正确认识学生 切准探究要求

杨宁赞 

摘要：学生科学探究能力，是小学生科学素养构成的核心构件之一，所以在教学实践中教师十分重视促进学生科学探究能力的培养。但是我们国家的小学科学课程标准没有分年段对学生的探究能力达到的预期高度进行描述，因此教师们在教学实践中无法找到标尺，导致教学目标混乱，课堂实效低下。

关键词：认知   前概念    探究要求

从自然课堂到科学课堂，有一个重要的变革，那就是更注重学生科学探究能力的培养。在我国的小学科学课程标准中，对学生科学概念和科学探究水平所能发展的高度有一个预期的目标，但是比较遗憾的是，却没有指明3——6年级学生分年级所应达到的水平，所以如何切准不同年段学生的探究要求成了教师们在教学实践中的难题。              

为了解决难题，我校科学组的教师经过四个学年对教材的研究与教学的实施过程，对中、高段年级学生在科学探究学习中呈现出的探究能力进行了整理。我们实验组的老师经过研究发现，现代21世纪的小学生与我们自己原先思维中的小学生有着很多差异。

一、儿童认知特点

一个优秀的教师将选择有效的教学方法，来适应学生的理解和问题的解释。在名师的课堂中，探究活动总是展开地水到渠成，教师轻轻一点就能激发学生丰富的思维。实际上这基于教师的每一句话以及每一个动作都是从通过对学生的认知发展特点的深入理解有感而发的。所以我们首先要熟悉儿童各阶段的认知特点。根据皮亚杰理论，三到六年级的学生处于具体运算时期和形式运算时期。根据维果茨基理论，三到六年级学生则处于复合思维和前概念思维的水平。学生的科学行为主要表现在：根据事物的外表特征进行分类，初步能对内在特征进行类比，提出解释。

通过对我校三到六年级学生相应的认知特点的比较分析，发现同龄儿童的思维能力都有2~3年的差异，因此判断所选的三维目标是否适宜每一个探究活动适合每一个学生不是一件容易的事，所以我们进行了“粗线条”的分析。

（一）中段年级儿童的一般认知特点

处于具体运算阶段的中段年级学生具备了守恒概念，不仅有了液体守恒（如把水从一个烧瓶中倒入一个又高又细的玻璃杯中，学生能够回答这两个容器当中的水量是一样的），还具备了重量、容积、长度、空间等的守恒，出现了可逆性。如在液体守恒中，学生能够说出：你把玻璃杯当中的水倒回烧瓶中，结果和原来一样。这一阶段儿童能在事物之间建立联系，但他的思考是直接与具体事物联系的，认知比较孤立零散，缺乏综合性，就像能意识到他们在观察或解释事物原因时出现的矛盾，但即使是能力最强的儿童也只能进行很简单的观察和解释。这一时期的儿童仍然依赖感知来认识世界，同时此时也出现了一些逻辑思维的迹象：中段三年级儿童大多数具有了一定的分类能力，形成了稳定的类别标准，但很难建立下属类别、次下属类别等概念；中段年级儿童基本能够掌握长度和距离的测量，但面积和体积的测量和守恒性的能力尚还有限；中段年级儿童的多种视角定位的能力，与六七岁的儿童相比，有很大的提高，但还是只能对一些简单的系统进行定位的，系统稍一复杂他们就会犯些错误。这部分儿童主要通过试错法进行试验，而且试验之间很少相互联系。很少考虑寻求问题答案的可能性，他必须亲自操作那些代表问题变量的具体物体。

例如我在授课《声音是这样产生的》时，很多学生认为声音是通过敲击、碰撞等产生的。即使他们看到了橡皮筋在发声时的振动、钢尺发声时的振动，他们仍然认为振动只是发声后的一个现象。我在这里提问：敲击只是短短一下，发声为什么可以持续很长时间。学生带着问题去观察操作，最后才得出物体振动产生声音。但在材料上也要比较充分，不然学生会认为这只是个别现象。

（二）高段年级儿童的一般认知特点

 虽然十一或十二岁儿童的认知水平比六七岁时要高出许多，而且个别儿童开始表现出“形式运算”的迹象，总体来说，在一个班级中，通常都有同时处于具体运算阶段和形式运算阶段的学生。这一时期的儿童分类能力已经相当成熟，许多儿童进行相当复杂的思考，能够思考可能的或假设的东西，假设可以不断被否定、被质疑、被暂时排除或暂时肯定，以便做出进一步思考验证，这是科学探究的主要特征，但是他们还很不具有类包含的观念，很难进行登记分类。这一年龄的儿童还不能把“部分”联系成一个比较系统的整体，也很难区分一些交错复杂的变量，常常认为实验的变化性是多种原因造成的，不能用系统的方法来识别定量和控制变量。

