科学好奇心对小学科学教学的价值与启示.pdf

第 卷第期 年月M o d e r nP r i m a r ya n dS e c o n d a r yE d u c a t i o nV o l N o S e p t e m b e r 科学探究D O I /j c n k i /g 科学好奇心对小学科学教学的价值与启示 收稿日期 基金项目江苏省教学研究立项课题(J K L ).作者简介许春良(),男,江苏无锡人,中学高级教师,江苏省小学科学特级教师,无锡市五一劳动奖章获得者.许 春 良(无锡市东北塘实验小学,江苏 无锡 )摘要科学好奇心是影响科学教学效果的重要因素,科学好奇心与科学知识的积累、主动探索的行为、复杂问题的解决以及学科偏向的形成等都有着内在联系.科学好奇心具有以下教学价值:科学好奇心能形成主动学习的课堂氛围;科学好奇心能催生深度学习的探究愿望;科学好奇心能支持持续学习的科学活动;科学好奇心能解释个体学习的差异表现.了解科学好奇心形成机制,明晰其独特的教学价值,有助于科学教师合理设置教学目标、整合教学素材、营造趣味教学氛围,有利于在课堂中形成一种内化性、凸显好奇心的教学常态.关键词科学好奇心;教学价值;科学教学 中图分类号G 文献标志码A 文章编号 ()好奇心是人对外界新奇事物所产生的注意、操作、提问的心理倾向,是个体学习的内驱力,中共中央总书记习近平多次强调好奇心在基础教育和基础科学研究中的重要作用.年月 日,习近平总书记在科学家座谈会上指出:好奇心是人的天性,对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起.年月 日,习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习时指出,要在教育“双减”中做好科学教育加法,激发青少年好奇心、想像力、探求欲,培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体.小学科学课程有助于学生激发和保持对自然现象的好奇心,从认识自然转为亲近自然,从认识科学转为热爱亲近科学,因此,小学科学教学中应当创设愉快的教学情境和探究任务,激发学生学习科学的兴趣和热情,有意识地保护学生的好奇心和求知欲.就科学课堂教学而言,能否激发和满足学生的科学好奇心影响着最终的教学效果.在高品质的科学学习中,总是能够看到学生好奇心的影子,有经验的科学教师特别善于把激发学生的好奇心作为教学设计过程中的一种技巧.但是对于科学好奇心的形成机制,大多数科学教师属于“知其然而不知其所以然”.了解科学好奇心形成机制,明晰其独特的教学价值,有助于科学教师合理设置教学目标、整合教学素材、营造趣味教学氛围,有利于在课堂中形成一种内化性、凸显好奇心的教学常态.一、科学好奇心的形成机制第一,从信息源角度来看,引发学生科学好奇心的对象是独特的.学生更容易被客观世界中外形奇美的物体形态、不合常理的运动变化以及事件现象的内在规律等吸引,从而产生亲近和探究的心理欲望.小学科学课程主要围绕学生能够感知的物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程中一些比较直观、学生有兴趣的内容为载体,其首要意图在于培养学生对科学的兴趣,激发和满足他们的好奇心.教师在科学课教学时要善于利用各种教学素材,通过向学生展示千奇百怪的植物形态、各具特点的动物本领、违反常识的物理现象等途径激发学生的科学好奇心.第二,从教育者层面来看,教师的教学行为和态度对学生科学好奇心的维持具有深远影响.学生无法清晰得知自己当前的学习结果和现实水平,所以需要教师作出准确评估、及时反馈和热情鼓励,以获得科学学习的情绪动力.教师在将基础性科学知识传授给学生的同时,还应让学生明确学习目标,掌握学习方法,帮助他们找到隐藏在好奇心后面的价值和意义.