論科學(xué)教育中的科學(xué)問題

論科學(xué)教育中的科學(xué)問題

科學(xué)研究是新課程改革的邁出。在科學(xué)探究的各個(gè)要素中,“提出問題”是第一要素。什么是問題,“問題是事物的矛盾”,“矛盾是一切生命力和運(yùn)動(dòng)的根源”。學(xué)生在生活和學(xué)習(xí)中會(huì)產(chǎn)生無數(shù)的問題,在這些問題中,理科教學(xué)關(guān)注的是科學(xué)問題。對(duì)于什么是科學(xué)問題,在科學(xué)認(rèn)識(shí)論領(lǐng)域中有多種觀點(diǎn)。為了具有良好的操作性和針對(duì)性,我們認(rèn)為,在科學(xué)教育教學(xué)活動(dòng)中,科學(xué)問題可以認(rèn)為是與科學(xué)有關(guān)的問題。那么,經(jīng)濟(jì)、政治問題等不屬于科學(xué)問題(科學(xué)問題與科學(xué)的問題不是一個(gè)概念,例如,經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域存在著科學(xué)的問題,但不包括科學(xué)問題)。未知自然現(xiàn)象作為客觀存在,是第一性的東西,而科學(xué)問題則是認(rèn)識(shí)主體的觀念形成物,是對(duì)自然現(xiàn)象的主觀印象,是第二性的東西。在未知領(lǐng)域中,原則上都是認(rèn)識(shí)的對(duì)象,但是只有一部分是現(xiàn)實(shí)的認(rèn)識(shí)對(duì)象,更多的是可能的認(rèn)識(shí)對(duì)象?？茖W(xué)問題只能發(fā)生在與已有知識(shí)領(lǐng)域密切相關(guān)的領(lǐng)域,如圖1所示。1科學(xué)問題貫穿科學(xué)調(diào)查活動(dòng)1.1科學(xué)探究的起點(diǎn)對(duì)于科學(xué)探究活動(dòng)是始于科學(xué)問題,還是始于觀察,在歷史上有不同的觀點(diǎn)。實(shí)際上,“科學(xué)問題”和“觀察”都能引發(fā)科學(xué)探究活動(dòng),但在不同的歷史時(shí)期所引發(fā)探究活動(dòng)的頻率有所不同。在當(dāng)代,隨著科學(xué)的發(fā)展和研究的深入,那種純粹的觀察很難發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題。當(dāng)前的科學(xué)探究活動(dòng)是一種有目的有計(jì)劃的活動(dòng),在最開始階段,應(yīng)該確立研究的目的——科學(xué)問題。所以,科學(xué)探究活動(dòng)的起點(diǎn)應(yīng)該是科學(xué)問題。在探究活動(dòng)過程中,科學(xué)觀察更多的是作為科學(xué)探究活動(dòng)的一個(gè)科學(xué)方法。通過觀察,也可以引發(fā)一些科學(xué)問題,從而產(chǎn)生探究活動(dòng),但這些問題是科學(xué)探究活動(dòng)中科學(xué)問題的子科學(xué)問題(不排除子問題日后產(chǎn)生的影響比它的上位問題更大)。如果沒有一定的目的做指導(dǎo),“觀察”不可能發(fā)現(xiàn)問題。通過觀察而引發(fā)的探究活動(dòng)實(shí)際上是完成探究活動(dòng)目的的一個(gè)有效途徑,而不是探究活動(dòng)的元起點(diǎn)。在理科教育所進(jìn)行的科學(xué)探究,作為學(xué)校教育的重要組成部分,是一種有目的、有計(jì)劃的教育教學(xué)活動(dòng),所以,科學(xué)探究的起點(diǎn)往往應(yīng)該是科學(xué)問題。如果是來源于觀察,那么這種觀察應(yīng)該是在一定學(xué)習(xí)情景下的觀察,是產(chǎn)生科學(xué)問題過程的觀察。1.2科學(xué)問題的解決一個(gè)科學(xué)問題的解決,需要以解決一些子科學(xué)問題為基礎(chǔ),沒有這些子科學(xué)問題的解決作為階梯,實(shí)現(xiàn)科學(xué)問題的解決是不現(xiàn)實(shí)的。例如,為了解決“化學(xué)反應(yīng)前后,反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量關(guān)系如何?”這個(gè)問題,需要以解決若干子科學(xué)問題為基礎(chǔ),同時(shí),這些子問題的產(chǎn)生依賴于上位問題的存在。如圖2所示。1.3對(duì)化學(xué)科學(xué)發(fā)展的意義科學(xué)研究是無止境的。那么,科學(xué)問題也是無止境的。學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的過程,應(yīng)該是個(gè)問題從無到有,由有到多,由多到精,不斷增多,不斷深入的過程。例如,學(xué)生解決了“化學(xué)反應(yīng)前后,反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量關(guān)系如何”這個(gè)問題后,掌握了質(zhì)量守恒定律。但學(xué)習(xí)活動(dòng)還沒有結(jié)束。由此又產(chǎn)生了新的、更深入的科學(xué)問題。質(zhì)量守恒定律的確立,對(duì)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展有什么重要意義?在以前的化學(xué)學(xué)習(xí)中,是用文字來表示化學(xué)反應(yīng)的,學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律后,對(duì)我們表示化學(xué)反應(yīng)有什么作用?