王 晨 光

(北京教育學(xué)院實驗中心，北京 100120)

2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱“新課標(biāo)”)，明確提出了科學(xué)素養(yǎng)的概念，小學(xué)科學(xué)課程要按照立德樹人的要求培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，并為他們的繼續(xù)學(xué)習(xí)和終身發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[1]。如何以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為依托，積極開展教育教學(xué)改革，是一線教師必須要面對且急需解決的問題。本文從培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的視角，分析當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中普遍存在的問題，提出教學(xué)策略改進，并通過案例加以闡述說明。

一、從培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的視角分析當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)

科學(xué)素養(yǎng)以“立德樹人”為核心，首先要把“突出學(xué)生的主體地位”落到實處，提升學(xué)生的參與度與獲得感。同時要關(guān)注學(xué)生的已有經(jīng)驗和學(xué)科能力，從“應(yīng)試”轉(zhuǎn)向“樹人”。何為學(xué)生的參與感與獲得感？怎樣把握學(xué)生的已有經(jīng)驗和學(xué)科能力？如何從“應(yīng)試”轉(zhuǎn)向“樹人”？這些問題對于能否真正落實科學(xué)素養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。下面以“水的變化”單元為例，從學(xué)科視角對以上三個問題進行闡述，并分析當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中存在的問題。

1.關(guān)注課堂上學(xué)生的參與度與獲得感

筆者在聽課的過程中發(fā)現(xiàn)，教師在課堂上過度關(guān)注具體的科學(xué)事實與零散的知識點，探究實驗流于表面，學(xué)科核心價值得不到充分體現(xiàn)，這些問題在實際課堂中并非個別現(xiàn)象。大量堆砌知識點的課堂教學(xué)，雖然表面看上去課堂信息量大，學(xué)生回答問題參與度高，課堂氣氛活躍，但本質(zhì)上學(xué)生很難建立有邏輯體系的知識結(jié)構(gòu)，更不能獲得科學(xué)思維方法和學(xué)科能力。盡管學(xué)生可以暫時通過學(xué)業(yè)考試，但隨著考試的結(jié)束很快便會忘記，學(xué)生不會利用學(xué)科的思維方法分析問題，更不會解決新情境中的問題，學(xué)科能力沒有得到提高。這樣的課堂，實際上并沒有真正提升學(xué)生的參與度與獲得感。那么，學(xué)生在小學(xué)科學(xué)課堂上的參與度與獲得感到底是什么？圖1所示的兩個教學(xué)案例是教師對“水的變化”單元內(nèi)容組織的處理。

例1中，教師在課堂上首先展示一杯水，告訴學(xué)生水是無色無味的，然后就按部就班將水的各種特征介紹給學(xué)生。在把水的每種特征介紹之后，分別分析這一特征具有怎樣的特點，最后在學(xué)案上以填空題和選擇題的形式檢測學(xué)生是否理解水的變化。

圖1 “水的變化”內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)

例2中，教師首先讓學(xué)生觀察水的各種特征，形成初步認(rèn)識，然后針對冰塊融化這一現(xiàn)象進行深入解析，以實驗為載體，采取問題驅(qū)動的方式引導(dǎo)學(xué)生分析：溫度是怎樣變化的？冰塊的融化與溫度的變化有怎樣的關(guān)系？你在日常生活中，見到過類似的現(xiàn)象嗎？教師在簡要介紹水的其他狀態(tài)后，讓學(xué)生推理分析相關(guān)問題，最后共同將眾多知識內(nèi)容進行概括提升。

