如何确定小学科学探究的问题

怎样理解和运用小学科学问题的探究~

实验是科学研究的重要方法。小学自然课中的实验教学，虽然没有科学家所做的科学实验那样复杂和规范,其目的还是让学生像科学家那样，用科学实验的方法，去探索、认识自然界的事物的性质和规律，从而培养他们科学探究能力和动手实践能力，达到科学启蒙教育的目的。
小学生的自主探究能力，包括自己确定实验目的的能力；自己设计实验方法的能力；独立、正确进行实验操作并得出实验结果的能力；通过分析实验结果，得出科学结论的能力。 那么如何在小学自然实验教学中培养学生自主探究能力呢，结合自己的教学实践研究，觉得我们在实验教学中应做到以下几点：
一、指导学生在提出问题的基础上，确定实验目的。
科学研究的过程就是“提出问题—做出假设—实验验证—得出结论”的过程，学生认知的过程也要遵循这一规律。爱因斯坦说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要，因为后者仅仅是方法和实验过程，而提出问题则要找到问题的关键、要害。”在课堂教学中要培育学生的自主实验能力， 教师要创造条件鼓励学生敢于提问、善于提问。在不同课题的教学中还可以采用投影、录像、谜语、故事等手段为学生创设一种敢于提问、敢于探究的情境，这是教师必须努力扮演好的一个角色。
如 《斜面》一课，首先教师通过情境的创设，让学生提出自己的问题，然后确定研究的问题是：斜面有什么作用？学生 设计出对比实验，把竖直提起的物体用的力与沿斜面拉起物体用的力进行比较，证明用斜面省力。实验中学生还发现虽然每一小组物体的重量相同，斜面的坡度不同，省力的多少不同 。学生对此提出了 不同的假设：有的学生提出，利用斜面提重物省力多少和与提升的高度有关系；有的学生提出，与斜面的长度有关系；有的学生说，与斜面的坡度大小有关系。 同学们根据假设确定不同的实验目的和方法。通过实验学生认识 斜面的 坡度越小越省力。
二、指导学生根据实验目的自主设计实验方案。
自然课上指导学生搞实验设计，可以使学生进一步明确实验目标，掌握实验步骤和方法，提高实验效果。更重要的是学生可以学会一种科学的方法。学生通过自主地设计实验方案，小组合作、全班讨论完善了自己的看法，又有了新的认识和提高，在今后的学习中就能独立地运用科学的方法解决问题。
教师指导学生根据所研究的问题，提出假设，自主确定实验目的和方案。设计方案内容包括：选择材料、确定实验步骤、确定实验方法、预想实验结果、设计报告、讨论实验注意事项等等。可采用师生交流、生生交流、个人研究等不同形式引导学生积极参与设计方案。如：《溶解》一课，学生提出了“热水比冷水溶的快；细盐比粗盐溶的快；搅拌比不搅拌溶得快。”等假设后，教师应该让学生自主确定实验目的和方案，通过小组讨论，全班交流等活动，学生完全有能力自己设计出较好的实验方案的。
3、为学生准备充足的实验材料供学生自主选择。
充足的实验材料是自主操作实验的必要条件。 实验材料的缺乏，或者每个实验小组的人数太多的话，势必会影响学生自主实验能力的发展。作为一名自然教师应该做一个有心人，平时多收集一些材料，在准备实验器材的时候也要不厌其烦，尽可能的多准备些实验组。
有的实验要通过使用多种材料，让学生深入观察，在比较中发现事物的本质特征。如：在教《声音是怎样产生的》一课时，指导学生初步认识声音是由物体振动产生的。选择的材料必须是发声时能看到振动的物体。我们为学生准备了皮筋 、锣、金属薄板三种物体，使学生研究时要用拨、敲、抖不同方法使三种物体发出声音，从中找到物体发出声音的共同特征。当学生提出有些物体发声时并没有看到物体振动时，老师在仪器台上准备了鼓、音叉、有水的培养皿、豆子、泡沫塑料小球等材料。让学生自行选择材料继续实验。有的小组借助豆子看到鼓振动发生，有的小组利用水、金属薄板感到音叉的振动。这些材料有助于学生发现声音是由物体振动产生的这一本质的规律，提高了学生观察、实验的兴趣和能力。
4、给予充足的时间空间，让学生进行自主探究，体验科学。
教师给予学生充分的实验的时间和空间，这是培养学生自主实验能力的必要条件。学生在充分的自主探究活动中，才能体验科学，有所发现、有所创造。
如：在上 《蚯蚓》一课时， 我让学生带了小铁锹自己去挖蚯蚓，让他们置身于大自然，自己去观察蚯蚓的外形特征，体会蚯蚓的生活环境，他们甚至还能感受到蚯蚓对植物的帮助呢。将学生带到大自然中去观察自然现象 ，虽然很费时间，而且由于学生的活动范围很大，给教师的管理带来了一定的困难，但学生在观察中获得了丰富的感性认识，提高了动手能力，培养了热爱大自然的情感。
探究能力是一种综合能力，只有在学生自主实验，亲身体验探究的过程中，才能真正地培养学生的观察能力、思维能力、动手能力，同时也有利于学生科学思想、科学方法、科学态度的养成。

