜想与假设;制订计划并搜集证据,分析证据并得出结论;对结果进行解释与评估;准确表达观点,反思探究过程与结果。”

科学探究主要包括问题、证据、解释、结论四个基本要素,一般具有提出问题、猜想假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价的八步基本流程。在探究教学过程中,要关注学生亲历探究解决问题,也要关注学生获得对科学探究本身的理解。

对科学探究内涵的再思考

胡卫平将科学探究的内涵定义为:这是一个复杂的教与学的实践行为,是激活学生情感与思维的实践行为,是根据事实证据建构科学解释的实践行为。从科学探究的目标和结果来看,不仅要帮助学生形成科学探究能力、理解科学探究、形成科学观念,还要领悟科学的研究方法[4]。从以上对科学探究内涵的界定可知,科学探究的本质是认知建构的过程,是科学思维的过程,是合作交流的过程,是情感互动的过程。科学探究不仅仅是对学生操作技能的培养,也不仅仅是一套学生能背出来的标准化操作程序。

科学探究是一套动手实践的操作体系。它起源于一个学生可以研究的科学问题,在寻找问题答案的过程中,学生围绕问题提出初步假设,针对假设开展观察、测量、实验、调查等活动,获取信息和证据后,运用归纳、推理、论证、建模等思维方法进行解释,最后通过教师与学生之间的交流与论证,形成共识。

科学探究是一套深入思考的方法体系。它是属于科学学科的一套独特的方法体系,需要将动手实践的过程与科学方法、科学思维建立连接。能够支撑科学探究的科学方法主要包括观察、实验、测量、推理和解释等,具有科学学科特点的思维方法主要包括科学推理、建构模型、科学论证和质疑批判。

综上可见,动手实践是科学探究的外显部分,科学方法是科学探究的内隐部分,而科学思维则是科学方法的重要组成部分,科学探究的过程既是动手实践的过程,也是科学方法的运用过程,还是科学思维的过程。在探究过程中,始终伴随着思考,始终不断推进着学生推理论证能力、模型建构能力、批判性思维和问题解决能力的发展。科学课堂需要实施思维型探究。


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