科学探究活动指南.docx

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科学探究活动指南

《中小学科学探索学习实施指南》研制与实验

研究成果之一：

《中小学科学探索学习实施指南》（试行稿）

《中小学科学探索学习实施指南》研制与实验项目组

教育部基础教育课程教材发展中心

二〇一〇年十月

《中小学科学探究学习实施指南》

（试行稿）

前言

20世纪以来，科学技术的迅猛发展推动了人类社会的巨大进步。

进入新世纪，以科技竞争和人力资源竞争为核心的国际竞争日趋激烈，世界各国特别是发达国家都试图通过不断加强本国科学教育的改革提高全民科学素养，提升本国的科技创新能力，为国家生存与发展占得先机。

我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》中指出，科技人才是提高自主创新能力的关键所在，要创造良好环境和条件，培养和凝聚各类科技人才特别是优秀拔尖人才，努力开创人才辈出、人尽其才、才尽其用的良好局面，努力建设一支与经济社会发展和国防建设相适应的规模宏大、结构合理的高素质科技人才队伍，为我国科学技术发展提供充分的人才支撑和智力保证。

2008年，科技部、教育部等部委颁发的《关于加强创新方法工作的若干意见》要求，建立有利于创新型人才培育的素质教育体系，实现由应试教育向素质教育的转变，培养一大批掌握科学思维、科学方法和科学工具的创新型人才，大幅提升国家核心竞争力。

国家创新能力的增强要以普遍提高全体国民的科学素养和培养具有创新精神和能力的高科技人才为前提。

为此，加快教育改革，转变教育观念，全面实施素质教育，改进人才培养模式，提高教育质量，成为我国建设创新型国家的奠基性工程。

1999年，《中共中央、国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》指出，要把培养创新精神和实践能力作为深化教育改革全面推进素质教育的重点内容。

2001年教育部颁布《基础教育课程改革纲要（试行）》，强调要改变课程实施中过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手。

广泛开展科学探究学习是落实上述文件精神的重要途径。

当代科学教育的理论与实践表明，科学探究学习是科学教育所应秉承的基本理念和学习方式。

它不只是让学生单纯接受科学结论，而是让学生在经历科学探究的过程中理解科学知识，学习科学方法，发展科学思维，培养科学精神。

科学探究学习留给学生更多的自主学习空间，有助于保护、激发和培养学生的求知欲和好奇心，促使他们以科学的态度对待世界，不断增强科学探索的勇气和信心，学会科学的生活，进而推动科学事业的不断进步。

因此，科学探究学习是培养国民科学素养，提升创新精神和实践能力的重要途径，它已成为国际科学教育改革与发展的基本趋势和主要方向。

自2001年起，伴随着新一轮基础教育课程改革的不断深入，许多中小学校积极开展了科学探究学习的研究与探索工作，取得了一定成绩，同时也面临着诸多困惑。

为进一步发挥科学探究学习在基础教育阶段培养国民科学素养、创新精神和实践能力的作用，指导广大中小学全面开展科学探究学习活动，特制定本指南。

以供广大的中小学教师、教学管理人员、教学研究人员和其他相关人员使用。

一、科学探究学习的涵义与目标

探究学习作为一种教与学的方式和指导思想，在世界范围内经历了近百年的理论和实践探索，并逐渐成为各国开展中小学科学教育的基本方式。

科学探究学习不再仅仅局限于物理、化学、生物、地理等传统学科领域，也在向技术和社会等综合领域扩展；科学探究学习不再仅仅指向于科技精英人才的培养，也指向于引导青少年学生理解科学，整体提高科学素养。

