小學科學探究式教學研究報告

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一、課題的提出

1、在小學科學教育中推行“探究式”教學是社會進步發展的需要

21世紀，人類正邁入知識化、信息化高度發展的社會，科學技術不僅是我們了解世界和我們自身的有力工具，也是強有力促進人類社會發展的第一生產力，特別是自上世紀五十年代之后，科學技術發展十分迅速，使人類的生活質量、活動范圍、通訊方式和生產方式等都發生了革命性的變化。所以，無論對國家、社會還是個人而言，掌握科學知識和技術成為能在知識社會存在和參與發展的基礎。在這樣一個以知識為基礎的社會里，在日趨激烈的國際經濟與科技的競爭中，國民的科學文化素養和創新能力對國家整體發展作用越來越突出。落實科教興國戰略、全面實施素質教育、提高兒童和全體公民的科學素養水平是增強國家綜合國力和促進社會發展極為重要的戰略舉措，是加強科學能力建設的基礎，也是保證人類社會可持續健康發展的基礎。為了迎接21世紀的挑戰，我們必須以強烈的使命感、責任心和勇于開拓、實事求是的精神，努力探索符合我國國情的發展教育、發展科學技術的道路。

2、在小學科學教育中推行“探究式教學”是我國基礎教育課程改革的需要

今天，信息爆炸性的增長使傳統的知識傳遞方式受到了嚴峻的挑戰，沒有智能工具的引導我們不可能管理大量的信息。智慧和直覺常會在浩瀚知識的海洋里遺失，信息的綜合和生成數據本身一樣重要，因而，我們不僅要培養學生學習的能力還要培養他們解決問題的能力，包括綜合信息的能力。探究式科學教育的實施，是教育改革的重要組成部分，是培養創新人才的重要途徑。

新一輪國家基礎教育課程改革的一個重要而具體的目標，就是要改變至今仍普遍存在的學生被動接受、大運動量反復操練的學習方式，倡導學生主動參與的探究式教學，把“培養學生的探究能力“作為科學課程的核心目標。從中我們可以看出，科學探究已經被寫入課程標準中，這勢必對教材編寫和教學實踐產生重大的影響。

3、在小學科學教育中推行“探究式教學”是學生自身發展的需要

兒童生而具有強烈的好奇心和學習科學的巨大潛力，但兒童也會形成一些對科學概念的錯誤理解，對5－12歲的兒童進行探究式科學教育，不僅可以保護和激發兒童的好奇心，幫助兒童建立正確的科學概念，發展探究能力，而且有利于兒童情緒能力、語言能力等方面的培養，它既讓兒童有一個愉快的學習經歷，又為他們的終身學習和發展打下了重要的基礎。

由于長期以來，我們的小學科學教育存在重知識、輕能力；重結果、輕過程；重間接經驗傳授、輕親身體驗獲得的偏向，造成學生動手操作能力和綜合解決問題的能力嚴重不足。據中國科協1992年、1994年、1996年三次全國公眾科學素養調查結果顯示：我國公眾的科學素養水平十年來停滯不前，科學素養水平與發達國家差距很大，亟待提高?！疤骄渴娇茖W教育”的基本理念和倡導的準則有利于克服這些方面的弊端，促進兒童自身全面發展，成長為具有良好科學素養的未來公民打下必要基礎。

