科学教育的目标就是让学生在探究过程中,掌握科学知识与技能,理解科学探究的过程和方法,培养科学探究的态度和情感。目前,世界各国都高度重视科学教育,美国的“2061计划”和我国的“2049计划”,都是针对科学教育、为提高公民的科学素养而提出的。美国科学促进协会(AAAS)、国家科学教师协会(NS鄄TA)都提出了科学教育的目标---少教科学知识,多教调查过程能力;强调以探究方式开展科学教学,重视激发兴趣,强调培养具有科学素养的公民。国家科学教师协会还特别强调“让儿童通过动手操作材料和动脑思考的活动,来学习科学概念与科学研究过程”。
有关“探究”的种种误区
探究对于科学教师而言,是一个较高层次的要求,需要教师突破传统“知识传授”的做法,提高学生提出问题、观察现象、设计实验、形成理论、交流观点的能力,并能在探究中培养科学精神、情感和价值观。很明显,教师教给学生的是“渔”,而不是“鱼”,即像科学家那样发现某个科学结论的探索过程,使学生掌握科学研究的思维,即使在遇到未知的问题时,学生依然能够根据头脑中已有的经验,探索未知事物的规律。
但是,有些教师在实际教学过程中,没有深刻理解“探究”的意义,认为只要让学生亲自动手就是探究,却脱离于学生的动脑。这种探究只流于形式,仅仅为动手而动手。在这种课堂上,科学探究的方法和过程往往被当作纯粹的知识教给学生。一般是在组织学生进行探究活动前,教师就已经详细地告诉学生实验的理论依据、基本要求、整套的实验方法、所使用的各种实验仪器乃至最终的实验结果。然后,学生只要按照事先被告知的实验步骤做实验、记录观测结果、验证书本知识。这种动手的探究学习无疑使学生充当起了“操作工人”的角色,没有或很少有思考的过程。同时,研究的实验方法被灌入学生头脑中的“知识库”,学生仅能够处理熟悉问题,一旦遇到陌生的问题,就无从着手。这种形式上的探究,仅动手不动脑,无异于传统教学只注重知识内容,不注重方法和过程的做法。其实,动手是为了使学生在这个过程中学会动脑。如果只强调动手而不鼓励动脑,势必导致学生仅获得具体的实验知识内容,而不具备探索新问题的探究思维。
另外,在这种“探究”课堂中,研究的问题已被教师告知,实验问题和过程也都是教师预设的,学生只要按照这个过程操作,即能得出结论。学生提出问题、思考实验过程的机会被教师剥夺了,这在一定程度上形成了学生对教师的迷信性和依赖性思维,势必直接泯灭孩子怀疑的天性,消灭学生提出问题、思考问题的欲望,降低对问题的敏感度,不利于独立思维、创造性思维习惯的形成。
在探究课堂中,还常存在的一个误区就是:教师虽然注重培养学生的探究能力,但是忽略了科学探究的精神和价值观的培养。如果学生按照教师预设的实验情景和实验方法,就能获得与书本相同的结论,从而验证书本知识的准确性,长此以往,学生必将越来越迷信书本知识,认为这是无懈可击的真理。这样,科学的价值观就被严重歪曲了,就会产生一种错误的导向,使学生认为书上的东西都是正确的,这是极其危险的。因为从科学的本质来说,它不是一成不变的定论,而是处于不断发展、调整、变化的过程之中,科学的进步也正是建立在对前人批判的基础之上。
一堂小学科学课的典型案例
下面是一堂小学科学课的典型案例(三年级《观察水》的教学片段)。结合这个案例,我们可以找出这堂科学课的不足,从而加深对科学教育目标的理解。
教师:同学们已经注意到了,老师面前有3杯水,请大家看一看,它们是一样的吗?
学生:(齐声)是。
教师:对了。那么,(指着一个墨水瓶)你们再看看这个瓶子里是什么?
学生1:是墨水。
学生2:好像是红墨水。
教师:对了,是红墨水。(指着一小包食盐)我接下来请一位同学上来看看这包白色的粉末是什么?(教师看了看举手的同学,从中点了一名)
学生3:(走上台,看了后)白糖。
教师:不对,你再仔细看看。
学生3:老师,是不是家里做饭用的盐?
教师:对了,你真聪明。好的,(指着另一小包面粉)我们再请一位同学上来看看另外这包粉末是什么?(教师看着举手的同学,从中点了一名)
学生4:(上台仔细看)我觉得是干粉。
教师:你说得不对,再仔细想想。
学生4:是不是奶粉?
教师:也不对,有哪位同学愿意帮他?
学生5:老师,我来。(教师允许,学生走上讲台,经过观察后)是面粉。
教师:对了。这就是老师今天带来的3种实验材料---红墨水、面粉和盐。今天我要给大家做的实验就是把它们分别融入水中,然后看看每个烧杯中的水有什么变化?现在,我请一位同学上来帮我将这些材料放入水中。(一名学生举手,经老师同意后,小心地将3种材料分别投入3个烧杯中)。
教师:好的,我们来看看烧杯中的水有没有变化?
学生6:有,那杯水变红了。
学生7:那杯水变浑了。
学生8:有一杯水没变色。
教师:同学们说对了。这就是我们今天要讲的内容:有些物质可以溶解在水里,比如:食盐;有些物质不能在水中溶解,比如:面粉。下面,我们就请每个小组的同学利用桌上的实验材料,按照老师刚才的步骤进行实验。
由案例引发的思考
这堂科学课似乎也经历了科学探究的过程,研究“不同物质在水中溶解情况不同”的问题,采用3种不同的实验材料,通过实验操作,验证了这个结论。而且,学生在这个过程中也动了手,亲自经历了操作的过程。但是,如果根据对科学教育目标实质的理解,这个教学案例至少存在以下问题:
1.科学探究过程依然被直接灌输给学生,教师依然扮演着知识传授者的角色。提出问题、设计实验、得出结论,这些科学研究中的重要过程都由教师取而代之了,学生仅仅掌握了观察和操作的技术,缺乏对研究过程的思考。学生们仍然不明白研究问题是如何提出的,也不懂得怎样通过实验来验证猜想,更不懂得科学结论是如何得出的。
2.在这个案例中,教师做实验的目的是为了验证“今天所学的内容”,实验的过程就被简单化了,容易让学生认为这个实验只能得到这个结果,一些可能是很重要的信息或结果被遗漏了。其实,在科学研究中,常常会出现一些偶然性的事件,比如,青霉素的发现就是偶然事件的结果。
3.教师的权威性在有意无意中被加强了。当学生在回答“实验材料是什么”的问题时,教师只是简单地用“对”、“不对”来回答学生,使学生认为“老师说的才是对的”、“对错的标准是老师定的”。
我们应该让学生明白,“教师的答案只是相对正确的一个答案”。因此,在回答这类问题时,教师应注意语言的使用,可以说“这个答案很不错”,或者“这个答案似乎还有不足,请你再想想”。这样,从一定程度上可以降低学生对教师的迷信。
探究过程的成败关系到科学教育的效果。因此,教师在实际教学中,应该正确把握科学探究的实质,使学生在体验科学探究的过程中,同时经历动手、动脑的过程,并潜移默化地形成积极的科学态度、正确的科学精神和科学价值取向。