科学探究视角下教师应具备的素养

    关阳芷 程琳

    内容摘要：建国以来，我国的科学教育经历了巨大的变革，科学探究成为小学科学教育中不可缺少的组成部分。小学科学教师的教师素养指的是在科学探究教学中应具有的内涵涵养和外在本领。在科学探究视角下，小学科学教师应具备的教师素养包括丰富的学科专业知识、对儿童心理的正确把握、高水平的科学素养、科学探究能力和学科教学能力。小学科学教师教师素养的培养与提高，对将我国建设成创新型国家具有十分重要的意义。

    关键词：科学探究 小学科学教师 教师素养

    在经济全球化的当今世界，科学与技术的创新不断涌现，成为了提升综合国力的重要因素。因而，在我国，科学教育愈来愈受到重视。小学科学教育作为科学教育的根基，对于培养小学生的科学素养和终身学习都有十分重要的意义。要实行好小学科学教育，小学科学教师成为了关键。

    一.研究背景

    建国以来，我国的科学教育经历了巨大的变革。20世纪50年代到60年代初，中国的教育建设以苏联的教育建设为榜样，因此当时中国的科学教育模式很大程度上借鉴了苏联的科学教育模式。20世纪80年代初，西方教育理念传入中国，中国的小学自然课程便开始强调科学的“过程”性。在此“过程”中，尽管倡导“科学探究”，但“探究”的目标却不在探究自身，而是为了系统把握最终作为科学成果的知识，这致使其“科学探究”多流于形式。但西方教育理念的引入也为我国的科学教育带来了新的教育观念，自此，我国的小学科学教育开始转型。

    如今，小学科学课程经过不断的课程改革已经发展成为一门基础性、实践性、综合性的课程，探究式学习成为其主要的学习方式。那么，小学科学教师如何在学生自由度较高，能动性较强的小学科学课程中引导学生进行“科学的探究”;在科学探究的视角下，小学科学教师又该具有怎样的教师素养，这是值得我们探究的问题。

    二.教师素养概念界定以及前人对此问题的研究发展情况

    （一）科学探究

    探究（inquiry）是搜寻、研究、检验的活动。我国《汉语大字典》和《现代汉语规范词典》对其解释是“探究”即“探索研究”——努力寻找答案，解决问题。[1]美国《国家科学教育标准》指出“科学探究是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指的是学生们用获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动，包括观察、测量、制作、提出假设、进行实验、提出模型和进行交流等。”[2]在我国前人对于科学探究的钻研中，多是以不同科学课程中科学探究教学策略和培养学生科学探究能力为主要内容。对“科学探究”概念的界定也多指教師结合教学情境，引导学生积极参加教学活动，培养学生科学思维和创新意识，让学生在整个学习过程中动手动脑的教学活动，是提升学生科学素养的重要因素。联系国内外对科学探究的研究，总结来讲，在小学科学课程中的科学探究过程就是教师引导学生主动提出问题，积极思考，着手操作，体验解决科学问题的过程，在亲身经历中获取科学知识的过程。

    （二）教师素养

    素养（literacy），即平日的修习涵养，与素质、修养互为同义词，指人在思想品德、文化教育、理论知识、文学修养等诸多方面所具有的水平。[3]对于教师素养的观点，在不同的教师素质观下，会产生不同的结论。笔者查阅了“中国优秀硕士学位论文全文数据库”上关于“教师素养”找到216篇硕士论文，在“中国学术期刊（网络版）”上关于“教师素养”找到1005篇期刊论文。在前人的研究中，多是以核心科目以及次级科目教师的核心素养和学科专业素养的现状及提升策略为主要研究内容，部分研究为新时代学科教师应具备的人文素养和信息技术素养研究。对科学探究视角下的教师素养及小学科学教师应具有的教师素养的研究还比较少。本文从科学探究视角界定“教师素养”概念，偏重于小学科学教师在科学探究教学中应具备的内在修养和外在能力的概念。

    三.科学探究视角下小学科学教师应具备的教师素养

    随着国家对小学科学重视程度的提高，对小学科学教师的职前职后培训水平以及各高校对小学教育科学方向的师范生的培养资源都在不断地提升中。但我国小学科学教师在科学探究方面的教学组织、教学评价与反思能力和教育研究能力仍有不足，有待提高。部分地区学校也有其它学科教师或班主任兼任小学科学教师的情况。针对以上情况，笔者结合小学科学案例，按照科学探究过程中激发兴趣、提出问题、作出假设、制定计划和实施计划的步骤，提出在科学探究视角下，小学科学教师应具备的教师素养，主要有以下几个方面：

