自主研究與科學素養的培養

朱思榮

摘要科學教育的總目標是培養具有科學素養的人。培養學生科學素養的主渠道是課堂，但課堂教學不應成為唯一途徑。教師在教學實踐中，如果能選取與學生的個性、能力相適應的課題，讓學生自主性地進行探究，可以讓學生學到許多課堂上學不到的東西。闡述了像科學家那樣自主研究，也是培養學生科學素養的一種重要途徑。

關鍵詞自主研究科學素養教學評價

中圖分類號G633.91

文獻標識碼B

科學教育的總目標是培養具有科學素養的人。富雷認為：“如果某人的知識賦予他一定程度的自主性(在自然和社會的制約面前自己作出決定的可能性)，某種交流的能力(找到‘表達的方式)，以及在遇到具體情況時具有一定程度的處理和承擔責任的能力，那么某個人就具有了科學素養”。作為培養學生科學素養的一種重要途徑，科學教育除應重視在教學中培養學生的探究能力外，還應重視學生的自主研究。

1自主研究是培養科學素養的重要途徑

科學課程正從注重科學知識的傳承和積累向注重科學態度的養成、科學本質的理解和科學探究能力的培養等方面轉變，提倡學生主動參與、樂于探究、勤于動手。在學生主動從事科學實驗和科學活動等探究學習過程中，體驗科學探究活動的過程和方法，不斷將新知識融入自己的認知結構中，并用所學的知識和技能去解釋生活、社會和自然中的現象，讓學生學會用科學知識去解決一些實際問題，發展初步的科學探究能力，切實提高學生的科學素養。由此可見，培養學生的科學素養比單純地傳授科學知識更為重要。在學術界，關于科學素養的理解，一直以來不同的學者持有不同的觀點，但基本上都包含以下四個要素：

(1)對科學技術的理解：如科學技術的性質、概念、原理、過程；

(2)對科學、技術、社會三者關系的理解；

(3)科學的精神和態度；

(4)運用科學技術解決日常生活及社會問題的能力，包括運用科學方法的能力，判斷和決策的能力，與他人合作交流的能力，自我補充和繼續學習的能力等。

這4個因素中，最后一個是要達到的結果，前三個是達到這一結果的必要條件。從這四個要素的表述中，可以得出結論，傳統的課堂教學是無法滿足培養學生科學素養的全面要求的。因此，讓學生在自主的實際情境中主動探究是科學教育的必然選擇。

自主研究的含義的理解是：選取與學生的個性、能力相適應的課題，讓學生自主性地進行探究的學習活動。通過這種活動，重要的是讓學生學到許多課堂上學不到的東西。

自主研究的目的是：

(1)提高學生對自然的興趣與美心，培養對未知事物的好奇心、探究心，謀求進一步的發展。

(2)培養解決問題的頑強意志與熱情，掌握科學探究的過程及解決問題的方法。

(3)充分發揮學生的個性與能力，培養學生對新問題的探究熱情與創新能力。

(4)學會收集、分析、歸納、整理資料，培養處理各科信息的能力。

(5)通過小組探究活動，加深對相互協作與責任的認識。

(6)培養正確記載研究過程與結果、撰寫研究報告的能力。

(7)鞏固、深化學習成果，培養綜合的學習能力。

通過以上對自主研究目的與科學素養4個要素的比較，不難看出自主研究在培養學生科學素養方面，具有一般課堂教學無法替代的先天優勢與功能。如學生在自主研究過程中，常常會創造出一些非常新奇的構想、實驗、或極具特色的觀察法。因此，他們更能體會到獲得成功時的喜悅。同時，自主研究活動往往會花較長的時間，會遇到各種預想不到的困難，這也是培養學生耐力和磨練意志的好方法。

2自主研究的選題原則

自主研究的內容非常廣泛，上至天文，下至地理，從動物至植物，從化學到物理等，愛選什么都行。而且學生的研究與成人是不同的，對學生來說，只要是學生自己從未見過、聽過、學過或接觸過的，不是模仿、抄襲別人的，都可以作為研究的課題。但有一條是必須遵守的，即一定要新，不能重復前人的研究，要有自己的獨立見解。

由于，我國目前的小學階段，學生幾乎未接受過科學探究能力的培養，因此初中階段自主研究的要求還不能太高，只能從簡單的開始，故在選取自主研究的內容時，應盡量與當時的教學內容相關，選取以下內容比較合適。