從以上兩個教學(xué)案例不難看出，例1將教學(xué)內(nèi)容簡單處理成并列關(guān)系，各個知識點逐一講授給學(xué)生，知識之間沒有聯(lián)系，相互獨立。學(xué)生在頭腦中形成的就是零散的知識點，這樣的教學(xué)過程缺乏邏輯、沒有推理，知識之間很難建立起有效的結(jié)構(gòu)體系。學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中沒有思維過程，知識的價值難以得到體現(xiàn)。即使課堂氣氛再活躍，授課內(nèi)容再生動，學(xué)生在這樣的課堂上也沒有真正的參與度與獲得感。例2則將教學(xué)內(nèi)容組織成具有上下位關(guān)系的知識結(jié)構(gòu)。以觀察水的特征、測量溫度變化、日常舉例等科學(xué)事實作為支撐，通過問題驅(qū)動，讓學(xué)生逐漸建立起一般概念，進而形成有邏輯的知識結(jié)構(gòu)。教學(xué)中，教師一方面引導(dǎo)學(xué)生觀察水的特征、開展探究實驗、聯(lián)系實際生活，三部分內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，最終實現(xiàn)科學(xué)概念的建構(gòu)；另一方面，通過教師之前的引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生自主分析問題，運用探究方法，提升學(xué)生對知識的理解與遷移應(yīng)用。同時，在具體的科學(xué)事實基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生建立珍惜水資源、愛護環(huán)境的意識，鼓勵他們參與環(huán)?；顒樱@些內(nèi)容遠(yuǎn)比記憶一些具體知識更讓學(xué)生受益，甚至?xí)绊懰麄円簧?/p>

因此，小學(xué)科學(xué)課堂上學(xué)生的參與度與獲得感不是零散知識點的簡單堆砌，更不是科學(xué)結(jié)論的反復(fù)記憶，而應(yīng)該是具有邏輯關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化知識體系轉(zhuǎn)化成的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)能力，以及環(huán)境保護的意識和社會責(zé)任感。

2.把握學(xué)生已有經(jīng)驗和學(xué)科能力

基于科學(xué)素養(yǎng)，有助于轉(zhuǎn)變當(dāng)前僅以知識為本的課堂教學(xué)。要實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，首先要讓教師明確，教學(xué)過程中要重視對基本內(nèi)容的“夯實”與“擴展”。但這種“夯實”不是機械地反復(fù)訓(xùn)練，“擴展”也不是將中學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容提前轉(zhuǎn)移到小學(xué)科學(xué)的課堂中。這里的“夯實”與“擴展”有兩層含義：一是要重視基礎(chǔ)，只有在基礎(chǔ)牢固的前提下，才會有助于理解學(xué)科深層次內(nèi)容；二是要開闊視野，豐富的經(jīng)歷和體驗有利于問題解決和遷移應(yīng)用。因此，需要教師立足學(xué)科本質(zhì)，注重概念的形成過程，尤其是利用學(xué)科知識解決實際問題和解釋日常生活中現(xiàn)象的能力，讓學(xué)生體會到所學(xué)學(xué)科的價值。

同時，教師在課堂上不僅是教授給學(xué)生學(xué)科的基礎(chǔ)知識和基本技能，還要把握與他們已有經(jīng)驗的聯(lián)系和學(xué)科能力的培養(yǎng)。這里所指的已有經(jīng)驗是學(xué)生以往的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和實踐體驗。學(xué)科能力是指學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程的過程中所形成的、穩(wěn)定的心理特征，包括科學(xué)思維方法以及解決科學(xué)問題的基本能力。例如，在“水的變化”單元，學(xué)生可能在以往的學(xué)習(xí)中學(xué)過“水”，水在0℃時會結(jié)冰，100℃時會沸騰。那么教師就可以將水的三態(tài)變化與學(xué)生的已有經(jīng)驗進行有效銜接，逐步放手讓學(xué)生自主推導(dǎo)水的不同狀態(tài)。教師在課堂教學(xué)中的重點不應(yīng)是記住水都有哪些特征、這些特征都是什么等這些具體的科學(xué)事實，而是要深入理解這些具體知識背后隱含的價值。具體來講：一是通過對水的顏色、狀態(tài)、氣味等特征的觀察和描述，培養(yǎng)學(xué)科思維和訓(xùn)練探究技能；二是通過觀察冰塊融化過程、測量溫度變化的探究實驗，逐步形成一般概念并朝向建構(gòu)“水中蘊藏著能量” 這一核心概念目標(biāo)邁進；三是通過日常生活舉例，幫助學(xué)生建立課堂學(xué)習(xí)與實際生活之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生珍惜水資源、愛護環(huán)境的意識。