4.在小學科學教育中推行“探究式教學”是借鑒與繼承的需要

上世紀六十年代以后，世界上一些主要的發達國家都十分重視在幼兒園和小學里進行探究式的科學教育，特別是在上世紀八十年代以后，例如，1988年英國的英格蘭、威爾士和蘇格蘭先后通過教育改革條例，對5—12（11）歲的兒童進行科學教育，并把語文、數學和科學教育列為小學的三門主課，1983你美國國家卓越教育委員會發表了致美國科學促進協會了2061計劃的第一份重要報告，1996年美國了美國歷史上第一部國家科學教育標準，提出了要在幼兒園和小學中實施探究式科學教育，并隨后采取了一系列的措施來落實這個科學教育標準。1995年，法國的諾貝爾物理獎獲得者GeorgesChqrpak將其引入法國，并進一步發展，稱為“LAMAP”，意為“動手和面。美國的“handson”和法國的“LAMAP”，已分別經歷了十四年和五年的研究摸索，形成了比較成熟的經驗，再加上我國近三年做的“做中學”科學教育課題研究，都對“探究式科學教育”有了一定的研究。我們必須認真找到自身的差距，在繼承、借鑒、引進先進理念的同時，結合自身經驗，探索出符合我國國情的、促進兒童科學素養發展的有效途徑。

隨著新課改的深入，“探究式教學”在我國中小學科學教育領域已經成為家喻戶曉的時尚名詞。然而，對于“什么是探究式科學教學”、“探究式科學教學的本質特征是什么”等問題，教師的認識仍存在偏頗。本課題旨在通過“探究式教學案例”的開發與實踐，形成一批符合“探究式教學”本質特征的案例，更好地推進探究式科學教學。

二、課題的界定

探究：根據美國科學委員會在美國國家科學教育標準中給出的定義：探究是一種多層面的活動，它包括：觀察、提出問題、通過瀏覽書籍和其他信息資源來了解什么是已經知道的知識，制定調查研究計劃；根據試驗方面的證據評價已有的知識；用工具來收集、分析和解釋數據、提出解答、闡述和預測，交流結果。探究需要對假設進行鑒別，運用批判和邏輯思維，并考慮其他可供選擇的解釋

小學科學探究式教學：是一個讓兒童親歷科學探究的學習過程，它大致包括根據情景、觀察到的現象和可以獲得的信息，從兒童已有的知識，對問題的了解和已具有的科學概念（想法）出發，提出問題，對問題的解答進行猜測，為證實猜測提出假定，設計試驗或進行觀察、收集和整理數據，得出結論和進行交流，提出新的問題。。。。。

我們認為學生的探究式學習應該是一個完整的過程。因此，我們的探究式教學在讓學生掌握核心的科學知識和概念，同時培養學生的批判性思維、尊重事實、尊重別人、合作而主動積極的科學態度，這些方面的培養是不可分割的。

本課題研究的視角是整合現有的國內外探究式教學案例，分析“探究式教學”的本質特征，以“水”主題為系列，本土化開發符合中國小學一～四年級學生的探究式教學案例，以此促進學生科學素養的整體提高。

三、課題研究理論

1、建構主義理論

（1）皮亞杰的結構主義教育理論

皮亞杰認為“每一個認識活動都含有一定的認識結構”。認識活動涉及到圖式、同化、調節和平衡四個基本概念。圖式是人類認識事物的主觀上的結構。兒童最初的圖式是遺傳性的，以后圖式在適應環境過程中不斷變化和豐富起來。同化和調節是個體適應環境的兩種作用。在認識過程中，同化是個體把客觀納入主體的圖式之中，這只引起圖式的量的變化；平衡是指同化作用和調節作用兩種活動的平衡。兒童每遇到新事物，在認識中總是試用原有圖式去同化，如獲得成功，便得到暫時的認識上的平衡。反之，兒童便做出調節，調整原有圖式或創立新圖式去同化新事物，直到達到認識上新的平衡。這就是皮亞杰所謂認識結構的形成和發展的基本理論，也就是發生認識論的重要組成部分

按照皮亞杰的觀點，環境是重要的。教師需努力創設教學情境，刺激并要求兒童。當兒童探索環境的時候，他們遇到能引起興趣的事件，這些事件應具有適度的新奇，不很適合他們已有的認知結構，于是促使兒童不斷調整他們的判斷，在這個過程中找到對付問題的新方法。在這樣的行動中，不是環境本身創造兒童的智力，而是兒童自己在與環境的互動中發展出了新的認知圖式