大多数理论都把科学好奇心视为一种正向的学习条件,认为它能够促进学习者以积极的情绪参与思考与探究过程,有效地推动人的认知进程.通过了解科学好奇心的产生机制,可以帮助教师全面认识到科学好奇心在教学活动中的价值,灵活性地应用各种教学策略.二、科学好奇心的教学价值科学好奇心与科学知识的积累、主动探索的行为、复杂问题的解决以及学科偏向的形成等都有着内在联系.科学好奇心能形成主动学习的课堂氛围好奇心是最好的老师,是学生探索未知、寻求知识的源动力.第多斯惠有一句教育名言:“教学的艺术不在于传授的本领,而在于激励、唤醒、鼓舞.”如果能够顺应和满足学生科学好奇心,课堂学习氛围就呈现“我要学”的和谐状态;如果忽略和压制学生的科学好奇心,课堂就走向“要我学”的消极状态.科学教师如果能多从生动有趣的生活情境入手,去唤醒学生的好奇心和探究欲望,激励他们以高度的学习热情参与学习,鼓励他们通过大胆想像和细心求证去寻找问题的答案,课堂就会呈现更加积极主动的学习样态.科学好奇心能催生深度学习的探究愿望美国天体物理学家马里奥利维奥认为“随着人的成长,知觉性好奇(对所有事物都感到好奇并愿意为了好奇心进行探索冒险)是下降的,但认知性好奇(对知识的热爱)事实上一直处于相对稳定的状态.”从学习动机理论来看,如果学习是由某种外部奖惩推动的,那么这就是典型的表层型外部动机;如果学习是由于学生对学习内容本身感兴趣,以此满足他们的好奇心,那么这就是深层型内部动机.在学习策略方面,前者更多是采取机械记忆法,而后者则会主动寻求所学内容的内在联系及其应用意义.这类学生不太关注自己的学习成绩,但其内在的科学好奇心能促使他们产生不断发现问题、展开深度学习的愿望.正是在科学好奇心的催化作用下,学生才敢于走出熟悉的“舒适区”,勇敢地进入“挑战区”,尝试去解决更高难度的问题.科学好奇心能支持持续学习的科学活动对于学生而言,科学好奇心能够让他从内心深处感受到科学学习的乐趣,形成长期性、坚定性的学科爱好和学业优势,很多科学家就是受到青少年时期科学好奇心的影响在后续的科学事业上获得成功.诺贝尔物理学奖获得者、日本物理学家朝永振一郎就曾把自己在学术上的成功归结于早期受到的家庭教育、中小学教师对好奇心的激发以及大学里有趣别样的教学方式等.他特别提到中学时代的一件事情:化学教师把点燃的火柴吹灭后伸到氧气瓶中,带着火星的火柴梗“啪”地一声又燃烧起来,发出近乎白色的光;然后他又拿出一根细铁丝将它烧得通红,铁丝递入氧气瓶后居然像烟花一样“啪啪”直响,火光四溅这一幕幕奇异的景象让他终身难忘.正是葆有一颗不断发问的好奇之心,朝永振一郎在理论物理领域的研究不断深入,超越了前人所取得的成就.如果小时候能在学生心中播下一粒科学好奇心的种子,这粒种子就可能慢慢地萌发,最终长成一棵参天大树,结出科学研究的累累硕果.科学好奇心能解释个体学习的差异表现从小学阶段起学生在各类课程的学业表现便逐渐分化,由最初的学生个体间学业差异,逐渐发展成学科的偏向性,若仅从教师教学方式的层面来解释偏科现象显然是不全面的.我们都能够接受这样一个常识,即人的好奇心具有特定的方向.怀有科学好奇心的学生,往往有着更为强烈的探究欲望和需求.他们对涉及科学领域的知识、信息和技能等表现出更加积极的态度,并且更加喜欢动手进行实践操作,通过模仿科学实验来亲身体验发现科学知识的过程.不同个体对不同的特定领域感到好奇,意味着个体在该种领域具有最为强烈的认知需求,那么他便最有可能在这一领域取得较高的学业成就.“信息缺口理论”已经表明好奇心的强烈程度是由信息差距决定的,只有当学生能隐约猜到答案却又不太确定的时候,科学好奇心才会达到峰值,在好奇心的驱动下学生得以获取新知识,而最新的学习结果又会进一步扩展其内在的学习动机和好奇心,这样便使得整个学习过程形成一个正向循环.