如何保护和激发学生的探究兴趣

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■聚焦中小学科学教育系列报道(二)

科学是人类文明进步的基石,是现代科技发展的动力。面对世界百年未有之大变局,在科技创新成为国际战略博弈主战场的时代背景下,实现人才自主培养和高水平科技自立自强的需求尤为迫切。前不久,中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》强调,学校要加强科学教育,不断提升师生科学素质,积极组织并支持师生开展丰富多彩的科普活动。

加强中小学生科学教育正当其时。引导学生热爱科学、投身科学,并成为能进行科学生活和创意生活的人,甚至成为未来的科学家与工程师,成为国家科技进步的新生力量,是科学教育的重要使命。中国的科学教育应加强培养学生的质疑精神、综合应用能力、动手能力、策划意识等重要的创新素质。在科学教育的过程中,这些创新素质的培养,可以通过拓展好奇之心、启蒙批判思维、激发探究兴趣等手段来进行,在学生们心中播下科学“种子”。

当下学生缺乏哪些创新素质

调研发现,中国不少学生身上缺乏一些重要的创新素质,主要表现为质疑精神缺乏、综合应用不够、动手能力较差、策划意识不强等。

第一,缺乏质疑精神。质疑精神就是不盲从附和,敢于提出问题,保持独立和理性的思考,能区分事物的表象和本质,判断事物的真伪。部分学校在培养学生的过程中,过于注重传授知识,导致很多学生不敢挑战权威,提不出问题。比如,我们在国外参加国际学术会议,演讲者讲完报告,到了提问环节,国外很多学生举手发言,而提问的中国学生寥寥无几。这实际上是因为很多学生在听报告过程中,缺乏质疑精神。

第二,综合应用不够。综合应用就是在透彻地理解很多知识的基础上,能够进行交叉融合、提炼升华。但目前很多学生通过条块化、碎片化的方式学习知识,对于如何将学到的知识进行交叉融合、综合应用,他们不知道该怎么做。

第三,动手能力较差。创新是要能将理论知识应用于实践,学会分析观察,从实践中检验理论。但在很多学校,比较注重引导学生学习书本上的理论知识,学好就可以考到好分数。由于很多学生缺乏实践和动手能力的训练,一到动手弱点就暴露出来了。

第四,策划意识不强。这里所说的策划意识,主要指培养学生的组织能力和领导能力。科学教育要引导学生不但听别人的,更重要的是,促进学生能自主策划一些科研项目,帮助他们从小培养领导能力、发掘战略科学家的潜质。但在很多学校的实际教学中,往往是老师说什么,学生就做什么,学生经常被动地接受安排,缺乏主动领导的机会和空间。究其原因,很多学校在科学教育中,未能着力培养学生主动领导、组织、设计课题等能力。

这四个方面实际上都和科学教育思想密切关联。科学教育如何使学生摆脱这样的困境,应是每位科学教育教师都要认真思考的问题。

儿童所有的问题都是好问题,保护学生好奇天性

什么是科学教育的主要任务?在我看来,不只是让学生掌握基本的科学知识,更重要的是,如何保护学生好奇的天性,激发和培养他们对科学的兴趣。怎么通过科学教育,保护、培养好学生的好奇心、质疑精神、综合应用能力、动手能力及策划意识等创新素质呢?

“好奇心是科学之母”,我们要着力拓展学生的好奇心。好奇心是孩子与生俱来的,很多时候,孩子对科学问题的思考,源于对生活的好奇。对于孩子提出的问题,家长都要努力去解答;对于自己不懂的,家长要去查阅资料,或者通过网络寻找答案,而不要去应付孩子。

如何保护和激发学生的探究兴趣

保持和拓展孩子的好奇心,也是教师的重要责任。教师一定要鼓励学生提问题,并且尽量解答。“世界上没有愚蠢的问题,只有愚蠢的回答。”学生问的任何问题都不是愚蠢的问题。他们提出问题的过程,就是他们的经验世界与未知世界主动建立连接的过程,这时是最好的科学教育时机。从这个角度上说,儿童所有的问题都是好问题。成功的教学所需要的不是强制,而是激发学生强烈的好奇心。他们对科学的热情一经点燃,就可能释放无穷的潜能。

