開放性科學探究研究報告

1、在開放性科學探究中提升學生科學素養(yǎng)的研究研究報告華羅庚實驗學校小學科學課題組一、問題的提出二十一世紀面臨著科學的發(fā)展及教育的改革，正經(jīng)歷著“知識一能力一素 養(yǎng)”的發(fā)展階段，各國都有十分關注兒童應該如何認識與他們未來生活密切相 關的科學知識、科學方法和科學態(tài)度，提出了許多有價值的教育思想，即著眼 于兒童的發(fā)展，有意識地挖掘大眾媒體中、工作生活中蘊藏著的教育財富，讓 學生感受自然界、社會、生活。改變兒童學習進步階段主體地位不受尊重的現(xiàn) 狀，從知識、能力階段，到提升學生的科學素養(yǎng)，以適應學生終身學習和發(fā)展 的要求。近年來，隨著現(xiàn)代教育觀念的確立和主體教育的興起，小學科學教育中的 探究活動越來越強調(diào)兒

2、童作為活動的積極參與者、作為學習主體所達到的重要 作用，正經(jīng)歷著“知識一能力一素養(yǎng)”的發(fā)展階段。但實踐中教育觀念滯后的 現(xiàn)象卻時有發(fā)生，如：牽著學生走的多，放手讓學生自主探險究的少；關注學 生學到多少知識的多，著眼于學生發(fā)展的少；追求唯一標準答案的多，提倡多 種合理答案的少；機械模仿的多，創(chuàng)新學習的少；具體指導的規(guī)定的多，學生 自主選擇的機會少總之強調(diào)千人一面有余，張揚個性不足，學生的科學素養(yǎng) 不高。這使我們越來越意識到兒童要全面的、主動的、生動活潑的發(fā)展，就必 須在探究活動中給學生充分的思維空間，讓他們自主地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、 解決問題，發(fā)揮其創(chuàng)造潛能。而適應這種教學的方法，只有用新的理念

3、構建新 的教學策略。因此，我們覺得從學生主體出發(fā)，重視學生科學素養(yǎng)的提升，將 科學探究活動適度開放，這不僅僅是對傳統(tǒng)模式的一種沖擊，而且符合兒童的 認知策略和知識建構理論，必將對提升學生科學素養(yǎng)作出積極的探索。二、目標與假設本課題的研究目標是從學生主體出發(fā)，重視知識的建構和學生科學素養(yǎng)的提 升，將科學教育中的科學探究活動適度開放，立足于學生親歷科學探究的體驗、 提高發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、學會合作與分享、養(yǎng)成良好的科學態(tài)度和科 學精神、培養(yǎng)對社會的責任心等方面。堅持“為了發(fā)展學生的一切、一切為了 學生的發(fā)展、為了一切學生的發(fā)展”的原則，構建以適應兒童個性發(fā)展需求的 開放性科學探究活動體系，探

4、求開放性科學探究活動中提升學生科學素養(yǎng)的具 體策略。本課題研究所要解決的主要問題是：針對傳統(tǒng)的小學科學（自然）教學的現(xiàn)狀：1、針對目標過于“知能化”，必須適度開放目標，突出人本化，探求人本化目標與提升學生科學素養(yǎng)的策略； 2、針對內(nèi)容過于“本本化”，必須適度開放內(nèi)容，突出生活化，探求生活化內(nèi) 容與提升學生科學素養(yǎng)的策略；3、針對過程過于“被動化”，必須適度開放過 程，突出主體化，探求主體化過程與提升學生科學素養(yǎng)的策略；4、針對空間過于“封閉化”，必須適度開放空間，突出信息化，探求信息化空間與提升學生科 學素養(yǎng)的策略；5、針對思維過于“一律化”，必須適度開放思維，突出個性化， 探求個性化思維與提

5、升學生科學素養(yǎng)的策略；6、針對評價過于“單一化”，必須適度開放評價，突出多元化，探求多元化評價與提升學生科學素養(yǎng)的策略。三、研究思路和方法（一）要素分析1、在大量調(diào)查研究的基礎上（含平時的聽課、調(diào)研、座談、檢測、教研活 動、調(diào)查問卷等），羅列出開放性科學探究活動中提升學生科學素養(yǎng)的幾個方面。 通過分析，從中篩選出幾種主要策略，擬在研究中對它們加以嘗試。（調(diào)查法、篩選法）2、查閱文獻資料，學習教育教學理論，召開研討活動，分析這些對開放性 科學探究活動中提升學生科學素養(yǎng)的影響。其中包括心理層面的影響，如學習 積極性、學習習慣的形成、進取意識等；也包括操作工藝層面的影響，如結(jié)構 流程一有效時間的利用