（2）維果茨基的社會建構理論

維果茨基對兒童思維發展進行了大量富有成效的研究，并提出了一些頗有價值的觀點。其一、與皮亞杰相比，維果茨基同樣強調兒童內在思維發展的可能性（遺傳的和生理的因素）與所處環境的相互作用。但他尤其強調人際交往對思維發展的影響。社會中的一切，包括風俗習慣、宗教信仰、生活中的衣食住行、前輩留下的歷史文化、社會制度、行為規范等，構成了人類生活中的文化世界。這個文化世界既影響成人的行為，也影響成長中的兒童。而且任何社會都會有意識地通過各種渠道使下一代接受社會文化的熏陶。

其二、認知思維與語言發展有密切關系。兒童在社會性的語言交流中，才能發展自己的認識。

其三、提出“最近發展區”的概念。他將兒童自己實力所能達到的水平與經別人給予協助后所可能達到的水平之間的差距稱之為最近發展區。在了解了兒童的實際發展水平之后，應進而根據其可能的發展水平，找出其最近發展區，通過成人的協助使兒童的認知思維能力達到最充分的發展。

這些觀點的提出是我們在實踐中促進學生科學思維發展的重要依據。

2、腦和認知科學的新進展

在認知神經科學、認知心理學和人工智能等各領域內研究成果的支持下，一種新的學習觀應運而生了。這一新理念對如何有效地設計課程以及怎樣提高教學效率產生了直接的影響。其要旨可以簡述如下：

Ø學習者個體自主建構知識。

Ø理解就是明確事物之間的關系。

Ø關系的明確取決于先前所具有的相關知識。

有關教育的神經科學研究同時也說明了學生有些正確的科學概念的建立不是可以自發形成的，需要良好的教學策略。一些概念要比另一些概念更難建立。說明應該盡早對兒童進行科學教育，應在他們鞏固這些錯誤概念以前，幫助他們建立正確的科學概念或是糾正錯誤的概念。因為可能在許多情況下，這些錯誤的概念不能被置換或是重新組織，而只是可以被一定程度地抑制。專家們所以能較好的學習和解決問題是因為在他們的腦中建立了一些概念和模型。概念也是建構兒童認知的基石，幼兒園和小學的學生已經有能力建立一些認知結構。由此在本研究中，我們也相應選擇了一二年級的學生針對相應的概念開展做中學研究活動。

四、課題研究的方法

1、文獻研究法

在我們進行本課題研究之初和研究過程中，理論界基于“探究式教學“的教學思想、教學策略、教學設計等已經有了一部分研究成果，特別是美國的“handson”和法國的“LAMAP”，已分別經歷了十四年和五年的研究摸索，形成了比較成熟的經驗。面對這些文獻資料，我們組織課題組成員認真學習，細致分析，在理清基本理論和操作層面主要問題的基礎上，梳理出了一些對于本課題而言是有價值的、可供課題研究參考的意見。為課題的順利開展做了充分的理論儲備和前期準備工作，從中獲得了一些益于本課題開展的寶貴財富。

2、行動研究法

在本課題研究中，我們采用行動研究的方式，實驗教師運用自己掌握的教育理論和教學經驗，通過對各種情況的調查和分析，制定“水“單元其中一個概念的解決策略（教學設計），嘗試開發符合探究式教學特征的系列案例，并通過實踐去探索，不斷反復驗證，提高案例的實用和推廣價值。