如何从小就培养孩子的质疑精神呢?在小学科学教育中,包括物质科学、生命科学、地球与宇宙、能源与环境等板块,教师们要做好聚焦、探索、研讨、拓展。聚焦是提出一个学习问题,探索是要探索一些相关现象,研讨的是在这些现象中出现的问题。教师在讲课过程中,要鼓励学生提问,充分拓展学生的想象力与直觉思维,没有想象力就没有创造力,而直觉思维与科学猜想、科学假设和科学怀疑等密切相关。

如何让学生能问出好问题?这就应该从小问题开始,培养好孩子们问问题的思维方式和习惯。“小疑则小进”,大的问题一定是在小问题的基础上积累形成的。科学家问的问题就是大问题,有大的问题才能推进科学的进步。教师在教学过程中,要鼓励学生先从小问题入手,启发学生学习科学家的批判性思维方式。当学生养成问问题的习惯后,他就会逐渐问出大问题来。

如何激发学生的探究兴趣?兴趣是最好的老师,教师在讲课中,可以通过挖掘很多素材,激发学生探究的兴趣,可以引导学生探究一些新奇的现象。例如小学三年级科学课里讲到水,低于零度时,水结冰,是固态;常温时,水是液态;如果把水加热到100℃时,它就变成水蒸气,成为气态,这就是我们常说的物质的三种形态。教师可以再问,把温度升高到一万摄氏度时,水会是什么形态?这时水分子就不存在了,原子的电子也电离了,变成由电子和原子核这样一个离子所构成的状态,这个叫等离子态,这是物质的第四种形态。教师还可以继续问下去,如果把温度升高到比太阳的中心温度高20万倍,达到4万亿摄氏度会是什么样子呢?这时质子和中子都熔化了,形成了由夸克和胶子构成的新物质形态——夸克胶子等离子体,这是物质的第五种形态,是目前国际科学前沿正在探索和研究的物质新形态。

让学生在玩中学、问中学、一起学

科学教育要注重多学科的融合应用,强调动手操作、实验验证和实践检验。教师应引导学生动手实践、策划组织课题,在玩中学、问中学、一起学。

在“玩”的过程中,教师一定要引导学生动手实践,并鼓励学生不断提出问题。如何一起学?教师可在多学科融合应用中,组织不同学科专长的孩子在一块儿学。学生们一起学的时候,还需要一个人在旁边策划、指挥这件事,这是锻炼学生组织策划能力的好时机。教师需要通过引导学生策划组织课题,提升学生的组织策划能力。

华南师范大学成立了粤港澳大湾区科技创新与科学教育研究中心,引入STEM的教育观念,把教学过程转变为学生主动探究的过程,促进学生在主动探究中建构知识、发展思维。在目标内容方面,分为知识、探究、态度和能力四种目标,知识内容是强调科学、技术、工程、数学的融合。研究内容包括提问、假设、计划制定、信息收集处理以及总结交流。

如何保护和激发学生的探究兴趣

华南师大粤港澳大湾区科技创新与科学教育研究中心经过探索,推出了两种课程设计形式。一种是主题形式的设计课程,一个主题里包含多个项目。另一种是以项目的形式来设计课程,紧密围绕科学教育课标和教材内容,一个项目对标教材的一节内容。

如何保护和激发学生的探究兴趣

其中小飞行员跨年级的主题教学案例包含11个项目,内容涉及飞行的若干原理、飞机模型等。孩子们都觉得很好奇,为什么飞机能在天上飞,地面的汽车却飞不起来呢?教师这时可对问题进行拓展,飞机为什么能够飞起来?在飞行时要考虑哪些因素?自己能不能做一架飞机?这就是拓展好奇心的典型适应场景。

在孩子们心中播下科学“种子”后,“种子”能不能茁壮成长,关键看有没有得到悉心呵护、持续培养。我们应以育人方式改革为抓手,促进科学教育高质量发展,助力更多青少年学生成长为具备战略科学家潜质的群体,从他们之中再走出能引领未来世界科技大潮的精英。

(作者系华南师范大学党委副书记、校长)

《中国教育报》2022年11月09日第5版

作者:王恩科

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