自2001年7月《全日制义务教育科学（3～6年级）课程标准（实验稿）》颁布至今，已经过去了14个年头，这意味着在我国很多地区小学科学课程改革已经完成了两轮的实验。这一次课程改革不仅是课程设置的变革，把原来的“自然课”更名为“科学课”，更是课程理念的变革，强调学生是学习的主体，倡导探究式教学方式。课程性质从注重知识技能的传授转变为全面提高学生的科学素养。十几年的摸索取得了显著的成效，科学课堂发生了可喜的变化：强调问题来自学生、尽可能让学生自己通过探究寻找答案、开始使用探究式教学方式、通过动手做学习科学、广泛运用合作学习方式[1]……但是，无论是学校、教师还是公众、家长，对科学教学的质量都还不是十分满意。

　　“什么才是好的科学教学”，这个问题困扰着包括骨干教师在内的大部分科学教师。对学科本质的追问促使科学教育工作者重新思考科学教学最本真的问题：什么是科学？影响科学教学质量的最重要的因素是什么？哪些问题是科学教学最关键的问题？破解了这些问题，就能为科学教学“保底”，让新教师少走弯路，让更多的科学教师更自信地走进科学课堂。
　　教学关键问题，是决定学科课程实施质量的核心问题。问题的提出基于课程的性质、目标、内容和学科的基本思想方法，基于学生学习的规律和特点，问题指向教师学科教学实践能力发展的障碍点、关键点和生长点。[2]
　　一、捡拾散落的珠贝
　　提炼关键问题的第一步仿佛在沙滩上散步，仔细搜寻散落的珍珠和贝壳。课标、教材、课堂、教研活动都是我们提炼关键问题的“海滩”。
　　1. 来自课标的问题
　　小学科学课程标准明确指出，小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。那么，什么是科学素养？这是一个非常关键的问题。课程性质决定课程目标，课程目标决定教学内容的选取和教学活动的设计。因此，“什么是科学素养”是每一位科学教师首先要明确的问题。
　　再如，教学方式变革是本轮课程改革的一项重要内容。课程标准将“科学学习要以探究为核心”作为一个基本理念提了出来，指出“探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”[3]因此，“探究学习的基本特征是什么”应该是每一位科学教师能够清晰回答的问题。
　　2014年，科学课标修订委员会对小学科学课标做出了结构性调整，将原来的物质科学、生命科学、地球与宇宙三大内容领域扩充为四大领域，即在原有基础上增加了技术与工程领域，凸显了对技术素养的要求。为了应对这种变化，“怎样在科学课中培养学生的技术素养”成为每一位科学教师必须思考的问题。
　　2. 来自教材的问题
　　每一套教材的编写都有其指导思想、基本思路、体例框架和编写特色，但是，呈现在读者面前的教材很难把编者的这些想法外化，这就需要教师具有解读和理解教材的能力。
　　翻开任意一套小学科学教材，我们都能看到大量的科学探究活动。其中有一类涉及对学生识别与控制变量能力的培养。以教科版小学科学教材为例，这类活动包括比较柔韧性、比较吸水性、溶解的快与慢、声音的变化、减慢食物变质的速度、探究种子发芽的条件、蚯蚓的选择、影响摩擦力大小的因素、沉浮与什么因素有关、摆的研究、探究影响电磁铁磁力大小的因素、控制生锈的速度等，内容涵盖3～6年级的8本教材。怎样通过这些活动提高学生识别与控制变量的能力？四个年级的培养目标该怎样制订？能力培养的梯度该怎样搭建？教材编写者在编排这些活动的时候是怎样设计的？能力的培养有一个逐步递进的过程，知识的积累也存在一个螺旋上升的过程，这些都需要教师在正确解读教材文本、理解编者意图的基础上，合理设定各阶段培养目标。这样，我们才会聚焦“怎样读懂科学教材”“怎样指导学生识别和控制变量”等核心问题。