6、；教學方法的采用一信息傳遞的有效性；問題的設計一 學生思維活動的激發(fā)；課內(nèi)外的指導一學生學習方法的掌握與學習品質(zhì)的提高 等等。從而找出開放性科學探究活動中提升學生科學素養(yǎng)的方法與途徑。確立 自變量、因變量及其相互關系，形成實驗假設。（文獻法、研討法、歸納法、行動研究法）（二）操作流程（圖）全程調(diào)控調(diào)查分析理論指導了解條件決 策形成方案策略驗證操作過程總結(jié)反思四、實施措施與操作策略（一）課堂操作的的具體措施開放科學探究活動是針對傳統(tǒng)教學以教師、教材為主的“雙主”現(xiàn)象，開 放科學探究活動中的目標、內(nèi)容、結(jié)構以及組織形式、檢測評價等方面，根據(jù) 學生的興趣能力自主選擇學習內(nèi)容、方法、進度，使科學探究活

7、動具有多元化 的特征。其立足于學生親歷科學探究的體驗、提高發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、 學會合作與分享、養(yǎng)成良好的科學態(tài)度和科學精神、培養(yǎng)對社會的責任心等方 面。安排學生通過觀察實驗、社會調(diào)查、收集數(shù)據(jù)、文字等信息資料的運作方 法來了解事實及有關的知識，并按一定的方法整理、分析、推理，從而提升學 生的科學素養(yǎng)。1、目標突出人本化。開放式科學探究活動強調(diào)創(chuàng)新教育的內(nèi)涵是全面的，它們目標體系應為創(chuàng) 新教育的全面實施提供明確的導向作用。是以學生主體性發(fā)展為核心的，靈活 反映社會發(fā)展需求與學生個性全面發(fā)展方向的目標體系。表現(xiàn)出對學習能力的 關注；對學生可持續(xù)性發(fā)展能力的關注；對學生獨立個性和健全人格養(yǎng)成

8、的關 注。2、內(nèi)容一一突出生活化科學與真理來自生活，走向發(fā)展，科學探究活動內(nèi)容本身就具有開放的屬 性?？桃庾非笾R體系的嚴密與穩(wěn)定，追求課程要求與內(nèi)容的統(tǒng)一，實質(zhì)上是 與客觀課程相背離。培育創(chuàng)新素質(zhì)，需打破內(nèi)容的封閉。知識無法窮盡，學習 內(nèi)容應有取有舍，不能追求完整。應注重內(nèi)容的更新，及時進行調(diào)整補充。應關注前沿, 面向未知。應關注生活，自選內(nèi)容，按需施教，靈活施教。3、過程突出主體化要打破以問題為起點，以結(jié)論為終點即“問題一解答一結(jié)論”的封閉式過 程，構建“問題一探究一解答一結(jié)論一問題一探究”的開放式活動過程。 就是依據(jù)認知規(guī)律理順“過程”與“結(jié)論”的關系，恢復“過程”的應有地位。 在開放的

9、格局中，注入式、教條式將沒有市場，而啟發(fā)、討論、探究、實驗、 質(zhì)疑、爭論、搜集信息、自主學習等才是教學的基本形式，開放性的思維方式 正是從中得到訓練與強化。4、空間一一突出開放化打破囿于學校，囿于教室的活動空間概念，應向社會延伸、向影視報刊等 傳媒延伸、向電子網(wǎng)絡延伸。這種空間的開放既是培育創(chuàng)新素質(zhì)的需要，也是 現(xiàn)代科技發(fā)展牽動教育的必然走向?；顒涌臻g的開放有益于培養(yǎng)開闊的視野、 縱橫綜合的思維和恢宏博大的胸襟。5、思維突出個性化在重視言語邏輯思維的基礎上，加強空間思維、形象思維的訓練，重視形 象與抽象、直覺與分析、想象與思考的結(jié)合；加強開放性的發(fā)散思維訓練，重 視推出開放性問題，如具有不確定

