科學認識論視角下小學科學探究及教學策略研究

陳汝婷

科學探究作為人們探索和了解自然、獲得知識的重要方法，在實際教學中被倡導和重視，但實際教學中不少教師對科學探究的認識不清晰，導致課堂中的探究教學過于形式化，忽視了學生的內在體驗和思維發展。教師要分析科學認識過程與學生認識過程，重新厘清科學探究各個環節以及它們之間的關系，并結合認識的流程為探究教學提供有效策略。

科學探究的過程與科學認識過程具有內在統一性

1.科學家的科學認識過程與學生的科學認識過程是相似的

科學認識是人類認識中的一種系統的、典型的、高級的認識形式，科學認識的任務是正確反映自然界的本質和規律?？茖W認識起源于人類對自然界的客觀事物的疑問，即事物的自然存在及發展變化的本真狀態到底是什么。為了掌握客觀事實，科學家們通過觀察與實驗獲取反映客體的信息，并利用科學工具描述客體信息獲得科學事實;再將得到的科學事實通過思維加工（歸納、演繹、類比等科學方法）納入科學認識的系統以產生科學認識;最后用實證檢驗、綜合和分析的方法使得科學認識更加精確和完整，從而形成科學理論。由于得到的科學理論是對客觀世界反映的歸納和總結，不可避免地出現難以解釋的困難和麻煩，一旦出現科學危機便需要通過革命對科學認識成果重新認識，如此循環往復，推動科學的發展。

學生的科學學習過程是一個不斷發展的科學認識過程，重演人類科學認識過程，具有重演律特征，即重復科學家認識過程中成功的關鍵之處，經歷類似科學家的認識過程。雖然小學生的思維發展與認知有局限性，難以達到科學家的廣度與深度，但兩者的認識都是對未知領域進行探索的過程，是相似的。

2.學生的科學認識過程決定了科學探究教學的過程

從實踐角度看，學生的認識過程起始于對客觀事實中的問題的提出，并終止于問題的解答，以問題、求解、答案、檢驗作為科學認識發生的幾個關鍵環節，形成科學認識發生程序的一般模式：問題—求解—答案—檢驗。從科學認識發生一般模式中可梳理認識流程：客觀事實引起疑問、形成問題（問題）;采用技術手段、設計流程，將客觀事實轉化為科學事實（求解）;對科學事實進行思維加工，形成科學認識（答案）;對科學認識的證實或修正，得出統一的認識（檢驗）。學生的科學認識流程決定了科學探究教學的流程，科學認識過程與探究教學各環節之間的聯系如下圖所示。

科學認識論指導下的探究教學策略

課堂中的探究教學過程應該遵循學生認識的四個流程：問題—求解—答案—檢驗，但由于小學生的知識積累、生活經驗、思維發展等不足，往往在探究中需要教師給予一定指導。筆者認為教師在探究活動中發揮著主導作用，需要能夠清晰地把握學生的認識規律，運用適當的教學策略指導學生進行探究活動，幫助學生獲得知識與技能，培養科學精神和科學態度。那么，有效的探究教學策略顯得尤為重要。

1.提供客觀事實，幫助學生發現探究的問題

問題的提出是科學探究過程的起點，學生的問題源于對事物的好奇、疑惑或與學生前概念產生沖突的疑惑，在教學過程中引導學生提出問題是有效開展探究教學的關鍵。教師要提供良好的問題情境，良好的問題情境能夠直接反映客觀事實并且影響學生提出問題的情況。因此，創建的問題情境必須有針對性，能與探究內容直接相關，可幫助學生自主發現問題并提出問題。