　　3. 来自课堂的问题
　　学科教学基本功是教师专业发展的基础，是提高教学质量的前提条件。在小学各学科的教师中，科学课的教师有一项独具特色的基本功，那就是实验技能。实验操作技能可以凭借大量反复的操练在短时间内提高，但是，关于实验的基本理论是少有人关注和研究的。小学科学课有多少个基础实验？哪些实验需要学生亲手操作，哪些实验需要教师演示？哪些是探究性实验？哪些是模拟实验？哪些是控制变量的实验？那么，“科学实验有哪些主要类型”是不是一个教学关键问题？
　　作为教研员，笔者每年都会观摩不少于100节的科学课，并有机会与一线教师深入探讨教学中的困惑和问题。在诸多的问题中，“怎样指导学生的科学记录”“怎样提高小学生的观察能力”“怎样将数据转化为证据”是让教师们普遍感到棘手的问题。
　　4. 来自教研活动中的问题
　　各级教研活动都是围绕一定的主题开展的。例如，近两年北京市海淀区小学科学教研的主题是“基于学习者分析的教学策略研究”。在“学生是学习主体”理念的指导下，作为教师，除了要研读课标、理解教材之外，一个重要的任务就是研究自己的学生，了解了解他们的已有经验、知识基础和能力水平等，努力做到因材施教。因此，“小学生科学学习的特点及内在机制是什么”就成为我们必须要思考的一个问题。
　　回想近几年的科学教学研究活动，从全国小学科学教学年会到北京市基础教育研究中心组织的各项科学教学研究活动，都围绕着一个主题，即“围绕核心概念组织教学”。还有一些“热词”，如学情分析、教学策略、思维参与、教学评价等，代表了一定时期内小学科学教学研究的热点问题。由此，我们提炼出以下关键问题：“怎样帮助学生建构科学概念”“怎样侦测学生的前概念”“常用的科学教学策略有哪些”“怎样调动学生的思维参与科学探究活动”“如何评价学生的科学学习”等。
　　二、串起美丽的项链
　　我们从课标、教材、课堂和教学研究活动中发现和提炼出的关键问题犹如一颗颗散落的“珍珠”，要想串出美丽的“项链”，我们必须寻求理论支撑，将这些问题架构起来，形成有一定层级结构和逻辑关系的问题链。
　　北京市海淀区教师进修学校中学化学教研室开展的“初中化学教学关键问题实践研究”项目将教学关键问题分为三类：第一类是跨学科通识性教学关键问题，第二类是学科内通识性教学关键问题，第三类是学科内实践性教学关键问题。笔者认为有一定普适性，试着以此梳理小学科学教学的关键问题，形成了如下的小学科学教学关键问题清单（见表1）。
　　三、后续研究设想 提炼关键问题不仅需要对科学教学的现状有充分的了解，还要对科学课程标准、科学教学的基本理念有深入的理解;不仅要熟悉科学教材的体系框架，还要了解学生的认知特点和学习需求。即便如此，提炼出的关键问题能否称得上“关键”也需要反复推敲。因为这是一个开创性的工作，能够借鉴的研究成果很少，并且缺少理论支撑，主要凭借我们20年来对科学教学的体验、观察与思考以及多年积累的教研工作经验，其困难程度可见一斑。
　　我们的研究还远远没有结束，如表1
　　“小学科学教学关键问题清单”所示，目前我们提炼了15个关键问题。下一步，我们要做两件工作：一是对每一个问题给出答案，通过教育教学理论与真实课例相结合的方式对每一个关键问题进行概要、通俗的论述。我们希望这些问题的解答能够指引科学教师走上科学教学的正确道路，全面提高小学科学的教学质量。二是在实践中继续思考和提炼小学科学教学的关键问题，对问题清单做出必要的和及时的调整，使之更加符合教师教学的需要。