10、性、非惟一結(jié)論的問題，條件不很清晰、不 很完備、需要搜尋和補充的問題，現(xiàn)實性強、容易調(diào)動研究熱情的問題，鼓勵 獨創(chuàng)、有廣闊發(fā)揮空間的問題等。6、評價一一突出多元化改變以往評價的單一化，為重視對學生探究過程的符合自然規(guī)律的綜合評 價。評價內(nèi)容由單純的知識評價向知能并重、過程結(jié)果并重的全面素質(zhì)評價轉(zhuǎn) 換；評價方法由終結(jié)性評價讓位于形成性評價、激勵性評價；評價主體由教師 向全員評價轉(zhuǎn)化，由自評、互評、小組評、家長評、教師綜合評價相結(jié)合。形 成評價觀念、內(nèi)容、主體、方法相互聯(lián)系，協(xié)調(diào)統(tǒng)一的開放性評價體系。（二）實施中的主要策略學生是學習的主體、是學習的真正主人，要讓學生在科學探究活動中其科 學素養(yǎng)得以

11、提升，最重要的是“放”，即充分發(fā)揮學生在學習中的主體作用，交 給他們發(fā)展自己的時間的空間，把他們從應試教育的桎梏中解放出來。1、放手讓學生準備材料學生的知識來源于對教學材料操作的實踐活動，材料的使用關系到能否讓 教師設計開放式的教學過程，關系到學生能否在操作中運用各種方法擴散思維。 為了獲取更多的有結(jié)構材料，讓學生充分探究，就要發(fā)動學生，放手讓學生準 備材料。例如種子的構造，可讓學生課前搜集各類品種的種子，這樣學生觀 察的種子不僅僅是書上的幾種，還有棗、白果、西瓜籽等，學生掌握了極為豐 富的信息，更易形成種子的概念。又如教捉螞蟻 、蟋蟀時，要求學生課 前捉到這些動物，教溶解時，要求學生每組合作

12、準備一套材料等。放手讓 學生準備材料，不僅能獲得感性材料，激發(fā)興趣，而且還能培養(yǎng)學生的社會活 動能力。2、放手讓學生質(zhì)疑問難“為學患無疑，疑則有進”。如果沒有主動參與、積極思考，很難想象學生 能提出一個有價值的問題，如果學生能主動大膽地提一個有價值的問題，那么 他就具有了一定的創(chuàng)新能力。我們要努力為學生創(chuàng)設一種民主、平等、寬松的 質(zhì)疑問難的環(huán)境。凡是學生能自己發(fā)現(xiàn)的問題就不要教師去提示。我們要多一 點“你還想知道什么？還有哪些問題不懂？” ，少一點“為什么？ ”例如教 學蟋蟀，開始教師可指著蟋蟀問：“你們想知道它的一些什么？ ，接著解決 學生提出的問題：哪里能捉到蟋蟀？蟋蟀喜歡吃什么？蟋蟀和身

13、體結(jié)構是怎樣 的？”等?？偨Y(jié)時問：“你們還有哪些不懂的問題？”鼓勵學生質(zhì)疑。3、放手讓學生假設猜想把事實組合起來形成假設，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力中心環(huán)節(jié)。只有通過想象， 才能提出假設，進而創(chuàng)造出新事物來。因此我們要保護學生的想象，大膽讓學生進行假設，以保證每一位同學都有自己的思考過程，有自己的猜測或假設。 如教學物體的熱脹冷縮時，在提出為什么用熱水可以使癟了乓乓球鼓起來 問題后，學生自然聯(lián)想到上節(jié)課固體的熱脹冷縮的內(nèi)容，認知水平較好的學生 還會聯(lián)想到球里是空的，內(nèi)有空氣。于是學生假設：1、認為是乓乓球的外皮受熱膨脹的結(jié)果；2、認為是乓乓球里面的空氣受熱膨脹后把癟的地方頂起來的， 3認為。誰的假設正