由男女性别不同所导致的个体间学业差异尤为显著,主要归结于父母在教养子女时因遵循传统的社会性规范而对男孩和女孩抱有不同期待,比如希望女孩听话懂事,鼓励男孩勇敢冒险这样便使得男女生在一开始便具有不同的兴趣倾向,导致在后期的科学学习过程中男生比女生具有更为主动和优异的学习表现.三、科学好奇心对小学科学教学的启示认识并借鉴好奇心理论,能为教师在小学科学教学的设计和实施过程中提供更为开阔的视野,让科学教学更符合学生的学习心理需求,获得更好的学习体验.挖掘多感官的通道信息人的好奇心大多是由视觉、听觉、触觉等最基本的感官诱发产生的,这已经被诸多心理学实验证明.教师经常运用多媒体手段来呈现图片、故事、视频等含有多种信息的新知识,其目的就在于让学生的感官得到相应刺激,诱发学习的动机.需要特别指出的是,来自不同感官的信息往往可以组合成新的多感官事件,原本熟悉的可预知事件由此转变为全新的不可解释事件.例如,蜡烛的燃烧是生活中再常见不过的现象,法拉第曾为这个现象给青少年作过多场科普讲座,深入探讨了蜡烛燃烧的条件、火焰的形状及颜色等问题,可见科学家非常重视利用这一常见生活现象来激发青少年对科学问题研究的兴趣,引导青少年掌握对科学问题研究的方法.在教学苏版 科学 教材六年级上册“蜡烛的变化”一课时,教师可以引导学生使用多种感官协同观察蜡烛在燃烧过程中的各种现象,通过不同的观察角度产生各种不同的问题,激发学生的好奇心,引发进一步的思考(见表).表不同的观察信息所产生的问题及涉及的科学解释观察到的信息及产生的问题涉及的科学解释蜡烛受热后形成的烛液为什么不会将火焰熄灭液态的蜡烛是可燃物燃烧时为什么会有黑色烟?它是怎么产生的有机物不完全燃烧生成炭颗粒蜡烛火焰的不同部位颜色为何不同充分燃烧的程度不同会产生不同的火焰颜色罩在火焰上方的烧杯内壁为什么会有“雾气”燃烧产生了水蜡烛的烛芯起什么作用通过毛细作用向上输送烛油火焰为什么像细长的水滴火焰附近的空气受热上升,使它形成水滴状 设置平衡性的探究任务图任务难度与探究能力的关系如果学生对某个知识或学习任务已经非常了解并自信可以很好地解决它,那么他们就不会再有兴趣去深入学习;同理,如果学生对所要学习的知识任务完全陌生或者觉得太复杂,便会预感到学习过程的挫败结果,从而产生学习的畏难情绪,这就是学生对课堂学习感到无聊或焦虑的内在原因.教师要尽可能找到探究能力与任务难度之间的平衡点,因为只有当两者之间处于一个合适的落差时,学习活动才会有效激起学生的好奇心,引发学生的主动性学习(如图).教师一旦采用捆绑的方式把学生困在课堂之中,让他们学习枯燥(或困难)的科学概念,完成粗浅(或艰深)的现象解释,学生必然缺乏学习的积极性和主动性.以国标本苏版 科学 教材六年级上册“电动机和现代工业”一课为例,教师可以事先准备好模块化的部件,如环状的线圈和带磁铁、支架、电池的底座,课堂上让学生打磨掉线圈两个接线头上的绝缘层,组装成一台简易的电动机模型,最后通过观察环状线圈的旋转运动来了解电动机的工作原理此项任务难度和学生的探究能力比较匹配,因此能够让学生处于良好的学习状态之中.相反,如果让学生去探究通电线圈在磁铁构建的磁场中的运动规律,偏艰难的教学任务与学生较弱的探究能力相碰撞,只会让学生感到学习的焦虑,很难产生良好的效果.鼓励创造性的问题猜想课堂中让学生最感兴趣的教学环节往往是对已知的逾越和对未知的追求.正如教育哲学家怀特海所说:“在追求未知的过程中,也有着对科学或规律的追求与突破,但总体上是对现有知识和理性的一定超越和好奇心的满足.”发展学生提出科学问题和合理猜想的能力是科学课教学的重要目标之一.作为一种最常见的课堂行为,问题和猜想更能简捷快速地把学生的好奇心表现出来,这也是他们试图揭示自然世界秘密的一种最为直接的诉求形式.小学科学课上学生提出有教学价值问题的能力处于较低的层级,有时会显得极为幼稚且不合逻辑,这与他们的年龄特征、知识积累以及思维发展水平有关.