歷史上,波義耳和羅蒙諾索夫在探索“化學(xué)反應(yīng)前后,質(zhì)量是如何變化”這個(gè)問題的過程中,他們做的是同樣的實(shí)驗(yàn),但得到的結(jié)論卻是不同的。這對(duì)我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有什么啟示?拉瓦錫利用天平進(jìn)行科學(xué)研究,他“是明確提出把量作為衡量尺度對(duì)化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明的第一位化學(xué)家”。那么,工具和技術(shù)是如何拓展科學(xué)研究能力的?……。2引發(fā)探究的科學(xué)問題是基于科學(xué)方法科學(xué)探究應(yīng)該從學(xué)生親身經(jīng)歷中產(chǎn)生的真實(shí)問題發(fā)展而來。探究的問題可以從廣泛的活動(dòng)中開始。學(xué)生在日常的經(jīng)歷中注意到的一些困惑的事能引起探究;一些探究問題來源于觀察、資料的收集、資料的整理以及反思等實(shí)踐的活動(dòng)中;科學(xué)問題可以來自對(duì)書籍、光盤、網(wǎng)絡(luò)和其他資源中收集到的信息進(jìn)行批評(píng)性分析中;教師演示、或通過圖片、幻燈片、電影和錄像等呈現(xiàn)矛盾的事件也是引發(fā)探究的途徑;如果提出的問題是真實(shí)可信的并且與學(xué)生已有的經(jīng)歷相關(guān),探究也可以從講授中開始。3種類型的科學(xué)問題在新一輪的基礎(chǔ)教育課程改革中,重點(diǎn)要實(shí)施科學(xué)探究教學(xué),探究什么?答案是探究有價(jià)值的科學(xué)問題;那么,什么樣的科學(xué)問題有探究?jī)r(jià)值呢?哪些問題值得探究?選擇與科學(xué)探究相匹配的問題是目前需要解決的。在學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中,存在著各種類型的科學(xué)問題:一種是通過回憶以前的知識(shí)能解決的問題,即回憶性科學(xué)問題;一種是類似“如何制造永動(dòng)機(jī)”這樣的偽科學(xué)問題;還有一種是因?yàn)閷W(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、能力、工具、時(shí)間等各方面原因探究不了的科學(xué)問題,屬于“不能探究的科學(xué)問題”;另外一種類型的科學(xué)問題,屬于學(xué)生根據(jù)目前情況能探究和解決的問題,即“能探究的科學(xué)問題”。在這4類問題中,只有“能探究的科學(xué)問題”中的一部分問題具有探究?jī)r(jià)值。如圖3所示。什么樣的科學(xué)問題是“有探究?jī)r(jià)值的科學(xué)問題”呢?確定“有探究?jī)r(jià)值的科學(xué)問題”可遵循以下規(guī)則(具備其一即可):(1)要能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)學(xué)科核心概念的理解能力;(2)可以幫助學(xué)生理解科學(xué)家是如何研究自然界的;(3)要能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)施科學(xué)調(diào)查的能力;(4)要有助于使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣。3.1科學(xué)探究的主題當(dāng)前,理科教育改革的核心毫無疑問是科學(xué)探究。但是,強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究不能為了探究而探究,也不是任何內(nèi)容都需要通過探究來完成,而是應(yīng)強(qiáng)調(diào)圍繞核心概念來進(jìn)行探究。科學(xué)探究活動(dòng)應(yīng)該是強(qiáng)調(diào)過程和結(jié)果同樣重要的教育活動(dòng)。3.2學(xué)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)中的科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng),就是要像科學(xué)家研究自然界一樣來思考問題。在科學(xué)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)中,要結(jié)合當(dāng)前的學(xué)習(xí),使學(xué)生理解科學(xué)理論當(dāng)初為什么被發(fā)現(xiàn),是如何被發(fā)現(xiàn)的;科學(xué)家是為了何種原因而展開科學(xué)研究工作的;科學(xué)家是如何利用各種工具、技術(shù)和方法等來拓展判斷能力的等。3.3核心目標(biāo)和課程內(nèi)容在理科教育教學(xué)活動(dòng)中,科學(xué)探究不僅僅是學(xué)生自我構(gòu)建知識(shí)體系的手段,更重要的,它是科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的核心目標(biāo),同時(shí)也是是科學(xué)課程的重要內(nèi)容。所以,在教學(xué)中不僅僅要使學(xué)生增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的理解,還要發(fā)展他們的科學(xué)探究能力,提高解決問題的能力。在教學(xué)活動(dòng)中,教師要變化的選擇科學(xué)問題,以滿足學(xué)生科學(xué)調(diào)查能力增長(zhǎng)的需要。3.4引導(dǎo)學(xué)生正確理解事實(shí)尊重和科學(xué)探究活動(dòng)科學(xué)思維習(xí)慣包括好奇、對(duì)事實(shí)的尊重