(1)能拓展教材學習內容的：如天空和大海為什么是藍色的；肥皂泡、油膜的色彩是如何形成的；植物的無土栽培等。

(2)能把定性改為定量的：如葉片淀粉生成與日照時間的關系研究調查；植物細胞失水率與外界溶液濃度的關系等。

(3)能擴大野外實習視野的：如校園動植物的分布調查；學校周圍地區的地質狀況調查等。

(4)能稍許改進實驗方法的：如檢查氣密性方法的改進；驗證分子間存在空隙實驗的改進；觀察細胞質流動的材料的選擇等。

(5)從日常生活中選取難度適中的：如食品包裝袋中干燥劑、脫氧劑的種類與作用；收集與天氣有關的諺語親自進行解釋等。

3自主研究的指導策略

自主研究活動由于需要較長的時間，往往會在假期里進行，所以師生接觸的機會較少。而且并非所有的實驗都能得到預期的成果，如果學生在研究過程中遇到太多困難，不但會降低興趣；而且會把有趣的研究變成一種沉重的心理負擔，甚至討厭科學。因此，在學生開展自主研究之前，教師進行適當的指導是非常必要的，同時，要注意自主研究的指導策略。

3.1事前指導

(1)讓學生認清自主研究的意義。

如果學生對自主研究產生“只是為了交作業”或，“老師最怕學生閑著沒事干”的念頭，就會對自主研究產生反感，或采取消極的態度，所以，為了激發學生的好奇心，提高研究興趣，教師應向學生講清研究活動的意義。這些意義包括：通過研究活動可以拓展知識，幫助學習，培養能力，掌握方法和體驗成功等方面。

(2)提高學生的研究興趣。

教師應盡量動員不喜歡科學的學生參加自主研究，并在研究過程中培養他們的興趣，建立起對科學的情感。為了達到這個目標，教師可以有意地創造各種機會引導學生參加自主研究，如開展科學史教育，介紹科學家的生平事跡，創設友好情境等。這樣可以漸漸地消除學生對科學研究的畏懼心理，提高這些學生的興趣，甚至可能把自主研究當成自己的一項愛好。

(3)提供參考資料。

教師應該提供資料供學生參考。這種資料應該是攜帶方便，學生可隨時取用的。資料要列明：選定研究題目的著眼點，研究活動展開的順序等項目。必要時不妨加些插圖，增加學生閱讀的欲望。

3.2課題選擇的指導

怎樣選擇研究課題，是學生進入自主研究的第一道難關，是自主研究成敗的關鍵。此時，教師的指導對于初次參加研究活動的學生顯得尤其重要。教師可以從以下幾個方面指導。

(1)讓學生參考他人的實驗報告。

教師可以把已完成研究的學生實驗報告，簡單地歸納出其實驗設計與過程讓學生參考，也可以將實驗報告的內容整理成一張課題清單讓學生從中選擇。也可讓學生自由發表他想知道或研究的問題，再歸納成表，供學生參考。

(2)從平時的活動中尋找課題。

教師可利用趣味游戲、野外實習、參觀訪問等活動讓學生找到研究的課題，學生也可通過看電視、報紙、書刊雜志、上網查找等娛樂活動找到所要研究的題目。

(3)研究題目要難度適當，量力而行。

在自主研究選題過程中，教師應引導學生選擇有科學價值的、自己熟悉的、大小、難度適當的課題。即便較大的題、目，也要分成小題目，從小題目一步步做起，逐步積累，即大處著眼，小處著手。否則，研究就會因為難度太大而無法進行，更別談獲得成功了。