也正因为如此,教师更需要采取灵活多样的教学方法鼓励学生提出创造性的问题和猜想,以此激发儿童的好奇心.年 月日,神舟十三号航天员们在中国空间站进行了第二次太空授课活动.从“物体在太空中如何漂浮”“美丽的肥皂泡到了太空会不会破灭”“太空中有火焰吗”到“浮力消失”“水膜张力”“水球光学实验”“陀螺实验”等,航天员们展示了在地球环境中所看不到的神奇实验现象.他们并没有像普通教师那样急于介绍这些神奇实验现象背后的原因,这其中既有科学原理复杂高深、学生的知识储备尚未达到的原因,但更多是为了学生科学兴趣的培养和科学好奇心的激发.航天员们如果把相关科学知识全部告诉了学生,就等于剥夺他们观察这些神奇实验现象之后自己提出问题和猜想的机会.在小学科学课堂上,教师要鼓励学生提出问题和猜想,具体到教学行为上要做到以下几点:对于学生提出的问题和猜想要及时作出应答,不能无视、怠慢和欺骗;要引导学生互相启发,尽可能通过自己思考寻找答案,培养学生思维的独立性;要用学生能够理解的词语或现象进行解释或类比,还可以借用直观演示的手段进行现场观察或动手操作;要通过反问、设问和追问等方法使学生的提问水平向着更合逻辑、更深层次、更有意义的方向发展.设计挑战性的个体作业好奇心是成长的前提和代名词,教育最重要的任务就是激发学生的好奇心.一旦有了好奇心,学生才可能会主动持续地进行学习.国外一项研究表明:科学活动的一味开展并不意味着儿童科学好奇心会逐步增强,相反可能带来消极的效果.原因不难理解,当课堂中的问题被成功解决之后,学生就不再受到好奇心的驱动.如果说课堂教学是由新鲜事物刺激而掀起的短暂学习行为,那么课外学习则是顺应学生的好奇心而绵延不断的探究之路,它能让学生收获一些独特的成长.这对教师提出了更高的专业要求,即教师在完成课标所规定的教学任务外,还应该了解学生的个体差异,知道他们的兴趣指向和好奇心领域,尽可能地根据学生已有的知识信息、关注的问题和个性化的想法,为学生设计具有一定挑战性的课外作业,提高科学教学的长期效果.例如,教师可以借助自然观察笔记、科技馆参观、模型设计制作、机器人编程、科普书籍阅读等课外科学作业,打破课程的疆域,摆脱时空的限制,解锁学习的技能包.教师应创设相一致的课内外学习情境,使学生在自主探索和亲身体验中主动学习,从而唤起并激发他们的科学好奇心.教师在为学生设计课外作业时,还要适当考虑性别、家庭背景、知识基础等因素.比如一般而言,女孩对动植物的好奇心更强一些,而男孩则对航空和太空探险等领域的好奇心更强.作为一种影响社会发展的力量,科学所发挥的作用具有两面性,科学好奇心对学生的科学学习同样如此.对于含有违反社会道德规范、突破科学伦理界限及对人的身心具有危害等不良倾向的科学好奇心,教师应加以合理引导、及时调整,努力为学生创设一个有趣、正向、安全的学习环境,让学生的好奇心得到充分关照和适当培育.不管如何,科学好奇心始终有其永恒、独特的教学价值,在学生成长过程中具有不可忽视的作用,对于科学教学回归基础性、主体性和长期性具有促进功能.参 考 文 献对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起D B/O L h t t p:/n e w s c n r c n/d j/s z/t _ s h t m l 习近平在中共中央政治局第三次集体学习时强调 切实加强基础研究 夯实科技自立自强根基D B/O L h t t p s:/b a i j i a h a o b a i d u c o m/s?i d&w f r s p i d e r&f o r p c 董妍,陈勉宏,俞国良科学好奇心:研究进展与培养途径J教育科学研究,():卢建筠,崔岐恩怀特海探险性教育哲学的理论内涵与实践功能J现代教育科学,():责任编辑:陈学涛