3.課堂教學(xué)從“應(yīng)試”到“樹人”的轉(zhuǎn)變

“新課標(biāo)”明確提出培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，旨在落實立德樹人這一根本任務(wù)，改變目前教育領(lǐng)域中普遍存在的“應(yīng)試”現(xiàn)象。具體落實到學(xué)科，就是要緊密與學(xué)生的日常生活相聯(lián)系，摒棄唯分?jǐn)?shù)定優(yōu)劣，以學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與實際需求為出發(fā)點，為他們的繼續(xù)學(xué)習(xí)和終身發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。這就要求教師在小學(xué)科學(xué)的課堂上不能只關(guān)注學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容是否記住，還要看他們是否真正理解。表1所示兩例為“水的變化”單元中的測試題，以此說明小學(xué)科學(xué)課堂上“應(yīng)試”與“樹人”的區(qū)別。

表1 “水的變化”單元測試題

從表1可以看出，例1是以填空題和判斷題的形式考查學(xué)生對具體知識點記憶的熟練程度，考的結(jié)果非對即錯，學(xué)生得到的也只是分?jǐn)?shù)上的區(qū)別，不能體現(xiàn)出學(xué)生的思維過程，這就是“應(yīng)試”。例2首先設(shè)置了一個情境，學(xué)生通過閱讀審題獲取信息，并利用已經(jīng)學(xué)過的知識進行推斷，解答問題的過程體現(xiàn)了學(xué)生的思維過程，考查的重點不是對與錯，而是理解的深與淺。該測試題關(guān)注的就是教學(xué)對學(xué)生思維方法的培養(yǎng)，而不是陷入“題海戰(zhàn)術(shù)”中。只有這樣才有利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)。

值得一提的是，廣受各國關(guān)注的國際學(xué)生評估項目(PISA)也明確提出：“學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展應(yīng)以對基本科學(xué)事實、概念和解釋性理論的理解為前提?！盤ISA的目的不只是為了評估學(xué)生對科學(xué)事實了解多少，而是要了解學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中做了什么[2]。換句話說，就是它更關(guān)注學(xué)生如何將所學(xué)的科學(xué)知識運用到實際生活中。而目前我國學(xué)生的普遍特點是應(yīng)試能力明顯高于應(yīng)用能力，這意味著學(xué)生在回答問題時“記憶”的成分非常大，而不是通過推理、論證得出結(jié)論。這與長期存在的“以分?jǐn)?shù)論成敗”的教育觀念密不可分，久而久之，學(xué)生的能力發(fā)展必將受到抑制。

二、小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)策略改進建議

針對以上問題，小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)策略改進的關(guān)鍵是如何依托知識促進學(xué)生能力發(fā)展。教學(xué)策略改進可以著眼于以下三方面。

1.以核心概念為引領(lǐng)，建構(gòu)具有邏輯聯(lián)系的知識層級結(jié)構(gòu)

小學(xué)科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)是零散知識點的無序堆積，而應(yīng)該是具有邏輯聯(lián)系的知識層級結(jié)構(gòu)(見圖2)。這種層級結(jié)構(gòu)使得小學(xué)科學(xué)教學(xué)不再把重點放在“是什么”的具體科學(xué)事實上，而是由下至上逐級歸納，直至形成具有統(tǒng)攝力的核心概念。知識層級結(jié)構(gòu)有利于把握學(xué)科核心知識，這就有效解決了小學(xué)科學(xué)不同層級知識被簡單處理為具體科學(xué)事實進行教學(xué)的問題。此外，這一建構(gòu)過程也有利于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)[3]。

圖2 小學(xué)科學(xué)知識層級結(jié)構(gòu)