3.3研究方法的指導

在自主研究的過程中，應以學生平常學過的實驗或觀察方法為基礎，同時，要熱情鼓勵學生提出的新奇方法，允許他們用嘗試錯誤的方式進行探究活動。

(1)要自己準備實驗器材。

自主研究與學生實驗的一個不同特點就是要學生自己想辦法解決要用的器材。學生在進行探究活動中，必須花時間思考實驗所用的方法，或者自己動手制作一些簡單的器具。

(2)控制好觀察與實驗中的可變因素。

在學生自主研究活動中，教師應反復強調控制可變因素的重要性。倘若做實驗時，教師不能有效地控制可變因素，不管學生如何認真，都不會得到正確的結果。

(3)實驗結果的記錄要完整。

在研究活動過程中，教師除了要求學生盡量用數字表示實驗結果外，更要強調記錄的數據要詳實，不可隨意任意涂改。整潔、明晰、據實的表達是一份完善實驗報告的必要條件。

(4)預防發生危險。

在自主研究前，教師必須十分強調安全教育，如要求學生在使用危險藥品、物品時，要把每次的用量記錄下來用完后必須把物品放回原處等。

3.4論文寫作的指導

平心而論，要從未寫過小論文的初中學生把研究活動的過程與結果，整理、歸納、寫成研究報告或論文，是件不容易的事。所以教師不必一開始就硬性規定學生照某一格式寫報告，應有彈性。當然，在整理和，修改階段，教師應該讓學生知道正式的寫作格式，并按要求撰寫。可以提供這種研究報告或論文的寫作格式：題目；引言；正文；結論；參考文獻。教師還應以若干篇范文為例，向學生詳細說明各部分的具體要求。

3.5其他注意事項

(1)開始時是以教師為中心幫助學生進行課題的選擇、制訂研究計劃以及開展研究活動，以后漸漸地向學生自主開展課題研究過渡。

(2)在適當的時候，教師提供中間發表的機會，在確認進展的同時，學生間可進行相互交流。

(3)教師指導數據記載、圖表整理，給學生提出各種建議。

(4)教師引導學生盡可能地進行詳細的記錄，以便以后作為反省和發展的線索。

研究結束后，要求學生提供成果發表、交流的機會。

4自主研究的評價

運用合理的評價手段，可以及時地從自主研究活動的全過程得到信息反饋，調節、控制整個研究過程，使之朝著預期的教育目標發展。自主研究活動的主要目標和重點在于思維力和態度的形成上，因此它的評價重點應放在科學思維力與科學態度的評價上。

4.1評價內容

(1)學生掌握科學過程與技能的評價。

明確科學探究或實驗過程的背景；

給出科學探究或實驗過程中每個步驟的理由；

能夠可靠地、有效地實施過程；

辨認正確與不正確的過程；

給出新的過程或擴展、修改后的過程；

正確評價科學探究或實驗過程中科學基礎知識的作用。

(2)學生科學思維力的評價。

發現問題，提出問題；

應用條件，解決問題；

解釋結果；

嘗試可選擇地解決問題方法時的靈活性；

捕捉自然信息，根據提供的信息理出線索，找出處理問題的方法；

動手操作，完成預定的實驗或考察方案。

(3)學生科學態度的評價。

完成作業、測驗、實驗等任務時的堅持不懈的意志；

對自然科學的興趣、好奇心和探索精神；

形成正確的對自然界事物的行為傾向；

對社會生活實踐中自然科學問題的評價。

4.2評價方法

(1)實驗活動評價。

實驗活動在科學教學中占很大比例，自主研究多數以實驗探究為主，因此它的評價不但會影響學生研究的興趣，同時也關系著整個自主研究教學的成敗。

目標應放在培養“科學過程技能”上，不可只注意實驗結果的正確性；

評價分三個階段：實驗前一以學生的“準備”為評價重點；實驗中——著重學生的實驗操作能力；實驗后——重視學生的討論及結果報告。

(2)自我評價。

即讓學生自己評價自己的研究。

在自我學習、自我檢查、自我評價的教學活動中，可發現研究中的困難；

肯定自我學習，安排學習過程，建立自信心的教學；

可兼作評價學習的參考指標。

(3)相互評價。

學生之間相互評價也是發現學習問題、互相吸取經驗的學習方式之一。

自主研究活動由于選題的自主性強，而更貼近學生的現實生活，更有利于激發學習興趣；由于過程的真實性更接近科學家的研究工作，更能反映學生對科學過程與技能的掌握情況，以及學生所具有的科學思維力；由于完成任務的復雜性和挑戰性，更能鍛煉學生的意志力，體現學生的科學態度。因此，自主研究活動與課堂教學在培養學生科學素養方面，應該相輔相承，取長補短，共同發揮其重要的作用。初中階段生物學教學中，教師應適當地引導學生開展自主研究，同時給予充分指導與幫助，并進行及時而積極的評價，讓科學教育能實現培養科學素養的科學教育總目標。