小学科学教学模式初探

摘　要：

关键词：
　　随着科学课程改革的进一步发展，小学科学教学也发生了巨大的变化。为了适应这一趋势，各个国家设计了多种教学模式。简言之，教学模式是指有组织的教学方法，包括阶段、步骤、行动或决定点的一些安排。目前常见的教学模式有：指导发现教学模式、学习环教学模式、概念改变教学模式等等。
　　
　　一、指导-发现教学模式（Guided Discovery）
    指导-发现教学模式是指儿童从有趣的和具体的物质开始学习，以个体或小组的形式探索物质，观察、发现他们对自然界的问题。教师主要任务是：提出介探究性问题以引发探索；提供发现材料；当学生探索时进行倾听；帮助学生记下要发现的问题；偶尔关注或重新引导儿童发现活动；给学生经过选择的信息。
　　在这个教学模式中，教师必须尊重学生的发现过程，不要为儿童提供过多的信息，不要直接回答学生提出的问题，而尽量用“你认为怎么样？”、“你的想法是什么？”或“你能试一下并发现些什么吗？”等回答学生的问题。
　　指导-发现教学模式可以让学生感受发现的喜悦。对大部分儿童而言，指导发现教学可以很好的激发学生的内在动机。不管是儿童还是成人，探索和发现未知都是一件令人感兴趣的事情。当进行探究时，学生好象突然意识到自然界与他们有着令人激动、不可思议的关系，他们可以根据自己的经验、认知结构重新建构意义。著名心理学家威金斯和麦克泰(Wiggins & Mc Tighe)指出，在发现学习中，儿童的想象力、直觉和洞察力远远超出了教师的预期。
　　如果发现的第一个目标是让儿童在“科学迷宫”中发现乐趣的话，那么另外两个目标就是让他们探索和解释他们周围是事物。指导-发现教学模式给儿童提供了机会和时间去观察、理解和鉴赏世界的规律和多样性。
　　学生在发现探究的过程中，会思考各种可能性，提出假设和预测，并检测自己的想法。教师在使用这一教学模式时，要给学生充分的自由，让他们用自己的方法解决问题。作为教师，当学生在进行调查研究时要不断的在各小组间进行巡视，对需要帮助的学生个体或小组给予必要帮助，使他们不必过度焦虑，不要因为一次失败而轻言放弃。教师给学生提供的帮助不仅仅是告诉他们答案或下一步怎么做，更应该给学生提供进一步探索的信息。但在整个教学过程中，教师不要告诉学生想让他们学习些什么或他们应该记住些什么，而是让他们亲自去调查，在适当的时候向学生提出一些有指导性的问题，例如，在“电池和灯泡”一课中，如果学生在探究活动中遇到困难，教师可以问“你做了些什么使灯泡亮起来的？”、“试试看，灯泡这样会亮吗？”等问题，这样教师通过提出问题的方式，帮助学生培养解决问题的意识。
　　指导-发现教学模式确实能给学生很大的探究自由，学生充分按照自己的想法进行调查研究，自己得出结论。但这一教学模式常常忽视对准确的科学知识的关注、缺乏对学生带到课堂中的一些错误理解或天真的理论（即学生头脑中已有的知识）的正确引导及帮助儿童合理构建理解指导。
　　
　　二、学习环教学模式
　　学习环是美国加州大学科学课程改进计划(Science Curriculum Improvement Study，简称SCIS课程)的主持人科普勒斯(s)于1970年提出来的。
　　学习环是以学生为中心、以活动为中心的探究式教学模式。学习环将教学过程分为三个阶段：初探（Exploration）阶段、概念介绍（Concept Introduction）阶段；概念运用(Concept Application)阶段。
　　
　　开普勒斯SCIS学习环
　　
　　初探阶段：指探究、动手做，并发现儿童在学习科学过程中的重要价值。这个阶段以学生的自由探究为主，教师允许学生自由探索所提供的材料，从而获得直接经验。例如儿童通过探索能用一种方法把电池、灯泡和电线连接起来使灯泡亮起来。
　　在初探阶段，学生凭借对现象的观察或实验，运用认知结构中已有知识对探索现象进行解释或预测。教师一方面作为倾听者、观察者、问题提出者为儿童的探究提供指导，一方面设法让学生使用与探究问题有关的材料、记录的数据、图表等方式与同学或教师分享自己的观点，激起学生的疑惑，让学生觉得这是一个非常值得探索的问题。
　　概念介绍阶段：指教师帮助儿童获得概念性知识并了解其重要性，即他们需要用这些概念解释其观察现象及结果。这个阶段以教师为主，教师结合学生的探索，向学生适时向学生介绍所要学习的科学术语、概念、模型等，学生运用这些概念、术语、模型等以更合理的观点解释探究过程中遇到的问题，从而让先前初探过程中的经验中得到深层次意义；
　　在这个阶段，教师不要把注意力仅仅停留在让学生获得的知识，而是想办法帮助儿童把新获得的知识与他们的新发现联系起来，并且在探究的过程中，使发现的知识和传递的知识更有意义。如在“电池和灯泡的探究活动”中，教师要向学生介绍“完整电路”这个概念，教师首先要为学生提供适当的材料并向学生说明：如果把电线或电池连接在它的顶部和一侧，把电线或电池连接在它的两端，那就形成一个完整的电路，这时灯泡就可能会亮起来。
