新課標(biāo)將義務(wù)教育科學(xué)課程定義為體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程,具有實(shí)踐性。在對(duì)科學(xué)觀念的內(nèi)涵釋義中,也明確指出科學(xué)觀念包括對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí),如對(duì)科學(xué)知識(shí)的可驗(yàn)證性、相對(duì)性、暫時(shí)性的認(rèn)識(shí),可見科學(xué)本質(zhì)教學(xué)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中至關(guān)重要。它不僅關(guān)系到學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和掌握,還影響著學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)和科學(xué)態(tài)度的形成。因此,科學(xué)教師要重視科學(xué)本質(zhì)教學(xué),運(yùn)用有效的教學(xué)策略培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣與好奇心,促進(jìn)學(xué)生深人地理解科學(xué)概念和原理,學(xué)會(huì)科學(xué)方法,形成科學(xué)態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。
一、小學(xué)\"科學(xué)本質(zhì)\"教學(xué)概述
(一)“科學(xué)本質(zhì)\"的內(nèi)涵及特點(diǎn)
對(duì)“科學(xué)本質(zhì)\"的內(nèi)涵界定,目前科學(xué)教育領(lǐng)域還沒有形成一個(gè)廣受接受的定義,但是對(duì)其基本內(nèi)涵則在一定程度上達(dá)成共識(shí)。薛松在其博士論文中將科學(xué)本質(zhì)界定為科學(xué)認(rèn)識(shí)論,即科學(xué)運(yùn)用一定的方式和方法認(rèn)識(shí)、解釋自然世界的各種現(xiàn)象,包括對(duì)科學(xué)知識(shí)維度的理解、科學(xué)探究維度的理解以及科學(xué)事業(yè)維度的理解。此外,國(guó)內(nèi)外對(duì)“科學(xué)素養(yǎng)\"與“科學(xué)本質(zhì)\"之間關(guān)系的論證基本達(dá)成一致,即理解科學(xué)本質(zhì)是發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)的重要部分。
從科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵界定中不難發(fā)現(xiàn),科學(xué)本質(zhì)包含系統(tǒng)化的知識(shí)體系,這種知識(shí)體系是通過觀察、實(shí)驗(yàn)、分析和驗(yàn)證來積累和組織的。科學(xué)本質(zhì)具備實(shí)踐性,科學(xué)理論和發(fā)現(xiàn)通常從實(shí)踐中獲得,又應(yīng)用到技術(shù)發(fā)展和社會(huì)實(shí)踐中。同時(shí),科學(xué)本質(zhì)關(guān)乎科學(xué)事業(yè),也意味著關(guān)注科學(xué)知識(shí)如何影響社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化,以及如何通過政策和教育促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展。
(二)小學(xué)“科學(xué)本質(zhì)\"教學(xué)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)
目前,小學(xué)科學(xué)課中,科學(xué)本質(zhì)教學(xué)面臨多方面的挑戰(zhàn)。首先,新課標(biāo)的發(fā)布帶來了新的理念、新的目標(biāo)和新的標(biāo)準(zhǔn)。它強(qiáng)調(diào)素養(yǎng)導(dǎo)向、綜合性和實(shí)踐性,要求學(xué)生在構(gòu)建科學(xué)概念、培養(yǎng)探究實(shí)踐技能的過程中注重科學(xué)思維的培養(yǎng)和跨學(xué)科能力的整合,這就對(duì)教師的專業(yè)知識(shí)、教學(xué)技能、教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計(jì)提出了更高要求。其次,小學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解不足,存在將科學(xué)知識(shí)視為絕對(duì)真理的傾向,缺乏對(duì)知識(shí)的發(fā)展性、可驗(yàn)證性、系統(tǒng)性和創(chuàng)造性的理解。而教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀時(shí),也存在信心不足和自我效能感不足的問題。另外,科學(xué)本質(zhì)教學(xué)需要豐富的教學(xué)資源,包括科學(xué)史資料、探究實(shí)踐活動(dòng)、多樣的教學(xué)情境等。但目前對(duì)于如何將這些資源有效融入教學(xué),以及如何利用這些教學(xué)資源加深學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解,還存在一定的挑戰(zhàn)。最后,小學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力不容忽視,課業(yè)負(fù)擔(dān)使得科學(xué)教學(xué)難以融入他們的學(xué)習(xí)生活。所以,科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)存在不容忽視的問題和挑戰(zhàn),科學(xué)教師需在教學(xué)策略上做出改革和探索
