低學(xué)段小學(xué)生實(shí)施科學(xué)探究的問題及對策

科學(xué)探究是當(dāng)前科學(xué)教育改革中廣受關(guān)注的教育方式。自2017年開始，我國頒布了《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，第一次將一二年級納入科學(xué)課程的學(xué)習(xí)對象中。由于以前我國并未在小學(xué)低年級段開展過科學(xué)教育，低學(xué)段的小學(xué)科學(xué)教育面臨著全新的挑戰(zhàn)。因此，關(guān)注低年級段小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，有利于小學(xué)科學(xué)課程的總體順利開展。本文根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論對低學(xué)段小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)進(jìn)行簡要的分析，探討低學(xué)段小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平及對科學(xué)的認(rèn)識程度，針對實(shí)際教育教學(xué)過程中可能存在的困難，總結(jié)出幾個可供參考的教學(xué)策略。

科學(xué)探究是學(xué)生獲取科學(xué)知識的有效方式，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的基本載體。自2017年起，我國頒布《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》后，科學(xué)課的開設(shè)范圍加入了一二年級，并將小學(xué)科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容分為三個階段，一二年級為低學(xué)段，三四年級為中學(xué)段，五六年級為高學(xué)段。而一二年級是孩童了解和探索世界的重要階段，同時也是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)階段。在低學(xué)段幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)，能夠?yàn)閷W(xué)生培養(yǎng)良好的科學(xué)素養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，一二年級的小學(xué)生由于認(rèn)知發(fā)展水平受限，所以在接受新知識和正確理解科學(xué)概念等方面存在一定的難度，從而給教師的教學(xué)帶來了一定的困難，這就需要教師采用合適的教學(xué)手段和策略來實(shí)施教學(xué)，有時也需要多種策略綜合運(yùn)用。

一、科學(xué)探究的意義與必要性

探究的實(shí)質(zhì)可以說是發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程。我們對于生活中所有未知現(xiàn)象的認(rèn)識過程都可以被看作是一個探究的過程。

（一）科學(xué)探究是學(xué)生形成科學(xué)認(rèn)識的有效途徑

科學(xué)探究不僅是科學(xué)家探索未知世界的途徑，也是學(xué)生獲得科學(xué)知識的有效途徑。不管是小學(xué)生在科學(xué)課上進(jìn)行的科學(xué)探究活動，還是科學(xué)工作者所從事的的科學(xué)研究，其探究的目的都是為了解答自己的疑問和困惑，解決自己面臨的問題。同時也都是自己對于未知領(lǐng)域的探求。同樣都要經(jīng)歷一個從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題的過程。只不過學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動的內(nèi)容通常是他們自己未學(xué)習(xí)過的科學(xué)知識，內(nèi)容相對比較簡單，離不開老師的指導(dǎo)。因此，從某種程度上看，可以說小學(xué)生在課堂上進(jìn)行的科學(xué)探究活動，是科學(xué)家開展科學(xué)研究的縮影。

（二）科學(xué)探究是培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的載體

2017年我國頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)當(dāng)包括必要的科學(xué)知識，科學(xué)的思維方法，科學(xué)的態(tài)度與價值觀，以及運(yùn)用科學(xué)解決實(shí)際問題的能力等等?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出科學(xué)教育要以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，并將科學(xué)課的開設(shè)范圍加入了一二年級。在科學(xué)教育中，借助科學(xué)探究，可以讓學(xué)生理解科學(xué)知識的建構(gòu)與發(fā)展，形成科學(xué)的思維方式，樹立正確的科學(xué)態(tài)度，并且可以讓學(xué)生更加全面的認(rèn)識科學(xué)。因此，在科學(xué)教學(xué)中，可以通過科學(xué)探究這種教學(xué)方式培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

二、低學(xué)段小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)

兒童在不同的年齡階段，其認(rèn)知發(fā)展會存在一定的差異，作為教師，了解這些差異可以為老師更好地教學(xué)提供可參考的依據(jù)。

（一）腦神經(jīng)科學(xué)與兒童認(rèn)知發(fā)展

生理發(fā)展是心理發(fā)展的基礎(chǔ)，而認(rèn)知作為心理的重要組成部分，其發(fā)展必然也依托生理的發(fā)展。大腦的發(fā)育影響著兒童的認(rèn)知發(fā)展。