14、確呢？這一問題又一次激發(fā)學生進一步探究提出的假設 是否正確的欲望。4、放手讓學生探索研究在傳統(tǒng)的自然教學中，教師根據(jù)教學內(nèi)容提供實驗器材，安排好實驗步驟， 然后由學生照著教師的方法做實驗，按部就班，不僅不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力， 還阻礙了學生思維能力的發(fā)展。教學中我盡量讓學生自己設計實驗，放手讓學 生根據(jù)自己的設計做研究，這樣，學生思維不僅僅局限于課本和教師，更有利于培 養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。例如平衡架一課，我只發(fā)給每組一個平衡架，6個鉤碼, 學生隨便玩，只要平衡架平衡就行，比一比誰的方法最多，并記下平衡的方法 和次數(shù)。沒等我說完，就有的學生動起手，努力改變方法使平衡架平衡。匯報 結(jié)果有10種、16

15、種、20種、24種還有說80多種平衡方法。當我把一部 分平衡方法展示在黑板上時，他們都開心地笑了，沉浸在無比歡樂之中。平衡架這 什么會平衡呢？孩子們思維馬上活躍起來，在觀察思考、研究討論后，總結(jié)出 平衡架平衡的規(guī)律。5、放手讓學生運用知識學生把所學的知識和技能應用于實踐生活。這是由自然學科的實踐特點所 決定的，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的必然要求。在應用過程中，一方面，學生的 知識和技能得到了鞏固和提高，如學習水的氣態(tài)變化后，去解釋去、雨、雪、 霜、雹等自然現(xiàn)象形成的原因等。另一方面，學生會遇到各式各樣的困難，為 了戰(zhàn)勝困難，他們必然要全力以赴，調(diào)動一切有利因素，充分發(fā)揮自己的潛能， 創(chuàng)造性地運用各

16、種條件，從而使自己的創(chuàng)新能力得到發(fā)展。如學完杠桿一 課后，可問學生：“司馬光看到同伴掉到水缸里，他用石頭砸破水缸救出了小孩， 你還有沒有更好的方法呢？ ”引導學生思考，如果利用杠桿撬翻水缸，不僅可 救出同伴，還可保全水缸，使學生真正體會到知識就是力量的含義。6、放手讓學生檢測評價學生是學習的主體，他們有獨特的見解和思維方式，他們也有一定的知識 積累，我們每一位教師都要相信學生，敢于放手，對于學習的評價也亦如此， 讓學生獨立或合作進行評價，各抒已見，有利于自我完善知識的建構，更有利 于開啟學生的智慧。如葉的蒸騰作用一課，討論“樹木比較多的地方，空 氣為什么比較濕潤？”有的同學認為樹葉擋住了太陽光

17、，土壤比較濕潤，土壤 中的水蒸發(fā)使周圍的空氣比較濕潤；有的同學則認為植物體內(nèi)有水，植物體內(nèi) 的水也會蒸發(fā)，變成水蒸氣飛散到樹林周圍；有的同學認為兩者兼而有之。對 這樣的回答，誰對誰錯，我不表態(tài)，而是問“他講得有道理嗎？你同意他的觀 點嗎？有沒有補充？為什么他設計的方法最好？”等。經(jīng)過這樣長期的訓練， 不僅使學生養(yǎng)成良好的聽課習慣，而且學生敢于大膽質(zhì)疑，陳述自己的觀點， 學生思維活躍，課堂氣氛熱烈。學生的思維品質(zhì)、創(chuàng)新能力也就在長期的“思” 與“疑”的訓練中得到了有效的培養(yǎng)。五、研究初步成效本課題研究的自變量是教師對開放性科學探究活動（具體包括：問題、實 踐、環(huán)境、教與學的模式、教學內(nèi)容、實踐材

18、料、教與學的常規(guī)、評價、自主探究程序等九方面）進行開放。因變量是學生自我建構知識學習的能動性，學 生科學素質(zhì)的內(nèi)化度，以此為標志指向的小學科學（自然）課堂教學效益。為了測試研究變量對學生變化發(fā)展有無影響以及影響程度，為了便于操作，我們采用比較粗放的在同年級同質(zhì)比較的基礎上，不同質(zhì)施教，再追蹤調(diào)查研 究結(jié)果的方法，其中一個為實驗樣本，另一個為對比樣本。在充分考慮各種無 關變量后，經(jīng)過初步評估，兩個對比樣組基本等值。實驗樣本嚴格按事前設計 好的研究變量進行操作，不斷將研究成果運用于實踐，對比樣本則按常規(guī)進行 教學。（一）增強了學生對科學（自然）課的興趣受傳統(tǒng)教育教學觀念的影響，社會上普遍認為自然（