问题是科学研究的出发点，是开启任何一门科学的钥匙。没有问题就不会有解释问题的思想方法和知识。所以说问题是思想方法、知识积累的逻辑力量，是生长新思想、新方法、新知识的种子。可见发现问题并提出问题对科学研究具有十分重要意义，对小学科学教学也同样具有重要的意义。小学科学课是以科学探究为主要学习方式，让学生经历探究为主的活动是学习科学的主要途径。科学探究活动包括科学研究的过程与方法，即：提出问题、猜想与假设、制定计划、观察实验操作、搜集整理信息、思考与结论、表达与交流。其中，提出问题是这一系列探究活动的首要环节，问题不明确，学生就无从探究，教学就无法展开。因此，课堂上如何有效的指导学生提出研究的问题，是科学教师必须研究的一个课题，是展开有效探究实现有效课堂的前提。但是在目前小学科学课堂教学中，有不少数量的课不是真正从问题出发，围绕问题建立假说，进而制定方案，收集证据检验假说。表现在课堂导入阶段，教师往往直接呈现或引入要研究的教学内容，并未对内容的引出进行设计。显然这样的导入使学生只知其然，不知其所以然，没有引发学生对问题进行思考，调动学生想了解和解决问题的欲望，学生只能被动接受。这是不符合科学探究的思想和本质，与科学教师缺少问题意识有关，仍然沿袭传统的导课方法进行教学。还有相当数量的课，导入尽量创设问题情景引发学生思考并提出问题，但由于教师缺少相应的课堂技能与策略，费尽周折最后仍形不成问题。即使是形成问题也是教师强加给的，不是通过学生真正思考提出的。现就课堂导入阶段如何有效地指导学生提出有价值的问题这一环节教学，发表自己的看法。一、 通过观察促使学生产生问题观察是指学生在自然状态下，凭借感官和仪器亲自感知自然事物的属性的教学方法，观察可以使学生获得生动、具体的感性知识，是科学课最基本的认识事物的方法。在教学导入阶段，可以通过观察使学生获得有关事实，根据事实提出探究的问题。如：《搭支架》一课，一位老师是这样教学的。师：同学们！你们听说过法国的艾菲尔铁塔吧！ 生：听说过。师：老师搜集到了它的图片，请同学观察和欣赏。师：(讲解) 艾菲尔铁塔是世界闻名的建筑，是建筑史上的奇迹…师：现在请同学们仔细认真观察它的形状有什么特点？生：从每一个面看是三角形。师：再看各个部分有什么特点？生：都是由三角形结构组成。师：那你们由此有什么问题？生：为什么都造成三角形结构？三角形结构有什么作用？师：这节课我们就通过亲自动手搭支架研究三角形结构在物体中的作用。这节课的导入，老师通过引导学生观察艾菲尔铁塔的各个部分结构，使学生获得具有三角形结构的事实，进而根据这一事实思考产生三角形结构在物体中起什么作用的问题，从而揭示课题。这样通过引导学生观察获得事实，在事实的基础上思考提出问题，顺理成章水到渠成，不但指向了问题，还调动学生想了解这个问题的欲望。这一方法简单而有效。二、 通过实验使学生发现问题实验是借助仪器和器材创设一定的条件，指导学生在人为控制条件下研究自然事物的教学方法，实验可以使学生获得生动具体的感性知识。在导入阶段，通过实验可以使学生获得有关事实，根据事实发现提出探究问题。例：（降落伞）一课，一位老师是这样教学的：师：同学们在课前已经制作了降落伞，现在请同学们拿出自己制作的降落伞测试一下降落的速度。现在以小组进行测试。（老师讲解要求和注意事项）生：（学生测试活动）师：现在以小组汇报测试情况。生：（小组汇报）师：看来各组降落伞下降的速度是不一样的，由此你们发现什么问题？生：为什么不同的降落伞下降的速度不一样？降落伞下降的速度和什么因素有关？师：降落伞下降的速度到底和那些因素有关？现在我们就来探究这个问题。在这一环节中，教师通过组织学生测试降落伞下降的时间，发现其速度各不相同，从而提出降落伞下降的速度和什么因素有关的问题，展开探究。这样通过实验感知物体的属性不同，寻找其原因从而提出问题，也是一种指导学生提出问题的好方法。三、 引起认知冲突，促使学生产生问题小学科学课引入阶段，还可以制造一些学生认知上的冲突，使学生在知有与不知中产生矛盾，从而提出问题。例（果实和种子）一课的教学：师：课前老师让学生收集一些果实，你们带来了吗？生：带来了。师：现在开一个果实展览会，将带来的果实以小组放在一起。组里每位同学都认一认叫什么，然后请一位同学把名称介绍给大家。（学生活动）师：老师也带来了一些萝卜、马铃薯、葱头现在就发到各个组里。师：你们认为今天带来的都是果实吗？有没有不是果实的？说明理由。（学生对萝卜、马铃薯、葱头等发生争执，有的认为是，有的认为不是。）师：现在出现了两种意见，那你们认为什么是果实？生：能吃的，地里长出来的、树上结的。师：看来判断一个物体是不是果实，必须有一个统一的标准，是什么？生：果实都具有的共同特征。师：这节课就来找一找果实的共同特征。以上导入，教师故意让学生判断果实，当学生的已有经验与事不符发生冲突时，引起争议，自然就产生了问题。这一方法关键在老师制造矛盾，引发矛盾，需要解决的问题就是要探究的问题。四、 通过分析事例引出问题有些课的探究内容也可以通过分析具体的事例引出问题。如： （运动的快慢）一课，导入是这样设计的：师：老师有一个问题请同学们帮助判断。有一条商船在海上行使遇到了海盗的袭击，这条商船就向附近执行护航任务的两条船只发出了求救信号，护航船接到求救信号后，以最快的速度向商船赶去使商船免遭劫难，其中一条船用了1小时，另一条船用了1.5小时。你们认为哪条船跑得快？生：用了一小时的快。 不一定 、还要看哪条船距离近。师：看来有两种说法，那你们认为要判断物体运动的快慢必须具备那些因素？生：距离和时间。师：是不是像同学们所说的，这节课就来研究（运动的快慢）这个问题。教师通过让学生判断一个事例，使学生通过分析回答问题。学生在分析的过程中出现问题，教师抓住产生问题。总之，在课堂导入阶段，教师要根据具体的教学内容创设一定的情景，使用恰当的方法去指导学生提出问题，使问题有价值有效果。