從神經(jīng)科學(xué)的角度來講，雖然人腦之中的絕大部分神經(jīng)元在胎兒階段便已形成，但神經(jīng)元在不斷地更迭，這個過程貫穿于生命的始終。已有研究表明，嬰兒在1歲以前就已經(jīng)具備聽覺、視覺等感知能力并基本達(dá)到成人水平，而一些高級認(rèn)知能力，比如問題解決能力，卻要到5歲左右才開始獲得。此后，兒童的認(rèn)知能力發(fā)展隨著大腦皮層的發(fā)育逐漸成熟。

總之，個體的認(rèn)知發(fā)展水平與大腦結(jié)構(gòu)的發(fā)育成熟有著直接關(guān)系。并且，在兒童青少年時期，兒童的大腦具有極強(qiáng)的可塑性。因此，在這一階段，對兒童展開有計(jì)劃地認(rèn)知訓(xùn)練使其獲得經(jīng)驗(yàn)的累積是非常有效果的。

（二）皮亞杰兒童認(rèn)知發(fā)展階段論

著名發(fā)展心理學(xué)家讓·皮亞杰（Jean Piaget）把兒童認(rèn)知發(fā)展分為四個階段：感知運(yùn)動階段（0-2歲），前運(yùn)算階段（2-7歲），具體運(yùn)算階段（7-11歲）和形式運(yùn)算階段（11-15歲）。與小學(xué)兒童相關(guān)聯(lián)的階段只有前運(yùn)算階段、具體運(yùn)算階段和形式運(yùn)算階段，而低學(xué)段小學(xué)生一般處于前運(yùn)算階段和具體運(yùn)算階段。

1.前運(yùn)算階段（2-7歲）

這個階段，兒童通過語言、模仿、想象、符號游戲和符號繪畫來發(fā)展符號化的表征圖示。兒童建立了符號功能，可以將自己感知到的動作內(nèi)化成為表象，通過表象進(jìn)行思維，逐漸形成具體形象思維。但是此時的兒童在很大程度上仍然取決于自身的知覺。由于受眼前的顯著知覺特征的影響，他們還不能理順整體和部分的關(guān)系，缺乏層級類概念。并且這一階段的兒童尚且不能理解守恒原理，比如，在長度、體積等方面還無法達(dá)到守恒。他們的邏輯思維雖然開始萌芽，但仍然不具備可逆性，對于世界的看法，也基本上只是依賴于感官和知覺，因而只能進(jìn)行一些簡單的運(yùn)算。

2.具體運(yùn)算階段（7-11歲）

具體運(yùn)算階段的兒童開始理解特定因果關(guān)系的邏輯基礎(chǔ)，逐漸掌握了各種守恒概念，擺脫自我中心主義思維，也具有了可逆性，兒童在這個階段具有了真正運(yùn)算的能力，但仍然存在局限性。簡單來說，兒童思維在這個階段是從以具體形象思維為主要形式向以抽象邏輯思維為主要形式的過渡。有研究表明，兒童思維類型變化的轉(zhuǎn)折年齡在9-10歲，即小學(xué)中年級階段，所以小學(xué)低年級的兒童思維類型還并未發(fā)生變化，或者說變化的并不明顯。

根據(jù)兒童大腦發(fā)育特點(diǎn)和皮亞杰兒童認(rèn)知發(fā)展階段理論，可以看出，小學(xué)低學(xué)段兒童初步表現(xiàn)了邏輯能力，基本上以具體的可以直接感知的事物為載體。概括能力屬于直觀形象水平，要讓他們指出事物的主要本質(zhì)是十分困難的。

這些理論為在基礎(chǔ)教育中建立良好的科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境提供了啟示，而只有了解兒童認(rèn)知發(fā)展的規(guī)律，才能科學(xué)的指導(dǎo)教學(xué)，為科學(xué)啟蒙教育指明正確的方向。

（三）低學(xué)段小學(xué)生對科學(xué)的認(rèn)識特點(diǎn)

有調(diào)查研究表明，一二年級的學(xué)生對科學(xué)及科學(xué)探究的認(rèn)識尚不深刻，90%以上的一年級學(xué)生和二年級學(xué)生都對科學(xué)探究的認(rèn)識很片面。大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為只要進(jìn)行了觀察活動或者動手制作過程了，那就是科學(xué)探究。比如研究人員給他們舉一個案例，他們能夠分辨給出的案例是不是科學(xué)探究，但是卻沒辦法說出準(zhǔn)確的原因和理由。