19、科學）學科論知識傳 授不如語文、數(shù)學，論技能培養(yǎng)不如音樂、體育、美術，屬于一般化的術科教 學。但通過課題研究我們欣喜地發(fā)現(xiàn)，這種狀況發(fā)生了變化（見下表 1）。由于 對教學“材料”進行了優(yōu)化和呈現(xiàn)，學生的興趣產(chǎn)生了一定的遷移，調(diào)查結(jié)果顯示，學生喜歡學科和興趣發(fā)生轉(zhuǎn)移，喜歡上科學（自然）課的學生由排列第6、 7位居多上升到第4、5位居多，明顯高于英語、音樂、體育，美術、社會、思 品等學科，這足以說明學生對科學學科的興趣在不斷增長，而且呈現(xiàn)繼續(xù)增長 的趨勢。表1 :學生對學科的喜歡程度統(tǒng)計表性質(zhì)人數(shù)學科名稱喜歡上科學（自然）%語文數(shù)學英語音樂體育美術社會思品科學自然實驗樣本5012106465214

20、8%對照樣本50109524300714%（二）提升了學生會學科學的素質(zhì)小學科學課程的宗旨是培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。作為實施科學啟蒙教育的科學學科，在培養(yǎng)學生的過程中更應該關注學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)。由于學生會學 科學的素質(zhì)的測試比較困難，研究前未曾對兩個對比樣組進行測試，中間也沒 有進行跟蹤測試，但因為兩個對比樣組基本是等值的，所以我們認定兩個對比 樣組在研究前的科學素質(zhì)差異不大。只是在研究結(jié)束時參照國家“科學課程標 準”研制組的小學生科學素養(yǎng)調(diào)查與分析，從科學知識、科學態(tài)度、探究 過程、探究能力四個方面自編測試卷進行了測試。測試驗結(jié)果統(tǒng)計見下表2:以“探究過程”為例，我們從提出問題、假設猜想，小組

21、合作、搜集整理 信息、匯報交流等方面對兩個樣本的學生學習科學的過程進行了進一步的研究， 發(fā)現(xiàn)實驗樣本的學生在2年多的科學學習中，學生從跟著老師學的角色逐步轉(zhuǎn) 入自己想探究、自己會學，而且會運用科學的方法進行學習，體驗了科學學習 的樂趣、理解了科學學習的內(nèi)涵。從表中可以看出，在兩個對比樣組中，實驗樣本學生的科學知識、科學態(tài)度、探究過程、探究能力四方面均優(yōu)于對照樣本，差異顯著或十分顯著（p0.05 p0.01） o這說明：對小學科學教學中“材料”進行優(yōu)化和呈現(xiàn)的研究中，學生 會學科學的素質(zhì)得到全面鍛煉培養(yǎng)，學生的科學素質(zhì)得以提升。表1:學生會學科學的素質(zhì)測試統(tǒng)計表實驗樣本n1=50對照樣本n2=5

22、0標準誤差sedxz值p值科學 知識x94.590.71.682.26p0.05s8.18.7科學 態(tài)度x92.088.01.394.31p0.01s6.57.4探究 過程x91.087.01.183.38p0.01s5.46.4探究 能力x94.487.81.214.78p0.01s4.26.1（三）大面積提高了科學課堂教學的水平通過研究，目前實驗學校的科學（自然）課堂教學的格局，模式發(fā)生了較 大的變化。課題組的教師都能從小學科學教育的思想和“目標”定位的解釋出 發(fā)，對開放性科學探究活動中提升學生科學素養(yǎng)實施的各方面進行開放（包括 設計、選擇、重組、控制、調(diào)節(jié)等），提高了科學課堂教學的效益。在研究中, 我們依據(jù)“課堂教學評價表”的指標進行了前后測，見表 3:表3 :小學科學課堂教學水平情況前后測匯總、，-7,、，-7,字生力回節(jié) 數(shù)等級八a mw.學 習學 習學 習學 習角 色環(huán)境技 術基本總評 優(yōu)秀目方水效把營應素標式平果握造用養(yǎng)前測心64632723(200020良好