二、“科學(xué)本質(zhì)\"教學(xué)的思路及案例分析
在小學(xué)科學(xué)中落實(shí)“科學(xué)本質(zhì)\"教學(xué),教師不僅要挖掘科學(xué)教材中多樣的課程資源,還要提升自身的教學(xué)技能,提高課程開發(fā)和整合能力,開發(fā)具有綜合性、實(shí)踐性的項(xiàng)目研究,豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。同時(shí),積極組織科學(xué)論證,讓學(xué)生在彼此討論的過程中經(jīng)歷靈感進(jìn)發(fā)、產(chǎn)生新的解決方案的過程,從而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力和創(chuàng)造性思維能力。通過以上教學(xué)過程,可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)的發(fā)展性、可驗(yàn)證性、系統(tǒng)性和創(chuàng)造性。
(一)整合科學(xué)史情境,認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)的發(fā)展性
《辭?!穼?duì)科學(xué)史的定義為:“科學(xué)史是以科學(xué)發(fā)展為研究對(duì)象來描述和解釋科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生、發(fā)展與系統(tǒng)化的進(jìn)程的歷史科學(xué)。\"科學(xué)史是人類文化史的重要組成部分,也是近代科學(xué)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。而科學(xué)史情境通常是指在科學(xué)發(fā)展過程中,特定的歷史時(shí)期、地點(diǎn)、社會(huì)環(huán)境和文化背景等,這些因素共同影響了科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生、發(fā)展和傳播。在小學(xué)科學(xué)課中整合科學(xué)史情境可以幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)理論的形成過程,以及科學(xué)實(shí)踐與社會(huì)環(huán)境之間的相互作用。
蘇教版小學(xué)科學(xué)教材中有許多科學(xué)史情境素材,貫穿1\~6年級(jí)。一年級(jí)上冊(cè)《小小科學(xué)家》一課中,介紹了伽利略的滾小球?qū)嶒?yàn)。在當(dāng)時(shí),人們普遍認(rèn)為力是物體運(yùn)動(dòng)的原因,沒有力,物體就會(huì)靜止。伽利略的實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)觀念,用科學(xué)方法說明力其實(shí)是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,這也為后來牛頓的運(yùn)用定律和經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。三年級(jí)上冊(cè)《空氣有質(zhì)量嗎》一課介紹了伽利略稱量空氣質(zhì)量的科學(xué)故事。伽利略用實(shí)驗(yàn)證明空氣是有質(zhì)量的,改變了古代人們的固有思想。后來,科學(xué)家又用更精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)得了空氣的質(zhì)量數(shù)據(jù),科學(xué)知識(shí)進(jìn)一步發(fā)展。六年級(jí)科學(xué)上冊(cè)《影響人類文明的里程碑》一課中,介紹了中國(guó)古代和近現(xiàn)代的里程碑式產(chǎn)品,例如輪子的發(fā)展史、計(jì)算機(jī)的發(fā)明史、蒸汽機(jī)的發(fā)明和利用過程等。這些豐富的科學(xué)史素材幫助學(xué)生了解我國(guó)的科技成就,體會(huì)科技產(chǎn)品的出現(xiàn)和演替對(duì)人類社會(huì)的重要作用,深刻領(lǐng)悟科學(xué)知識(shí)和技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展。
總之,科學(xué)史情境通過介紹科學(xué)家的故事和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史,能夠讓學(xué)生了解科學(xué)知識(shí)的發(fā)展過程,認(rèn)識(shí)到科學(xué)不是一成不變的,而是逐步演進(jìn)的,從而發(fā)展學(xué)生對(duì)“科學(xué)本質(zhì)\"的認(rèn)識(shí)??茖W(xué)教師也可以在教學(xué)科學(xué)史情境時(shí),開展角色扮演活動(dòng),讓學(xué)生模擬科學(xué)家的角色,在模擬的過程中體悟科學(xué)方法和科學(xué)精神,培養(yǎng)學(xué)生的正確價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感。