    （一）学科专业知识的融合创新

    在实际的科学探究活动中，经常会出现学生探究不积极不深入，做实验流于形式的情况。造成这种情况的原因，往往是教师照本宣科，学科专业知识不够丰富，没有办法引导学生更加深入的探究。小学科学本就是一门特殊的学科，它包含物理、化学、地理、生物四门科目的基础知识，与我们的生活息息相关。现如今较流行的STEM教学模式更是将科学、技术、工程和数学有机的融入到科学课程之中。所以，作为小学科学教师，必然要具有丰富的学科知识和相关学科的知识。科学探究教学要在坚持科学性原则的基础上以学生为主体，丰富的学科专业知识可以帮助小学科学教师在引导学生科学探究时尽量减少差错，或在学生提出问题时能够引导学生回归到正确的自主探究之中。而一切探究活动的起始，即激发学生想要进行探究活动的兴趣，就需要教师运用已有的学科专业知识进行课程资源的创新。学科知识和课程资源的融合与创新，能够让学生在不断的深入探究的过程中，不断地接触到新的有趣的知识，成为学生继续探究的动力。

    在激发学生探究的兴趣时，小学科学教师可以将与科学学科相关的其它学科的知识融入到探究活动当中，比如，科学哲学和科学历史。随着小学科学课程的改革不断深化，不同版本的小学科学教材上都开始出现有关科学哲学和科学历史的知识。了解科学哲学和科学历史，有助于培养学生的科学素养、树立学生的科学思想、培养学生崇尚科学的精神，而这些都是学生在进行科学探究时不可缺少的因素。“美国的科学课程体系把科学的教育内容分为八类，其中包括‘科学历史与本质。在我国的小学科学教育中，‘加强科学文化的教育，加强科学发展历史的教育，也成为了课程改革的追求目标。”[4]这一情况要求小学科学教师理解科学哲学和科学历史的相关知识，并能将科学哲学和科学历史的相关知识渗透到科学教育的各个方面。在《水火箭》这一课中，教师在课前就引导学生了解探究人类研究“火箭”的历史，让学生了解到在火箭的发明、发展史上记载着的我们炎黄子孙的贡献。这一科学历史的延伸，不仅使学生产生强烈的民族骄傲，还激发了他们想要成功制作出水火箭，继续探究这个项目的动力。

    （二）学科教学能力

    科学探究活动的开始，是教师引导学生积极思考，使得学生能主动从实践和学习中提出要探究的问题。而想要更有效，更简洁的引出问题，教学情境的创设就显得尤为重要。小学科学教师要在科学探究中处理好确定的学科知识与不确定的教学情境之间的矛盾关系，就必须要具备学科教学能力。“学科教学能力”一词是由“学科教学知识”一词延伸而来的。学科教学知识指的是教师在其知识学习和课堂经验累积的基础上，对于学科知识及其相关知识的系统掌握。它“具有情境性和实践性的特征。从教学实践的角度考察，学科教学知识主要体现于教师在实际教学中如何根据学生的特点和自己对这一学科内容的理解来设计教学情境、表征某一具体的教学内容。”[5]与学生生活相关的教学情境能够吸引学生对探究内容的兴趣，更容易引导学生提出探究活动中的问题。贴近教学内容的教学情境能够让学生更持续地投入到探究项目当中，使得猜测、观察、测量、实验等环节融为一体，自然进行。

    在《水火箭》一课中，教师以室外实验活动作为这节课的开始，以水火箭升空的科学实验导入新课，让学生先观察到有趣的实验现象再探究实验背后的理论知识。这节课中教师以室外水火箭的科学实验为教学情境，并以此激发学生探究实验原理等科学知识的兴趣。学生对知识原理和实验产生了浓厚的兴趣，才能更积极的投入到科学探究中，整个教学过程和对课堂时间的利用才会更有效。

    （三）对儿童心理的准确把握

    在科学探究的提出假设的环节中，学生根据自己的前认知针对问题进行假设，并自行判断假设的可检验性。要使这一环节有效顺利的进行，小学科学教师应足够了解学生的前认识，根据学生的前认知来设计课堂中的生成点，以此来激发学生科学探究的兴趣。正确把握学生的心理特点，引导学生提出可行性假设，是教师在这一环节的主要任务。在所有的学生群体中，小学生是特殊的学生群体。在小学年龄阶段的儿童对世界充满了好奇，教师针对这一特点可以将科学探究的教学情境与实际生活相联系，这样不仅能让学生感受到“生活处处有科学”，某种程度也上降低了学生提出假设的难度。但在这个年龄阶段，小学生也具有情绪不太稳定、自我控制能力不足的特点。这要求教师在此环节中，能针对儿童的心理特点进行提问引导，使学生能够积极思考，主动提出假设。教师也应根据学生年龄特点的不同，设计不同的模型，使学生能够用适合自己的方法对模型进行观察、测量、猜测、交流和实验。

