將科學實踐帶入課堂

從“科學探究”到“科學實踐”唐小為2014/07/06從“科學探究”到“科學實踐”“科學探究”是1996年《美國國家科學課程標準》的核心概念；我國2001年科學課標將科學探究作為主要學習內容與學習方式，列于內容標準之首；“科學實踐”（scientificpractices）是美國科學2011年教育新框架、2013年《下一代科學標準》首位關鍵詞我國2016新課標強調科學素養的綜合培養，包括科學知識，科學探究，科學態度，科學、技術、社會與環境四方面?？茖W探究和科學實踐

究竟有何不同？

光到底是一種什么東西？古希臘：光是粒子流與光相關的現象光沿直線傳播光可反射和折射光束可以互相穿過觀測到“水波狀”的衍射條紋不能繞過障礙物傳播光的色散彩色且明暗交錯的“牛頓環”雙縫干涉圓盤衍射中間會出現泊松亮斑1881：邁克爾遜－莫雷：“以太風”對光速無影響黑體輻射光電效應17世紀格里馬第：光是以“以太”為介質傳播的波1704：牛頓：光是作周期性振動的粒子1690：惠更斯：光是縱波1819：菲涅爾：光是以“以太”為介質傳播的橫波1900：普朗克發現必須接受“量子”的這一假設1905：愛因斯坦的“光量子”1801：托馬斯楊：光是波長在1/36000至1/60000英寸的波討論如果以上都屬于科學實踐，那么科學實踐應該包含什么？這樣的科學實踐和傳統意義上的科學探究相比，有什么相同點和不同點？關于科學科學是一個理論主導、不斷進化的過程，其驅動目的是尋求對自然現象具有更高一致性的解釋；科學沒有單一的方法，方法為解決問題服務，觀察和實驗為理論的生成、發展、檢驗、評價提供證據；科學需要邏輯推理，但邏輯推理不是科學思維的全部，聯想、想象的能力同樣很重要；科學還是以交流、合作、辯論等形式進行的社會性活動。為什么美國課標提“科學實踐”從“科學方法”到“科學探究”科學方法=模式化實驗方法“理論性科學討論的水太深，一旦踏進去，就會完全抹煞學生的科學學習興趣?！笨茖W方法=“思維五步”及其變式“沒有什么比要求學生記憶并遵循一套一成不變的步驟來理解自然現象離科學更遠的了！”科學探究=“動手做”“只強調動手，怎么能保證腦也會跟著一起動？”科學探究=“思維五步”及其變式繼續主導實踐……從“科學探究”到“科學實踐”并不是要否定探究，而是避免將探究縮減為過分強調實驗、與內容相分離的單一步驟集合體；用復數形式的“實踐”來描述科學，避免讀者在解讀時陷入兩類思維定勢，即認為存在唯一的、普適性的“科學方法”，或認為“有關科學的一切都是不確定的”；避免因探究概念不統一，產生理念上千差萬別的課堂探究教學實踐更好地闡述探究在科學中的含義，強調長期以來因過分看重實驗探究而忽視的其它科學活動，如建模、發展解釋、參與辯論等。科學實踐的三個維度NGSS關注的8類科學實踐問問題及定義待解決問題▲構建和使用模型設計與實施研究分析與解讀數據使用數學與計算思維▲構建解釋和設計解決方案▲參與基于證據的辯論獲取、評價與交流信息理論性探究——構建解釋“理論性探究”真的合適小學生么？--布魯納對如何教六歲孩子微積分的回應--美國人和中國人眼中的理論--只要情境合適，一年級小學生也可進行理論性探究課堂案例預測書和紙“誰先落地”（構建因果解釋/基于對機制的理解進行預測）Ebony:呃，書會先落地，因為，呃，書的力氣比紙更大一些，紙幾乎就沒有什么力氣。如果你把他們放在稱體重的秤上，紙幾乎就沒重量，而書

有好幾磅重呢?！€有，紙落下時會像這樣飄來蕩去[Alison：是風，風可以吹動紙！]……當紙落在地下的時候，不會像書那樣發出很大的響聲。課堂案例預測書和團起的紙“誰先落地”（檢查各推理路線間是否存在矛盾）Alison/Julio：團起來的紙比原先重了一點兒。Rachel：團起來的紙比原先力氣更大了。Brianna：團起來怎么就會更重了呢，紙還是和原來一樣大啊（將團起的紙展開給大家看—許多同學轉而同意這個看法）Diamond：紙團起來以后頁數變多了，就是說它看起來像是由許多張紙組成的了。而且當你把紙給團起來之后，它就不會這樣晃來晃去了。Brianna：就是，團起來以后它就像本書一樣直接掉下來了。理論性探究：構建解釋體現理論在探究中的主導地位：“動手”要為“動腦”服務--以構建最合理的科學解釋為目標--在證據基礎上通過合理想象構建解釋--“動手”是為了尋找新證據，在這個基礎上檢驗、篩選和深入發展解釋--給學生構建解釋的機會，不盲目追求確定的結論和概念[溶解度案例]理論性探究：構建解釋要能聽懂學生的想法理論性探究：構建和使用模型模型有很多種：-實物模型（如玩具小車）、繪圖（如結構圖）-概念模型（如棗糕模型、行星模型）-模擬實驗（如用乒乓球探究月相）-圖表-數學建?！餐c是1）用于描述對系統的理解；2）可用于推測系統的可能行為；3）可進一步收集數據檢驗修正理論性探究：構建和使用模型構建模型可幫助學生表達想法社會性探究：科學辯論應凸顯科學的社會性特質：“動嘴”的重要性--共享證據、分享想法--明確和解決想法爭端--檢驗、篩選、修正和發展科學理論[點亮小燈泡案例]社會性探究：科學辯論構建支持科學辯論的課堂往往是一個長期過程--自由分享多樣性的想法--從教師引導的互動走向自發的想法碰撞--走向想法（解釋和理論）的篩選教學目的要如何改變一課一得

概念的長期建構（允許“未完待續”；允許不下結論）[液體的溶解]實驗探究

進行各類實踐活動的機會與能力教師行為要改變什么？教師主導的結構化探究

增強開放度和生成性課本給出教學內容和活動設計

課標提供方向/課本提供主題/參考課本根據學生問題和認知狀況自主設計活動[指南針是什么材料做的？]固化教學步驟和結構

發現式教學課堂要改變些什么？追求“正確答案”

追求“科學理性”提問-回答-評價（IRE）

科學共同體（平等自由的交流、學生部分掌控話語權、關注他人想法的本質、對他人的想法和學科規則負責）問題？點亮小燈泡案例能點亮小燈泡的連接有什么特征？-有電又有線-電池正極連小燈泡的一個接觸點，電池負極連小燈泡的另一個接觸點-要形成一個圈，讓電有前進的路右圖的連接能不能亮?-能亮，因為連了正極和負極，正極發的電和負極發的電在燈泡里碰撞，燈泡就亮了-不能亮，因為沒形成一個圈，電循環不過去溶解度案例再加糖塊還