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西双版纳傣族自治州18216729985： 浅谈小学科学课教学中应注重的几个问题 - ？
恭思小儿： 小学科学新课程标准明确提出:科学学习要以探究为核心.探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式.亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径.科学课程应向学生提供充分的科学探究机会,使他们在像科学家那样进行...

西双版纳傣族自治州18216729985： 小学科学的研究目标是什么? - ？
恭思小儿： 一、总目标 通过科学课程的学习,知道与周围常见事物有关的浅显的科学知识,并能应用于日常生活,逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯;了解科学探究的过程和方法,尝试应用于科学探究活动,逐步学会科学地看问题、想问题;保持和发...

西双版纳傣族自治州18216729985： 小学科学课程标准中对科学探究的要素有哪几个? - ？
恭思小儿： 小学科学课程标准中对科学探究的要素主要有五个要素:1.激趣导入; 2.大胆假设; 3.根据假设实验;4.整理信息、分析数据、得出结论;5.表达与交流.这些要素是互相联系互相存在的. 第一,从科学探究过程的要素来说,科学探究能力必然体...

西双版纳傣族自治州18216729985： 小学科学课程标准中的科学探究内容有哪些 - ？
恭思小儿： 小学科学课程标准中的科学探究内容: 科学探究是科学研究过程的本质特征,具有重要的教育价值.在小学科学课堂中,教师是儿童学习科学的支持者和引导者.引导儿童主动探究,亲历科学探究的过程,这将有利于保护儿童的好奇心和激发儿童学习科学的主动性.科学探究是学生学习科学的重要方式,但不是唯一的方式.根据教学内容的不同,学生的学习方式可以是多样的.教学中要根据教学目标和内容采用不同的教学方式与策略,让学生将探究式的学习与其他方式的学习充分结合起来,以获得最佳的学习结果.

西双版纳傣族自治州18216729985： 怎样理解和运用小学科学问题的探究 - ？
恭思小儿： 实验是科学研究的重要方法.小学自然课中的实验教学,虽然没有科学家所做的科学实验那样复杂和规范,其目的还是让学生像科学家那样,用科学实验的方法,去探索、认识自然界的事物的性质和规律,从而培养他们科学探究能力和动手实践...

西双版纳傣族自治州18216729985： 如何提高小学科学探究有效性的策略 - ？
恭思小儿： “学生是科学学习的主体、 科学学习要以探究为核心” .但目前小学科学课堂教学的低效性, 降低了科学课堂教学的效率.有效的科学课堂教学即通过课堂教学, 引导学生经历探究活动的过程, 掌握科学知识, 学习科学方法, 发展科学精神, 培养科学态度.如何提高小学科学课堂的有效性, 这就要对其进行理性思考, 采取一些措施对策, 以提高小学科学课堂教学水平.

西双版纳傣族自治州18216729985： 为什么要在小学科学课程中强调科学探究? - ？
恭思小儿：[答案] 我是这样理解小学科学课程中的探究式学习的:我认为探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式.通过多年的教学,我发现科学课的探究式学习突出表现在教材中丰富多彩的观察活动和探究活动上.从一个科学问题开始,从假设与猜想开始,从...