3、經驗總結法

本課題研究中，在教師實踐了系列案例后，依托教師自己實驗的經驗，再經過針對實際需要去學習理論、分析綜合等過程，逐步總結出規律性認識的方法。

五、課題研究的實踐與探索

1、架構系統

根據課題方案所厘定的課題本質蘊涵、框架的研究策略，我們首先成立了課題研究小組。包括課題領導小組、課題指導小組、科學家咨詢小組、實驗教師團隊等。

課題領導小組：區教研室的領導及課題負責人。負責課題實施的組織、協調和領導。

課題指導小組：主要由南師大郝京華教授、江蘇省教研室盧新祁老師、市教研室徐燕老師、區教科所陳立春所長組成。

科學家咨詢小組：只要依靠東南大學學習科學中心的葉善專教授（新課標修訂組主要成員）、周建中主任、葉兆寧主任等擔任。在自主案例開發與實施中對科學概念的準確性給予我們大力幫助。

實驗教師團隊：我們首先選定了課題實驗校（北小、附小、長小、小營、逸仙、宇花、月苑、成?。x定了素質優良的教師為實驗教師，其中南京市學科帶頭人一名，南京市優秀青年教師2名，專業出生的研究生本科生3名。優秀的實驗教師團隊為課題的順利實施奠定了基礎。各實驗校在學習的基礎上，根據擬定的“水”概念圖，選擇一個方面進行案例的開發與整理。

2、培訓學習

課題組的培訓學習分為以下幾層：

一是對國內外現有資料的學習：課題組所有成員閱讀了美國《2061計劃》系列叢書、法國《做中學黃皮書》（內部資料）、韋鈺院士的《探究式科學教育》等書籍。

二是對國內外現有資料的實踐學習：各實驗校在課題研究的第一年均實踐了法國原版的《法國“做中學”經典案例》中的小學案例，在其中體會了探究式案例的精髓。

三是每學期參加由南京市教育局、教研室和東南大學學習科學中心組織的探究式教學案例培訓，在“探究式”的培訓中體驗探究式教學的一些基本原則。

四是參加法國等世界各國的專家培訓。課題研究期間，我們先后有南師大附小單道華、北京東路小學吳京鈞老師赴法接受為期一個月的探究式科學教育的專項培訓。近幾年在東南大學學習科學中心和江蘇省教研室的組織下先后接受了五次法國、加拿大等國專家的現場培訓，讓課題組老師對國際探究式科學教育的研究前沿、研究現狀有了清楚的認識。

五是外出學習，先后組織課題組老師到北京、上海、云南進行了專項學習。

3、案例研發

根據計劃，每所實驗校負責開發相應概念的探究式教學案例，我們每月召開一次課題組會議，形式有案例交流、聽課研討等。

（1）團隊建設

我們清楚地認識到實驗教師的素質決定本課題研究的水平，所以自05年以來，我區科學教師隊伍整體發生了喜人的變化。專職教師數有原來的28人增加到了40人，其中45歲以下的占到74%，專業出生的研究生7名，本科生4名。一來看出區教育局對科學教育的重視，二來看出課題研究帶來了一定的效益。特別是在八所實驗校，近幾年增加了實驗教師共4名，近幾年成長了1名南京市學科帶頭人、2名市優秀青年教師，課題研究真正促教師專業發展。

（2）行動實踐

每所實驗校根據課題研究的計劃和進度，每學期開學制定研究計劃、教學進度表，共同開發案例，課前共同備課，課后共同反思。每學期由課題組負責組織兩次以上的觀摩、示范研討、交流，督促各校做好案例開發的前期準備、中間資料的收集、之后的反思。每學年參加由市教育局和教研室組織的相關案例、論文評比和課堂教學競賽。扎實的研究過程讓實驗教師得到了鍛煉。

六、課題研究的成果

1、對探究式科學課堂教學實質的認識

在文獻研究和行動研究中，我們逐步形成了對“探究式教學”的基本認識：

我們認為：在探究式教學中，學生是主動的學習者，學習過程是學生對知識的建構過程，學生獨立、合作學習，克服學習過程中的困難，逐漸調節自身的學習，逐漸意識到自身的思維過程和學習的策略與方法，成為一個具有終身學習能力的學習者。在其中，教師是學習過程的組織者和引導者，學習環境的提供者。我們深入地研究了探究式教學的步驟：