（一）科学探究学习的涵义

1.科学探究学习的内涵

科学探究学习是指学生在教师的指导下，围绕某一科学问题，根据已有的知识、技能和经验，运用科学方法体验研究过程，尝试解决科学问题的学习活动。

科学探究学习既是学生的学习和体验活动，又是教师开展科学教育教学活动的基本理念。

在传统科学教育中，“科学即客观真理”的观念使得人们认为科学探究是一个验证知识的过程，教学实验活动往往成为对既定知识的验证。

科学研究和教育实践的发展表明，科学需要建筑在证据和理性思维基础之上，科学探究的基本动力来自人的求知欲和好奇心。

科学探究学习可以激发学生的学习兴趣，引导学生建构科学知识体系，在学习和体验过程中培养学生的创新精神和实践能力。

科学探究学习的主要特征表现在：

基于问题。

科学探究学习关注问题情境的创设，科学问题是开展科学探究学习的前提和出发点，提出具有探究价值和科学意义的问题是科学探究学习的关键，没有问题就没有真正意义上的探究。

自主探究。

探究学习是在教师指导下，以学生为主体的学习活动。

教师主要发挥引导、组织和指导的作用，学生的自主活动贯穿探究学习的全过程。

科学思维。

科学探究活动依赖于科学的思维方式和研究方法，培养学生良好的思维品质是科学探究学习的重要任务。

体验过程。

科学探究学习要让学生经历思维活动或实践活动的过程，获得切身感受，加深对科学知识的理解，激发学习兴趣，养成科学精神，发展科学探究的能力。

2.科学探究学习与科学研究

科学探究学习与科学家的科学研究原则上是一致的。

科学探究学习与科学研究过程基本相同，都是在实证的基础上形成结论，都经历从发现问题到解决问题的基本过程。

科学探究学习与科学研究也有区别。

科学研究的主体是科学工作者，而科学探究学习的主体是身心正处于逐步发展变化中的学生；科学研究的对象是未知的自然事物和现象，科学探究学习的对象相对学生来说是未知的，相对人类而言通常是已知的；科学研究的目的是解决科学问题，科学探究学习的目的是促进学生的发展。

（二）科学探究学习的目标

1.建立和深化科学概念，学会应用科学知识

通过探究学习活动，帮助学生运用科学方法和已有的知识去构建或深入理解科学概念，进而应用科学概念去分析、判断、解决学习和生活中的问题，这既是科学探究学习的重要过程，也是科学素养形成的重要组成内容。

2.发展科学技能，掌握科学方法

培养学生的观察能力、实验技能，以及应用数学工具处理数据、分析数据的能力，让学生经历科学探究的基本过程，学会并掌握科学探究的方法，运用这些方法去获得知识并进行知识创新，发展以科学语言与他人交流和沟通的能力。

3.形成科学态度，培养科学精神

注重引导学生尊重事实，尊重证据，敢于依据客观事实提出自己的见解，善于听取与采纳不同的意见。

对自然现象保持较强的好奇心和求知欲，与自然和谐相处；逐步养成善于与人交流、分享与协作的习惯；增强社会责任感，树立科学、技术与社会协调发展的意识。

二、中小学科学探究学习的基本要素

科学探究学习方式是多种多样的，在科学学习、研究性学习、综合实践活动及校外活动中皆可渗入此学习方式。

科学探究学习主要含有“问题”、“证据”及“解释”等核心要素，为了便于教学，人们常将其细化为若干具体环节或要素。

由于分类程度不同，对科学探究要素的划分也略有不同，本指南根据义务教育和普通高中的相关学科课程标准，将科学探究细化为以下基本要素，即：

提出问题、猜想假设、制订计划、收集证据、分析论证、反思评估及表达交流。

在组织开展探究学习的过程中，教师应依据课程目标，分析教学对象、教学条件等具体情况，灵活进行探究活动，并非每次探究学习都强调所有探究要素，也并非一定按照以下呈现的科学探究要素的顺序进行。

下面分别就各要素对应的能力要求及相关教学策略提出建议。

（一）提出问题

科学探究源于人类的好奇、疑惑、兴趣与求知欲，在组织探究学习中，探究活动应围绕一定的问题展开。

教学中关注“提出问题”要素的落实，有助于激发学生的好奇心、求知欲，有助于培养学生的问题意识、质疑精神及提问能力等。

1．能力要求

要求学生善于观察、积极思考，能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与科学有关的问题，能书面或口头表述这些问题。

2．教学建议

在组织开展探究学习过程中，提出问题是探究的前提。

学生提出问题的意识、水平和深度是可以逐步培养的。

在科学探究教学的初期，教师可从自己经历出发，以自己对某一现象的观察和思考为示范，让学生学习如何发现问题和提出问题等；当学生有一定基础后，教师可引导学生或让学生独立地发现问题并提出问题。