(1)知識層級結(jié)構(gòu)的建構(gòu)方法與教學(xué)價值。核心概念包括學(xué)科重要的概念、原理和方法，是對一般概念更為深層次的理解[4]?？茖W(xué)事實與分解概念分別位于核心概念層級之下，形成具有邏輯聯(lián)系的知識層級結(jié)構(gòu)。首先，針對某一教學(xué)單元，需要對其內(nèi)容進行梳理，明確本單元的結(jié)構(gòu)關(guān)系，劃分各部分內(nèi)容在教學(xué)中的意義和作用，即哪些內(nèi)容是具體的科學(xué)事實，哪些內(nèi)容是支撐核心概念的分解概念；其次，以核心概念為引領(lǐng)，將本單元相關(guān)內(nèi)容納入這一結(jié)構(gòu)中；最后，盡管很多分解概念并不是在同一單元形成的，但是通過以上建構(gòu)，可將這些概念建立聯(lián)系，進而形成具有學(xué)科特色的知識層級結(jié)構(gòu)。當(dāng)學(xué)生學(xué)會對科學(xué)事實進行歸納抽象，同時能夠站在較高層級理解核心概念時，其學(xué)科思維能力與解決問題能力都會得到提升。一旦學(xué)生在頭腦中建立起這一結(jié)構(gòu)，將會增強對學(xué)科本質(zhì)的理解，進而實現(xiàn)對知識的遷移應(yīng)用。

(2)知識層級結(jié)構(gòu)的實例分析?；谝陨险撌?，仍以“水的變化”單元為例，建構(gòu)知識層級結(jié)構(gòu)(見圖3)。

圖3 “水的變化”知識層級結(jié)構(gòu)教學(xué)示意圖

教學(xué)中以“水是一種常見而重要的單一物質(zhì)”這一核心概念為引領(lǐng)，建構(gòu)教學(xué)活動以“觀察水的特性、測量冰塊融化過程的溫度、食鹽的溶解”等科學(xué)事實為基礎(chǔ)，圍繞“水在自然狀態(tài)下有三種存在狀態(tài)，有些物質(zhì)可以在水中溶解，有些物質(zhì)很難溶解”這一分解概念開展教學(xué)，教師要適時對學(xué)生這一學(xué)習(xí)過程進行歸納梳理，幫助他們建構(gòu)知識層級結(jié)構(gòu)。一旦學(xué)生建立起對核心概念的理解，那么今后當(dāng)他們學(xué)習(xí)“細(xì)胞的構(gòu)成”“地球上的海陸分布狀況”等內(nèi)容時，就可以站在較高層級解決不同情境中的問題，進而實現(xiàn)對所學(xué)內(nèi)容的遷移應(yīng)用。

2.提供豐富的探究實驗活動體驗，開拓學(xué)科視野

“體驗科學(xué)探究的基本過程，發(fā)展科學(xué)探究能力“是“新課標(biāo)”對小學(xué)科學(xué)課程提出的重要目標(biāo)之一，也是落實科學(xué)素養(yǎng)的途徑之一。可從以下兩方面作為切入點。

(1)學(xué)科內(nèi)的探究實驗活動體驗。小學(xué)科學(xué)是以探究作為獲取科學(xué)知識的主要途徑，培養(yǎng)學(xué)生能運用科學(xué)探究方法解決日常生活中的問題。小學(xué)科學(xué)教學(xué)可以圍繞觀察、分類、測量、推斷與預(yù)測、交流與表達(dá)、變量識別與控制、制作圖表等探究過程技能組織活動，旨在讓學(xué)生不僅能動手做，而且會動腦想。在實驗操作過程中學(xué)會思變，讓他們能夠運用科學(xué)探究方法解釋日常生活中的現(xiàn)象、解決現(xiàn)實中的問題，體會到所學(xué)的科學(xué)知識是有用的。例如，可以組織學(xué)生討論“在火車站或地鐵站的站臺上，為什么人必須要站在1米安全線以外的位置候車？”讓學(xué)生把所學(xué)過的相關(guān)知識與實際生活聯(lián)系起來，使得他們對“物體運動”的認(rèn)識不單一局限于書本。再如，可以讓學(xué)生制作簡單電路模型，在動手做的過程中理解“導(dǎo)體”和“絕緣體”的概念。與此同時，通過串聯(lián)電路模型和并聯(lián)電路模型的比較，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力與概括能力。實際上，生活中所遇到的諸多問題都與科學(xué)息息相關(guān)，期刊報紙、廣播電視、互聯(lián)網(wǎng)等媒體上關(guān)于科學(xué)問題的報道，都可以作為開拓科學(xué)視野的突破口。教師不必局限于教材中的實驗活動，可以通過當(dāng)下發(fā)生的熱點事件或者熱議話題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們體會到所學(xué)知識的價值。