由此可見，在科學(xué)探究的本質(zhì)方面，我國一二年級學(xué)生的認(rèn)識還處于樸素水平。二年級的學(xué)生對科學(xué)的理解比一年級好一些，但也并不樂觀。比如孩子們對于他們上的科學(xué)課的內(nèi)容侃侃而談，可以說出這節(jié)課學(xué)習(xí)了糖溶解在水里、物體的位置等知識，卻并不一定真正掌握了科學(xué)知識的內(nèi)涵。這些從學(xué)生的回答中就能體現(xiàn)，比如在訪談時，一二年級學(xué)生簡單的認(rèn)為科學(xué)就是可以去室外觀察植物和小動物，科學(xué)就是動手制作等等，這些都僅僅是科學(xué)課中涉及到的內(nèi)容，說明低年級小學(xué)生對科學(xué)的認(rèn)識和理解并不深刻和清晰。

三、低年級段科學(xué)課程的特點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)

自從2017年我國頒布《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》之后，我國小學(xué)科學(xué)課開始加入了一二年級，在此之前，小學(xué)科學(xué)課只存在于3-6年級，科學(xué)教師們基本上都是任教中高年級，缺乏執(zhí)教低年級科學(xué)課的經(jīng)驗(yàn)，也沒有以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的參考，再加上小學(xué)一年級科學(xué)課的教材內(nèi)容比較少、比較淺，因此在執(zhí)教低年級科學(xué)課時會碰到很多問題。

（一）低年級小學(xué)科學(xué)教材內(nèi)容較少較淺

由于一年級小學(xué)生智力發(fā)育尚不完善，思維沒有接受過訓(xùn)練，所以能接受的科學(xué)知識內(nèi)容較少，程度也較淺，故而一年級的科學(xué)教材編寫為了體現(xiàn)出科學(xué)概念的連貫性和完整性，都是以大單元的組織形式編寫，同時希望通過大單元這種呈現(xiàn)方式，體現(xiàn)出科學(xué)探究過程中思維的發(fā)展方向，在有限的課時量下給學(xué)生提供較長的學(xué)習(xí)時間。在現(xiàn)有的課時量下，小學(xué)一二年級一周的科學(xué)課課時較少，這樣很難完整地建構(gòu)兒童的科學(xué)概念，那么如何充分利用好這些學(xué)習(xí)時間，同時做到讓小學(xué)生容易理解科學(xué)知識，并感受到科學(xué)的魅力，需要老師多多思考。

（二）低年級小學(xué)生注意力的單一性

一二年級的小學(xué)生，自制力和注意力還未得到鍛煉，所以在課堂上很難保持長時間的注意力穩(wěn)定。有時，雖然對知識有好奇心，也只能保持一段時間的注意力集中，很難做到長時間專心聽講。他們的注意力很不穩(wěn)定，愛做小動作等等這些問題，給小學(xué)科學(xué)老師的教學(xué)工作造成了一定的困難。

四、低年級段科學(xué)探究實(shí)施策略

（一）充分運(yùn)用感知覺特性

低學(xué)段的科學(xué)教育，教師要充分利用孩子的感官（眼睛、耳朵、嘴巴、鼻子、皮膚）來感知這個世界，熟悉這個世界，促進(jìn)他們的語言和智力等方面的發(fā)育。

以湖南科技出版社小學(xué)一年級上冊科學(xué)教材內(nèi)容《觀察西瓜》為例，西瓜是一年級孩子們淺顯的生活經(jīng)歷和認(rèn)知中具有一般性認(rèn)識的物體，是孩子們都認(rèn)識且熟悉的東西。所以，當(dāng)老師問道，“西瓜是什么樣的？”的時候，學(xué)生會有話可說。因?yàn)槭巧钪谐Ｒ姷氖挛?。學(xué)生能說出西瓜的幾個外顯特征，但是當(dāng)老師問他們“是怎么知道的？”的時候，學(xué)生就會停頓并思考。此時，老師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生從“顏色、味道”等感官角度去回答，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生知道，觀察要借助眼、耳、口、鼻、皮膚等感覺器官去獲得視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺等方面的感受。

此外，低年齡階段的兒童喜歡生活在童話世界之中，故事、動畫、游戲等教育方式相比傳統(tǒng)的直接傳授效果更好一些?？破展适?、科普類短片、小游戲等能在潛移默化之中將一些科學(xué)常識和科學(xué)概念以更加含蓄和內(nèi)隱的方式傳遞給孩子。因此，在“玩中學(xué)”的方式，通常會起到意想不到的作用和效果。