(二)真實(shí)的探究實(shí)踐,理解科學(xué)知識(shí)的可驗(yàn)證性
探究實(shí)踐是指在了解和探索自然、獲得科學(xué)知識(shí)、解決科學(xué)問題,以及技術(shù)與工程實(shí)踐過程中,形成的科學(xué)探究能力、技術(shù)與工程實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力。科學(xué)知識(shí)的可驗(yàn)證性是指科學(xué)理論或假設(shè)可以通過實(shí)驗(yàn)、觀察或其他科學(xué)方法進(jìn)行驗(yàn)證。在小學(xué)科學(xué)課上設(shè)計(jì)真實(shí)的探究實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生通過觀察、提問、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)和分析體驗(yàn)科學(xué)探究的過程,探索科學(xué)問題,驗(yàn)證科學(xué)原理,能夠幫助學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的發(fā)展性和可驗(yàn)證性。
蘇教版三年級(jí)科學(xué)下冊(cè)《聲音的產(chǎn)生》一課中,學(xué)生探究得聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的,教師在本課教學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)了四個(gè)活動(dòng)反復(fù)驗(yàn)證這一知識(shí)。第一個(gè)活動(dòng),教師提供了鋼尺等四種材料,請(qǐng)學(xué)生讓這四樣物品發(fā)出聲音,并畫出每個(gè)物品發(fā)聲前和發(fā)聲后的狀態(tài),通過觀察、比較、分析、歸納得出,物體振動(dòng)時(shí),會(huì)發(fā)出聲音。第二個(gè)活動(dòng),請(qǐng)學(xué)生尋找更多的物品,想辦法讓它們振動(dòng),觀察這些物品振動(dòng)時(shí),是不是會(huì)發(fā)出聲音。第三個(gè)活動(dòng),請(qǐng)學(xué)生想辦法讓正在發(fā)聲的物品停止振動(dòng),觀察振動(dòng)停止后,發(fā)聲是否也停止了。第四個(gè)活動(dòng),讓學(xué)生可以直接觀察到的振動(dòng)現(xiàn)象化。例如音叉振動(dòng)時(shí),放至水面,發(fā)現(xiàn)水面揚(yáng)起了水花,說明音叉發(fā)聲時(shí),雖然振動(dòng)不易直接觀察,但確實(shí)是在振動(dòng)。再如音響發(fā)聲時(shí),將碎紙屑放在音箱上,發(fā)現(xiàn)碎紙屑跳動(dòng)起來,說明音箱發(fā)聲時(shí)也在振動(dòng)。
上述四個(gè)教學(xué)活動(dòng)看似目的不同,實(shí)則殊途同歸,都是為了幫助學(xué)生深入理解聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的這一科學(xué)原理。如果學(xué)生僅經(jīng)歷了第一個(gè)活動(dòng),并不能證明聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。學(xué)生只有經(jīng)歷更多的物品振動(dòng)時(shí)能發(fā)聲、振動(dòng)停止發(fā)聲停止、微小振動(dòng)顯性化的過程,從多方面反復(fù)驗(yàn)證物體振動(dòng)與發(fā)聲之間的關(guān)系,才能最終下定結(jié)論。另外,如果這個(gè)過程是教師直接傳授給學(xué)生的,學(xué)生并沒有親歷這一探究過程,對(duì)原理的理解也是不深入的。所以,學(xué)生在科學(xué)課上親歷真實(shí)的探究活動(dòng),除了培養(yǎng)探究實(shí)踐能力,也能深刻體悟科學(xué)知識(shí)是怎么來的、如何驗(yàn)證,從而進(jìn)一步理解科學(xué)本質(zhì)。
(三)綜合性項(xiàng)目研究,體會(huì)科學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性
綜合性項(xiàng)目研究強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí),鼓勵(lì)學(xué)生將不同領(lǐng)域的知識(shí)和技能結(jié)合起來,解決復(fù)雜問題或探索廣泛的主題,促進(jìn)學(xué)生對(duì)跨領(lǐng)域知識(shí)和技能的綜合性發(fā)展,幫助學(xué)生更全面地把握科學(xué)知識(shí),體會(huì)科學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性。