(2)學(xué)科間的探究實驗活動體驗。小學(xué)科學(xué)的探究實驗活動不必限于學(xué)科內(nèi)，也可以通過各學(xué)科間的學(xué)習(xí)，共同建立起對科學(xué)本質(zhì)的深刻理解。開設(shè)學(xué)科間的探究實驗活動，它的價值不僅體現(xiàn)在打破學(xué)科間的壁壘、挖掘?qū)W科之間的內(nèi)在聯(lián)系；而且通過學(xué)科間的知識整合可以拓寬視野，實現(xiàn)對特定問題的分析與解決。例如，在進行“巖石”單元教學(xué)時，可以組織學(xué)生開展野外實地考察，教師可以和學(xué)生一起搜集巖石樣本。讓學(xué)生討論“這些巖石的模樣都是怎樣的？為什么它們會變成現(xiàn)在的模樣？”引導(dǎo)他們從不同學(xué)科視角分析成因，搜集并閱讀相關(guān)資料；同時還可以學(xué)習(xí)分類統(tǒng)計的方法，以及鼓勵學(xué)生進行巖石繪畫創(chuàng)作等，加深對數(shù)學(xué)、閱讀、科學(xué)以及藝術(shù)之間關(guān)系的認(rèn)識，提升綜合實踐能力。

3.基于概念建構(gòu)設(shè)計科學(xué)探究實驗活動

(1)基于概念建構(gòu)設(shè)計科學(xué)探究實驗活動的總體思路。小學(xué)科學(xué)探究實驗活動中蘊含的科學(xué)思想方法不同于初中以后的物理學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)等分科的學(xué)科思想與方法，而是科學(xué)探究過程中共用的技能。探究過程技能就是科學(xué)工作者在科學(xué)研究過程中必須具備的一些最基本的思維方法和操作技能。組織開展有效的科學(xué)探究實驗活動可以使學(xué)生進一步加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，有利于學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，更深刻地認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。基于以上思考，提出實驗活動設(shè)計的總體思路(見圖4)。

圖4 基于概念建構(gòu)的科學(xué)探究實驗活動設(shè)計框架

(2)基于概念建構(gòu)設(shè)計科學(xué)探究實驗活動的實例。以探究實驗“斜面上的水”為例，基于以上設(shè)計思路把框架展開(見表2)。此探究實驗的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：“探究和觀察水在斜面上的運動?！被诟拍罱?gòu)，以思維方法與操作技能并重為導(dǎo)向，以具體的科學(xué)事實作為切入點，通過科學(xué)探究實驗活動，關(guān)注學(xué)生對知識內(nèi)容的加工和探究過程技能的發(fā)展，在科學(xué)探究過程中，提升學(xué)生綜合能力，凸顯學(xué)科核心價值。

表2 “斜面上的水”實驗活動設(shè)計總體思路

綜上所述，為落實“新課標(biāo)”提出“以立德樹人要求，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)”的課程目標(biāo)，小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)要以核心概念為引領(lǐng)，幫助學(xué)生建構(gòu)具有邏輯聯(lián)系的知識層級結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。與此同時，要為學(xué)生提供豐富的實驗活動，讓他們充分體驗科學(xué)探究的過程，真正將課堂上學(xué)到的知識應(yīng)用到解決實際問題中。讓教學(xué)同時具備知識學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練和思維發(fā)展的多重功能，使學(xué)科的核心價值在理論聯(lián)系實際的過程中得以實現(xiàn)。