（二）采用聯(lián)系生活的主題探究活動

主題式探究活動可以豐富一年級科學(xué)課內(nèi)容，以科學(xué)探究活動為載體，滲透科學(xué)方法，科學(xué)思維，科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，讓學(xué)生對科學(xué)產(chǎn)生越來越濃厚的興趣，在小學(xué)低年級培養(yǎng)起對科學(xué)的興趣，為孩子以后的自主探究打下基礎(chǔ)。

例如以“我的房間我設(shè)計(jì)”為主題開展科學(xué)探究活動。小孩子的生活環(huán)境相對固定，對自己的房間相當(dāng)了解，讓孩子們自己設(shè)計(jì)自己的房間，無疑會讓小孩子非常興奮且充滿想象力。這樣的活動既能引起學(xué)生的探究興趣，激發(fā)想象力，又能將比較與測量單元的內(nèi)容與數(shù)學(xué)和美術(shù)等學(xué)科相融合，體現(xiàn)了學(xué)科之間的聯(lián)系和融合，學(xué)生要用課堂上學(xué)到的科學(xué)方法測量自己的房間，再使用工具或繪畫為自己設(shè)計(jì)一個新房間，在這個過程中，體會創(chuàng)造給自己帶來的樂趣。

（三）注重科學(xué)觀察方法的運(yùn)用

觀察，是小學(xué)生走近科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)的第一課。在湖南科技出版社小學(xué)科學(xué)教材中，就將“讓我們從觀察開始”作為一年級科學(xué)的第一節(jié)課。作為科學(xué)方法中的重要組成部分，觀察不是老師口頭說說告訴學(xué)生就能獲得的能力，需要教師的指導(dǎo)。因此，在低學(xué)段，老師可以指導(dǎo)學(xué)生初步掌握簡單有效地觀察方法，幫助學(xué)生提高自自己的觀察能力，促使學(xué)生更加全面地認(rèn)識事物，教師在帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行觀察時，需要遵循觀察的基本原則，即要按照觀察的順序及層次開展，要充分遵循從上到下，從左到右，從前到后，從外到內(nèi)的基本觀察原則。

其次，教師在帶領(lǐng)學(xué)生觀察時，還需要引導(dǎo)學(xué)生共同參與其中。學(xué)生主要依靠感官感知事物，并且進(jìn)行思考。因此教師在帶領(lǐng)學(xué)生觀察時，要引導(dǎo)學(xué)生充分利用嗅覺，觸覺，聽覺，味覺等感官知覺來幫助獲取更多信息的通道，從而有效把握事物具有的整體屬性。

（四）提高課堂問題的針對性

提出有效的課堂問題，教師可以通過學(xué)生的回答了解學(xué)生對知識的理解程度和思維水平，也可以培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力。

例如，湖南科技出版社小學(xué)科學(xué)一年級《給物體分類》一節(jié)中，在學(xué)生認(rèn)識到什么是分類過后，給學(xué)生幾個大小、高矮、顏色、重量都不相同的幾個杯子，讓小學(xué)生以小組為單位進(jìn)行分類，然后讓學(xué)生說一說“你是按什么分的？”，在提問的同時要對學(xué)生有要求，那就是語句需通順且有邏輯有條理，教師可以給出范例，比如，“我是按照____（顏色、高矮……）分類的，根據(jù)這個原則，____和____是一類的……”，這樣可以幫助學(xué)生學(xué)會更清晰的表達(dá)自己。

通過恰當(dāng)合理的提問，也能讓學(xué)生對自己探究的過程進(jìn)行反思，引導(dǎo)他們認(rèn)識自己的不足。

再如當(dāng)一個科學(xué)探究活動進(jìn)行到尾聲時，總有一小部分學(xué)生做出的結(jié)果與其他學(xué)生不同，這時教師要善用提問，引導(dǎo)學(xué)生回顧自己的探究過程，反思自己的錯誤之處，并加深對失誤原因的記憶，避免以后再次犯錯。在實(shí)際的教學(xué)活動中，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)，當(dāng)一些學(xué)生的發(fā)言與多數(shù)同學(xué)都不一樣時，教師要耐心傾聽，及時捕捉到學(xué)生想表達(dá)的信息，并且給予適當(dāng)?shù)脑u價。老師不僅要對學(xué)生表達(dá)的信息進(jìn)行判斷，還要對學(xué)生表達(dá)的信息給予回應(yīng)，這樣學(xué)生才能在教師的信息反饋中知道自己的問題出在什么地方，或者是有什么地方值得改進(jìn)。

（劉瑩，首都師范大學(xué)初等教育學(xué)院碩士研究生，研究方向：科學(xué)與技術(shù)教育。）