在蘇教版教材中,綜合性項(xiàng)目研究的資源也有很多。例如整合六年級(jí)下冊(cè)《多樣的棲息地》《有趣的食物鏈》《做一個(gè)生態(tài)瓶》《多樣的生物》這四課,帶領(lǐng)學(xué)生研究學(xué)校或家庭周圍的自然生態(tài)系統(tǒng)。學(xué)生在整個(gè)研究過程中,需要調(diào)動(dòng)關(guān)于棲息地、食物鏈、生態(tài)系統(tǒng)以及生物多樣性的科學(xué)概念,還要運(yùn)用觀察、調(diào)查、記錄等科學(xué)研究方法。學(xué)生在這個(gè)過程中對(duì)上述科學(xué)概念及它們之間的聯(lián)系理解更加深入,能更靈活地運(yùn)用這些知識(shí),構(gòu)建更完整的概念體系,充分體現(xiàn)了科學(xué)知識(shí)和技能的系統(tǒng)性。六年級(jí)下冊(cè)《開發(fā)新能源》一課中,制作太陽(yáng)能小車并探究影響太陽(yáng)能小車速度的影響因素,也是一個(gè)綜合性的項(xiàng)自研究。它不僅涉及學(xué)生對(duì)能源概念的理解,也涉及物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能等跨學(xué)科概念,以及技術(shù)與工程領(lǐng)域的部分知識(shí),也是對(duì)學(xué)生素養(yǎng)的全面考查、培養(yǎng)與發(fā)展。
(四)組織科學(xué)論證,親歷科學(xué)知識(shí)的創(chuàng)造性
科學(xué)論證是一種邏輯推理過程,基于證據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析支持和反駁科學(xué)假設(shè)或觀點(diǎn)。科學(xué)論證活動(dòng)鼓勵(lì)學(xué)生提出問題和假設(shè),激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的好奇心和求知欲;引導(dǎo)學(xué)生通過論辯解釋結(jié)果,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性地解決問題。學(xué)生在科學(xué)論證過程中展現(xiàn)出的創(chuàng)新思維和能力,能夠產(chǎn)生新的假設(shè)或方法,這正體現(xiàn)了科學(xué)知識(shí)的創(chuàng)造性,也正是科學(xué)進(jìn)步的重要驅(qū)動(dòng)力。
蘇教版五年級(jí)科學(xué)上冊(cè)《光的傳播》一課中,光的傳播路徑是怎樣的?學(xué)生圍繞這一問題提出了不同的假設(shè),還提出了不同的驗(yàn)證方法。教師在學(xué)生表達(dá)觀點(diǎn)前,要求學(xué)生將假設(shè)、實(shí)驗(yàn)方案記錄在學(xué)習(xí)單上,并且使用科學(xué)話語(yǔ)句式進(jìn)行匯報(bào)交流,鼓勵(lì)不同觀點(diǎn)相互辯駁。這一過程中,學(xué)生相互汲取值得借鑒的地方,完善自己的想法,不斷激發(fā)主動(dòng)思維。蘇教版五年級(jí)科學(xué)下冊(cè)《簡(jiǎn)單機(jī)械》一單元,學(xué)生先后學(xué)習(xí)杠桿、輪軸、滑輪、斜面四種簡(jiǎn)單機(jī)械?;诖髥卧目傮w設(shè)計(jì),教師可以在《撬重物的竅門》一課中著重訓(xùn)練學(xué)生提出問題、作出假設(shè)、制定方案等探究技能,并在《擰螺絲的學(xué)問》升旗的方法》《斜坡的啟示》三課中,引導(dǎo)學(xué)生使用習(xí)得的科學(xué)方法,自主提出問題、開發(fā)實(shí)驗(yàn)方法、提出創(chuàng)造性的探究方案,利用收集到的數(shù)據(jù)說明觀點(diǎn)。在這個(gè)過程中,學(xué)生不僅能夠體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新上的創(chuàng)造性,還能感受到科學(xué)思維和科學(xué)方法的應(yīng)用發(fā)展。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,科學(xué)本質(zhì)觀的教育是一個(gè)多維度的系統(tǒng)工程。小學(xué)科學(xué)教師要不斷拓寬知識(shí)視野,提高專業(yè)素養(yǎng),在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐與反思,不斷優(yōu)化教學(xué)策略,以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的全面發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】
[1]薛松.小學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解及其影響因素研究[D].武漢:華中師范大學(xué),2021.
[2]黃曉.體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)教學(xué)[D].上海:華東師范大學(xué),2010.
[3]李瑩.基于生物科學(xué)史素材培養(yǎng)初中生批判性思維的研究與實(shí)踐[D].重慶:重慶三峽學(xué)院,2024
[4]沈亞萍.基于小學(xué)科學(xué)培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感的實(shí)踐研究[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器,2023,40(6):83-86.