例如我在授课《抵抗弯曲》这节课时，说到研究改变纸的厚度和抵抗弯曲能力的关系，学生说到的变量是纸的厚度，但至于怎么变，学生往往表达为，一张薄的纸一张厚的纸作为桥梁。而不是精确到数据上的阶梯变化。说到定量只是想到纸的宽度不变。原因是学生只是想到了改变纸的厚度和改变纸的宽度会改变地抗弯曲能力，当我出示实验材料时，学生就马上意识到了还有些条件需要补充：桥墩的距离、垫圈放置的位置、纸的形状不变等等。

所以为达成概念时，通过展示一些原材料那么那些能够处理抽象问题的学生可能有时也会学的容易。教师必须为那些需要实物的学生提供这种条件，同时也必须挑战抽象推理能力最好的学生。

二、儿童前概念特点

儿童的前科学概念对学习科学有双重影响，一方面为构建科学概念提供经验基础，另一方面给儿童建构科学概念造成困难。学生在科学中的误解或是误解能严重影响他们理解新知识的能力，如果教师能发现学生的先入之见并设法设置思维矛盾，再经过动手探究，就能协助学生正确构建科学概念。美国当代著名认知心理学家奥苏贝尔说过：“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学习最重要的因素是学生已经知道了什么，根据学生原有的知识状况进行教学。”可见理解学生已有的观念与清晰呈现教科书上的科学概念同样重要。通过几年教学以及资料的阅读，儿童科学前概念特点归纳起来主要有以下几点：

1．知觉主导思考。学生往往将自己对事件或现象的推理和理解建立在可观察到的一些特点上。比如，当食盐溶解到水中时，他们认为食盐“消失”了，而不是以细小得难以看见的粒子形式继续存在。

2．关注片面。在很多事例中，我们看见儿童只考虑到特定物理现象的几个有限的方面，他们能集中注意的范围由现象的特别明显的知觉特征决定。比如，在加热白糖实验中，学生的注意力往往停留在白糖发生变化的明显特征上，而没有把蜡烛、调羹等物质的变化全盘考虑。

3．关注变化而不是关注稳定状态。不少例子表明儿童只关注事件的结果或者情况随时间的变化。这意味着他们倾向于注意系统的暂时状态而不是平衡状态。比如，学生在看到物体在运动，会承认有力的作用存在；然而在教学摩擦力与运动，学生很少想到静摩擦力的存在。

4．线性因果分析。当儿童解释事物发生变化时，他们的分析往往遵循一种线性因果次序。（科学家认为可逆的过程，而学生未必这么看。）他们假定一个原因，该原因会按时间顺序产生一系列结果。在寻找解释时，他们认为一系列事件当中会有一些优选方向，这意味着学生难以理解体系之间相互作用关系的对称性。比如，孩子通过实验明白了声音是由物体振动产生的，但是孩子通常比较难理解没有振动就没有声音，没有声音就没有振动。

5．不加区分地使用科学概念。在儿童使用的科学概念当中，有一部分是概念名称相同但包含的意思不同，而且比科学家使用的范围更加宽泛。这就意味着在某些情况下，儿童很容易从一种意思滑向另一种意思。比如，“热导体”会被儿童指做“保暖好”。

6．依赖情景。儿童往往用不同的概念来解释在科学家看来是同一类的现象。比如，对于光的反射现象，我们看到儿童会根据他们是否能在表面看到光斑而作出截然相反的陈述。

三、中高段学生探究活动的要求

根据学生的认知特点和前概念特点，我们以物质世界为载体分年段细化学生探究技能和所要达到探究水平层次界定。物质世界分为三部分：物体与物质、运动与力、能量的表现形式。“物体与物质”部分经过对物体--材料--物质这三个层次的观察与探讨，了解物质一些基本的性质与变化过程，使学生的认识逐渐由具体向抽象过渡。“运动与力”部分使学生了解位置与运动的概念，知道力与运动变化的关系，了解常见的简单机械。“能量的表现形式”部分讨论了声、热、光、电、磁这些物理现象，并使学生知道它们都是能量的不同表现形式，能量可以转换。

科教版小学科学“物质世界”教材的内容体系