在具体操作中可安排学生发散性提出问题，通过教师引导或组织学生讨论，逐步将其聚焦到多数学生感兴趣的、有探究条件和探究价值的问题上。

通常，随意提出问题是容易的，但要提出一个有探究价值的问题却非易事。

开始，学生可能不明白什么问题才是值得探究的，他们很有兴趣提出问题，但未经认真思考，有些问题过于简单，有些问题离题太远，有些问题则无法探究。

教师应清楚什么才是值得探究的真正问题，注意分析学生所提问题的内涵并加以引导，注意将其逐步转变为有探究意义的科学问题。

在引导和转化的过程中，教师还应循循善诱，尽量保护学生对科学探究的好奇心，注意激发他们对探究的兴趣。

（二）猜想假设

在科学探究学习中，面对提出的问题，应启发学生根据已有经验和知识对问题的解决提出猜想假设。

在解决问题中，猜想假设为收集、分析和解释信息提供了框架，也为制定探究计划或设计实验方案提供了参考。

猜想假设能帮助学生进一步明确要探究的问题，激发其想象力，提升其逻辑推理能力及创新思维能力。

1．能力要求

要求学生能根据已有经验、已知信息和已学知识对所提问题的成因提出猜想，对探究的方向、解决问题的方式和可能出现的结果进行有根据的推测与假设。

2．教学建议

猜想假设是科学探究学习的重要构成部分。

在探究教学的初期，教师可示范性地对一些探究问题的解决提出猜想假设，并说明理由，引导其学习如何猜想假设。

待学生有一定基础后，可让其根据已有知识经验独立地提出猜想假设。

在教学中，可向学生提出一些具体要求，如猜想什么，怎样猜想，为何这样猜想等，可以让他们用“如果……又会怎样？

”的模式来提出猜想假设。

对于学生提出的猜想假设，应给予适当的比较和引导，分析其是否有依据，是否符合逻辑，是否对问题的解决有利等，以便其明白什么才是合理的猜想假设。

随意提出猜想假设是容易的，要使猜想假设有据、合理，符合逻辑就不容易了。

教师应清楚什么才是合理的猜想假设，注意引导学生逐步从胡乱猜想假设向合理猜想假设发展，对于学生提出的不正确或低质量的猜想假设，教师应给予恰当的分析及引导，对于学生含有创意、见解独到、超越教学计划的猜想假设，教师应积极鼓励、回应，而不是轻描淡写敷衍，或者强行一致。

（三）制订计划

在探究过程中，面对提出的猜想与假设，必须进一步加以证实，为此，应梳理探究思路，精心设计可行、可靠的实验方案，制定清晰、可操作的研究计划，从而保证探究过程顺利进行。

这有利于培养学生严谨的科学思维品质，提升其规划设计的能力。

1．能力要求

要求学生能明确探究任务和所需条件，会制定探究方案，会选择探究方法及所需的仪器与设备，能考虑影响探究结果的主要因素，会运用控制变量的方法。

2．教学建议

通常，制订探究计划是从操作的角度把猜想假设进一步具体化，因此这需要教师引导学生在明确探究任务的基础上制订探究计划。

教师应注意引导学生对计划的科学性、可行性、逻辑性进行分析，并对探究计划提出修改建议；注意指导学生考虑自变量对因变量的影响，如何进行变量控制等；注意让学生学习选择实验仪器，选用恰当的研究方法，考虑可能遇到的问题及相关对策等；注意引导学生分析活动中可能存在的安全隐患并提出解决措施。

探究计划会涉及到一系列的操作步骤，每个操作步骤都有一定的意义，教师在教学过程中不仅要让学生提出操作步骤，而且应让学生清楚每个操作步骤的意义，不能将制订计划形式化、表面化。

（四）收集证据

为了验证猜想假设是否合理，需要通过一定途径去寻找证据。

这些证据来自观察、调查、实验或其它途径，并且应是科学的、客观的。

学习收集证据，有利于培养学生求真务实、独立思考的科学态度和科学精神。

1．能力要求

要求学生能通过科学实验或者公共信息资源等收集证据，会使用基本的实验仪器，能进行基本的实验操作，能够进行调查研究、正确测量、如实记录数据等，知道重复并客观收集实验数据的意义，具有安全操作的意识。

2．教学建议

收集证据