例如，執教“聲音的變化”內容時，教師可以創建音樂盛宴這樣的情境，邀請學生用自己帶來的樂器演奏歌曲，在演奏過程中教師請出他們在音樂課上熟知的力度記號，并讓學生通過演奏表現出這些力度符號的含義，便會產生強弱不同的聲音。演奏結束后讓學生回憶剛才樂器的聲音是如何發生變化的？為什么會發生這樣的變化？在這樣的情境中，學生能自然而然地發現需要探究的問題——聲音的強弱、聲音的高低與什么因素有關。探究的問題往往不是教師直接提供，而是通過創造真實的情境給學生，幫助學生在客觀事實中發現感興趣的問題，并激發起探究的內部動機，整個教學過程便能順利地從課堂引入過渡到探究的環節。

2.指導實驗的方法，幫助學生獲得科學事實

探究的過程實際上是對客觀事實進行進一步加工處理的過程，學生有了探究的問題后，會根據自己已有知識經驗對事物現象產生原因或變化關系進行猜測，最終形成假設，而探究的方案提出與實施是為了獲取反映客觀事實的科學事實。那么，應該選取什么方法以及怎樣設計方案來處理客觀事實，是學生應該考慮的問題。在教學過程中，教師應該指導學生如何選擇正確的科學方法（觀察、實驗）來獲得客觀事實，明確觀察與實驗等方法的特點及注意事項，讓學生知道驗證假設需要什么樣的條件、該怎么做等問題，明確實施方案的過程需要收集足夠的證據，來對假設進行證實與證偽。

例如，執教“空氣的性質”內容時，關于空氣是否有重量的探究，大部分學生在假設后，會結合已有的知識經驗，采取用稱的方法來稱量一個塑料袋里空氣的重量。由于一個塑料袋里的空氣太輕，稱量這種方法往往在實踐過程中是不可行的，而通過比較的方式來判斷空氣是否有重量這種方法顯得更合適。教師只需要出示簡易天平講解其作用和使用方法，供學生參考并讓學生通過畫圖的方法記錄自己的實驗過程，學生便能夠利用簡易天平設計出可執行的方案：一是取相同的氣球放在簡易天平兩側，調節天平到水平位置，取下其中一個氣球充足氣，放回原來的位置，觀察天平有什么變化;二是取兩個充氣大小相等的氣球放置天平兩側，調節天平到水平位置，將其中一個氣球放氣，觀察天平有什么變化。學生往往并不是沒有設計方案和驗證實驗的能力，而是在科學方法的運用上存在不足，教師在教學上應該注重培養學生的設計與計劃考慮全面的意識，引導學生利用各種感官進行觀察，并鼓勵學生使用多種方法來記錄觀察的結果，幫助他們將客觀事實轉化為科學事實。

3.搭建“腳手架”，幫助學生從科學事實中獲得科學認識

在科學事實的基礎上加工與組合到形成初步的科學認識的過程中，少不了運用思維方法。小學科學教學中常用的思維加工方法有對比、控制變量、歸納、演繹、類比等，教學中教師應該遵循每種思維方法的特點，結合課程內容有效地貫穿思維方法的運用，同時搭建“腳手架”幫助學生獲得分析原因和發現規律的依據。

例如，執教“空氣占據空間”內容時，教師要引導學生得出空氣占據空間這一結論，需要準備足夠的實驗素材，如“塑料袋套空氣”“氣球充氣”“杯子垂直插入水中杯子里的紙團不濕”等實驗讓學生獲得了足夠的例證，最終才能歸納得出一般性結論。

4.營造樂于分享、善于表達的氛圍，促進學生獲得統一的認識

科學認識在得到大家的承認、理解和認同后才會上升為統一的認識，而科學認識具有主觀性，需要經過反復的檢驗，可能會對原有結論的證實、對原有結論顛覆性的反駁或在原有結論的基礎上提出新的理論，而這些可能都基于表達與交流。在科學的課堂中同樣如此，我們無法判定個人或小組的認識與觀察的事實是否一致，就需要在全班表達、交流與討論。在探究教學中，教師更應該為學生營造分享、表達的氛圍，可以在探究實驗結束后組織匯報交流環節，讓學生敢于把自己探究的內容、過程和結果表達出來，把觀點提供給對方，最終達成統一的認識。

首都師范大學初等教育學院（100048）