    比如，在《暗盒里有什么》一课中，教学对象为5～6年级的孩子。在此年龄阶段的学生已有了一定的知识积累，所以在本节课中，教师采用了自主合作探究的学习方法，让学生在小组讨论中主动运用自己的经验，利用自己的感觉意识，听觉和视觉来观察，猜测暗盒里究竟有什么。在小组讨论中，由于每个学生的知识背景不同，测试的方法不同，自然所收集到的信息就不同，做出的判断也不同。所以，他们便会为自己的结论而据理力争，和其它同学积极地交流、讨论自己得出结论的根据和过程，进而互相之间取长补短，得出更为准确的结论。而这，正是科学探究的过程。学生在實际动手制作暗盒模型检验自己的结论之前，通过观察、测量、多种感官并用来对暗盒中的物质进行猜测，这就与科学探究中的建模思想相近。值得一提的是，学生只能靠听觉或者感觉来对暗盒中的物质做出判断，因此暗盒的内部结构不能太复杂或者太简单。前者容易使学生产生错误信息，后者容易让学生失去探究的兴趣。所以，暗盒里的信息应是富于变化的，能够引起学生的探究欲望和不同的猜想，形成设疑，提出假设和思考的过程，甚至学生能在科学探究的过程中培养自身的批判性思维。

    （四）科学探究能力

    在科学探究中，学生提出针对问题的可行性假设之后，便要独立制定验证假设的实验计划并且实施计划。在学生实施实验计划时，小学科学教师要具有引导学生科学探究的能力。教师可以通过关键问题的提问和对实验用具的特殊设计引导学生自主判断选择实验所需的材料和用具，了解需要控制的变量，独立记录实验现象和数据。这就要求小学科学教师在整个课堂预设以及课堂生成和课后的过程中都要做好完整细致的工作。比如，在《水沸腾现象的观察》一课中，在进行科学探究活动中的测量（数据处理）环节时，为了方便学生能够持续地观察并记录变化现象，同时也为了方便学生整理数据信息，找出变化趋势，教师可以为学生设计一张记录单，并以关键问题进行引导，以促使学生有目的的观察和测量，训练学生科学探究能力中的实验技能，培养学生的观察能力和记录技能。

    在科学探究教学中，教师教给学生的不仅仅是作为科学成果的理论性知识，还有通过问题引导等方法，启发学生的探究思路，并以此分析数据信息，寻找变化规律，帮助学生形成从科学视角认识客观事物本质属性、内在规律及相互关系的科学思维方式。

    （五）科学素养

    科学素养是指理解科学本质，热爱科学，了解当今社会生活中所必需的科学技术知识并且能够应用基本的科学方法来解决处理 实际问题、参与公共事务的能力。这个概念和科学探究的目的不谋而合。在整个科学探究的活动中，教师引导学生在生活实践和学习中从提出问题到提出假设再到进行实验验证的过程，也是学生了解生活必需的科学技术并进行初步应用的过程。所以，小学生科学素养是依赖于自己在学习和探究的过程中内化而形成。教师的科学素养的高低也成为了引导学生科学探究，培养学生科学素养的重要因素。然而，科学素养的形成需要长时间的积累，这要求小学科学教师在平常的工作生活中，应时刻关注身边的科学问题，了解其背景来源，探究其科学过程，不断丰富自己的科学知识和科学经验。提高小学教师的科学素养，是我们建设学习型社会，提高全社会公民科学素养，建设人才强国，迈向现代教育的必然需求，我们应当在认识层面上加以强调和重视。[6]

    四.未来与展望

    随着课程改革的不断深化，小学科学课程的地位在不断的提高，但与语文、数学等核心科目相比，小学科学教师的职前职后培训仍需要更多的重视。希望未来，地方教育部门能够增强对于小学科学教育政策的支持，学校能够注重小学科学教育专业人才的培养，能够践行课改宗旨，积极推进学校管理制度改革。学校应当注重建设融洽的、富有活力的、高质量的小学科学教师队伍，实行高质量的科学教育。小学科学教师应当不断学习，时刻提升自己的专业知识和能力，充分利用当地的环境资源和学校资源，为国家初步培养具有科学素养的创新型人才，为将我国建设成创新型国家，提高国家生产力，形成日益强大的竞争优势做贡献。

    参考文献

    [1]刘蓓.小学科学教师科学探究观个案研究[D].华中科技大学，2015.

    [2][美]国家研究理事会.国家科学教育标准[S]敢守志等译.北京：科学献出版社，1999：3.

    [3]吴海等主编.现代汉语同义反义词典[M].北京学苑出版社，1996，3，第1065页.

    [4]戴丽敏.当代科学教育变革背景下小学科学教师素养刍议[J].杭州师范大学学报[社会科学版]，2014，36（03），133-136.

    [5]蒋璐敏，袁德润.“科学探究”的内涵、实施与小学科学教师的培养[J].教育探索，2011（1）.

    [6]张谦.简述小学教师的科学素养及培养[J].教育现代化，2018，5（23），143-145.

    本论文为全国教育科学规划教育部重点项目——城乡发展一体化进程中基础教育资源均衡化程度测评与统筹配置研究（DHA140277）、辽宁省本科教改立项——“小学科学教学与研究”跨校修读教学模式的改革与实践（262）的阶段性成果。

    （作者单位：渤海大学教育科学学院）