　　换句话，如果让电灯亮，灯泡、电线和电池必须要形成一个完整的电路。刚开始时，学生只是简单的模仿教师的言行，当独立地进行实验时，学生就会开始构建有意义的知识，将教师介绍的观点转化为自己的观点。
　　概念运用阶段：指教师引导学生将获得的新概念应用于新情境，解答相关问题。儿童解决新问题的情况下运用教师介绍的概念，儿童将新学习的观点运用到新的情况中验证它们，加强他们对知识的理解。概念运用可以使儿童在他们探索和发明的概念中构建更有意义的知识。在这个阶段，教师必须在儿童之间进行穿梭，放下教师的架子，真正倾听儿童们的讨论，接受由儿童做出的各种不同的反应。
　　
　　三、概念转变教学模式
　　 概念转变教学模式是指在教师指导下，学生先有的素朴观念或天真理论向科学观念的转变过程。概念转变是个不断循环的过程，当学生碰到新旧概念不一致的情况时，就会产生一种认知冲突感。这需要学生对两者进行分析和判断，思考各自的合理性、正确性，并最终对新旧概念做出权衡和调整，从而产生新的概念。
　　概念转变教学模式主要包括以下几个阶段：
　　1、了解学生已有概念。
　　概念转变教学模式的一个基本假设就是“新概念的建构，只能以既存的概 念（即前概念）为基础”。因此，概念转变教学的第一步也是最重要的一步就是，了解学生对即将学习的主题或现象的前概念。教师可以通过多种手段了解学生的前概念，如与学生交谈、让学生画图、概念图等。
　　学生的前概念存在两种情况：一是学生前概念与所学科学概念基本一致时，学生很容易理解科学概念，并能很快接纳。科学概念补充学生原有概念（即前概念），使原有概念变得更加完善。一是学生前概念与所学科学概念不一致时，学生需要对原有概念进行分析、判断和权衡，从而建立科学改变。教师教学的重点应该放在转变学生这些不一致的前概念上，要帮助学生从本质上对原有前概念进行调整和改造。
　　2、创设情境，引发必要的认知冲突。
　　前概念具有自发性、隐蔽性和顽固性的特点，一经形成，很难改变。因此，面对在学生头脑中存在的与科学概念不一致的前概念时，教师如果只是简单的告诉学生答案，是很难起到很好效果的。波斯纳也指出，对前概念的不满意是促使学生概念转变的关键因素，因此利用引发认知冲突的方法来促进概念转变，对于纠正学生的错误观念是一种极为有效的教学策略。这时教师面对的最大挑战就是：如何寻求不同的经验来设计问题、实验以及示范以求学生重新思考他们的想法。
　　在这一阶段，教师在充分了解学生前概念的基础上，努力创造与学生现有观点相冲突的差异性事件，让学生清楚地意识到他原来的观念不足以解释面对的现实或事件，从而使学生对原有的前概念产生不满，并对建立科学概念产生期待。如在学习沉与浮一课时，教师为学生提供了各种各样的材料，让学生探究。通过把材料放入水中学生得出“重的东西沉，轻的东西浮”的结论。可见，这个结论是学生根据观察的结果以及自己的生活经验而得出来的。这时教师应制造差异性事件，如让学生探究把同样重的铁块和木块放在，结果铁块下沉，木块浮在水面上。学生探究的结果与他们的前概念发生了冲突，从而有效的激起了学生强烈的探究欲望，引发学生更深层次的思考。通过这个差异性事件，学生内心充满了疑惑，对自己原有的概念产生了否定的态度，但同时又无法寻找到合适的答案，探究欲望强烈。
　　3、学生自行设计实验、自行矫正。
　　在科学课堂上，帮助学生实现认知从前概念到科学概念的转变，就要帮助学生架起原有认知与现在认知之间的桥梁。因此，在这一阶段，教师主要的任务是为学生准备可供自主探究的观察、实验材料，指导学生将自己探究的结果与实现的猜想、假设加以比较，发现矛盾之处，从而去积极建立新的科学概念。如冰块放在毛衣里会怎么样？大多数学生会认为冰块会融化，问其为什么会融化时大多数学生认为包上毛衣后温度升高，所以冰块会融化。学生的这个经验是在生活的具体情境重建立起来的（穿上毛衣就不冷了），科学教学如果能够重视学生获得前概念的类似情境，通过情景的审视和分析，则能有效的引导学生能够前概念转化为科学概念。如教师可以问学生，你们用什么方法证明包上毛衣后温度会上升呢？这时的他们非常渴望能通过实验能验证什么，这时教师就顺藤摸瓜，给学生提供实验所需的材料：毛衣、温度计。在学生获得真实的、直观的体验后，他们会自然而然的修正原先片面的前概念，初步建构起科学概念。
　　当然，学生的错误概念的转变并非通过一个实验就能解决的。因此，在课堂中，除了给学生准备有结构的材料让他们亲自探究外，也必须留出一定的时间让学生进行课堂交流研讨，让学生就实验中所观察到的现象、数据进行分析探讨，鼓励他们大胆说出自己的想法，力求在研讨中发现自己的错误和漏洞，促使学生将错误前概念转化成科学概念。
1本文系江苏省教育厅高校哲学社会科学研究“小学科学探究主题开发的实践研究”项目成果，项目编号：2011SJB880027。