浅议科学探究过程的提出问题

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  摘要:科学的核心是探究,探究既是教师一种重要的教学方式和学生一种主要的学习方式,也是课程目标的重要方面,还是选择教材内容的一个依据。科学探究过程的第一步是提出问题,爱因斯坦曾经说过,在科学探究中有时提出问题比解决问题更难,所以在科学教学中培养学生提出问题的能力是比较重要的。只有在学生提出有价值的科学问题的基础上,才能顺利地进行探究活动的其他步骤。什么是科学问题,如何启发学生提出问题阐述一些自己的观点。
  关键词:科学探究; 提出问题; 科学问题; 实际问题; 开放性问题; 封闭性问题; 矛盾
  
  在《科学标准》中,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程,学习知识和技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想精神。科学探究的形式是多样的,其要素有:提出问题,猜想与假设,制订计划与设计实验,进行实验与收集证据,分析与讨论,评估,交流与合作。科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。其中第一步提出问题,对学生有如下三点要求:(1)能从日常生活自然现象或实验观察中发现有关的问题;(2)能书面或口头表述这些问题;(3)认识发现问题和提出问题对科学探究的意义。爱因斯坦曾经说过,在科学探究中有时提出问题比解决问题更难。在实际教学中,我们也遇到了这样的难题:如何让学生提出有价值的科学问题?只有提出有价值的科学问题,才能顺利地进行探究活动的其他步骤。
   什么是科学问题?科学问题有时可能看起来与实际问题没有什么差别,如青霉素的发现人弗莱明的科学问题是:为什么培养皿中的细菌意外地死亡了?而当时医学的实际问题是怎样攻克疟疾。发明天花疫苗的琴纳的科学问题是:为什么得过牛痘的挤奶女工不会感染天花?而当时医学的实际问题是怎样预防天花?有时科学问题可能是些“脱离实际”的问题,如“为什么地球会绕着太阳运转,而且其轨道是椭圆而不是正圆?”其解释是万有引力,这个理论虽然在当时不能创造出任何实用价值,但它奠定了力学基础,因此准确地说,科学问题产生于实际问题,但又是些“脱离实际”的纯理性问题。一旦将实际问题转化为科学问题,就必须符合“脱离实际”的特点,这些问题有哪些特点?在教学中又怎样体现呢?在一次教学活动中,教师向学生展示了一系列环境污染的图片、数据后,由学生提出问题,若学生提出的问题是:“我们应该怎样改善环境?”这是一个实际问题,这个课接下去就很难进行探究活动了,因为学生很快就会回答“禁止工厂排放污水”、“不用含磷洗衣粉”、“制定环境保护法”等。那么与此相关的科学问题应该是什么样的呢?如“引起河水污染的污染物是什么?”“被不同污染物污染的池塘中,鱼的种类(或数量)有什么不同?”当然这种问题的引出也不是光靠挂几张图片就能达到目的的,还需要教师适当的引导。
   我觉得教师除了要辨别“实际问题”和科学问题的区别外,在教学中要能得心应手地提出问题或启发学生提出问题,还要弄清以下几点:
   1. 区分真科学问题和假科学问题。例如在上《水》这一内容时,教师出示了一杯水,问学生想研究什么问题时,学生的问题非常多,诸如“水为什么会流动”、“水为什么是无色透明的”这对初中生来说是假科学问题,因为这些问题不是由学生在足够的活动中或在情境中遇到不解和矛盾时自己提出来的,它们相对于学生的认知能力来说是过分开放性的、无的放矢的问题,不应该在教师的追问下“逼”出来。
  2. 区分开放性问题与封闭性问题。
  如下三组问题:
  A为什么有些人的头发干枯易断?
   头发的干枯易断与洗发水的酸碱性有什么关系?
  B种子怎样才会萌发?
  种子萌发最适宜的温度、湿度条件是什么?
  C我们应该怎样改善环境?
  被不同污染物污染的池塘中,鱼的种类(或数量)有什么不同?
  这三组的前一个问题均为开放性的问题,后者是封闭性问题,它们的差异在于所包含的变量的个数。开放性的问题往往暗含多个变量,而封闭性的问题只有几个有限的变量,开放性的问题无边无际,封闭性的问题往往指向确定的答案。
  在《观察蜗牛》这一课中,有如下几个层次的问题。
  A蜗牛的生活习性是什么?
  B在教室里怎样营造出一种与它们的天然环境极为相似的生存场所?
  C蜗牛真的喜欢阴暗吗?
  D糖水和醋,蜗牛更喜欢哪一种?
  前两个问题较为开放,必须在学生进行了户外实地考察之后提出。而后两个问题只涉及两个变量,C问题的变量是环境的亮度与蜗牛的反应,D问题的变量是不同食物(糖水和醋)与蜗牛的反应,这是学生在课堂上就能自己探究的问题。
  问题的开放程度要因材而定。由于初中学生抽象思维能力不够,若提出过于开放的问题,接下去的探究活动就会无从下手,教师应该引导学生将过于开放的问题转向相对封闭的问题,这就要让学生进行充分、亲历的活动,以及教师的正确引导才能成功。
  3. 正确使用“是什么”、 “为什么”和“怎么做”的问题。一般设计问题具有以下三个层次(1)经过思考就能解决的“是什么”的问题。(2)在深刻理解的基础上,还必须经过一系列探索实践活动才能解决的“为什么”的问题。(3)在熟练掌握的基础上,需要实际应用的“怎么做”的问题。学生要先进行“是什么”问题的观察和训练,然后再进行“为什么”的解释性思考,学习“为什么”的主题,有足够的对“是什么”问题的思考和观察训练的基础。“为什么”问题不会以符合逻辑的方式在活动前就能产生,更不会在教师的逼问下,“看到……现象,我们能提出什么科学问题呀?”而产生,它是要经过了一段时间的活动之后,甚至通过师生共同的讨论后才会发现矛盾和困惑。
  4. 矛盾是产生问题的主体。20世纪80年代活跃于我国自然课教学改革中的兰本达(B.Lansdown)教授多次建议在学具的设计中要注意挑起矛盾。例如在《气体流速与大气压的关系》教学中,教师先让班上最大的女生到教室前面来,递给她一个漏斗,里面有一个乒乓球,让她把球吹得尽可能高出漏斗,令每个人惊奇的是这个女生及班上任何一个人都不能把球吹到漏斗的外面,这个结果就是一个矛盾事件,它能在观察者的内心引起不和谐,它代表一个出乎意料的结果。因此教师要想办法给学生设置困惑和矛盾,当然,矛盾和困惑也不能太多,要遵循学生的认知规律,发展适合于学生特点的提出问题的能力。
  总而言之,我们首先要明确什么是科学问题,分清科学问题与实际问题的区别,认识到提出问题是为了寻找一种解释,而不是解决问题的方案,因为在探究一个问题的同时,往往又会产生一系列新的问题。明确活动中的教学目标设计是以发现科学问题、回答科学问题、形成科学概念为目的的,并且注意在整个活动过程中让学生始终围绕着所关心的科学问题或目标进行,要做到这一点,科学问题就要具体,尺度要小且贴近学生的经验,实际上这也培养了学生对待问题的分析态度。
  
  参考文献:
  [1]科学究竟是什么.张红霞.北京:教育科学出版社.
  [2]走进中小学科学课全景式教学方法.[美]威廉·艾斯勒
   玛丽·艾斯勒.李阳光、王永慧,等,译长春出版社.
  (金华市第十四中学)
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