科學實踐的一次有益嘗試

過去的五年，我們海淀區各個學科的教研員帶領廣大骨干教師研發了各個學科的《學業標準與教學指導》，做這件事的時候，我們就在思考標準應該有哪些維度？對于科學學科，我們最初的思考就是科學實踐、科學概念、科學態度。

我們從2011年開始做這項工作，為什么一開始就用科學實踐代替科學探究呢？我們當時的想法非常樸素，認為科學探究不足以概括所有的活動，所以就想用一個更具有統攝性的詞來替代它，所以確定了科學實踐、科學概念、科學態度這三個維度。我們的基本想法就是用科學實踐指導學生掌握一些最基本最核心的科學概念，同時發展學生的科學態度。在學業標準里，我們把科學實踐分為兩個維度，一個是科學探究，一個是技術設計，這也是廣泛學習很多資料以后得到的啟示，同時也借鑒了《教作為探究的科學》一書中提到的關于實踐的描述。美國新一代科學課程標準把科學實踐描述為8種類型或者說8個部分，這8個部分在《不一樣的電路連接》一課教學里都有所體現。

一是課堂的問題情境是一個真實的情境。孩子身邊的霓虹燈、漂亮的夜景出現了問題，尤其是看到教學課件中第二張幻燈片的時候，我們區備課的老師當時都笑了。在這樣一個玩笑式的生活場景當中，把一個科學現象引導成一個可以探究的科學問題，從現象“霓虹燈出故障了”，到問題“電路連接的什么地方出問題了”，再到“我要解決這個問題困難點在哪兒？我得檢測。”因此，這堂課的難點是檢測。這就是科學實踐的第一部分：提出問題和明確需要解決的難題。

二是體現了設計和實施調查研究。從2個接線柱的檢測到3個到4個，要檢測幾次？前兩個步驟很簡單，沒有讓學生動手做，到第四個比較復雜了，就放手讓學生自己去探究，自己去檢測。在這里設計并實施了一個系統性調查，利用數學和計算方法可以做出對物理系統的檢測，對此預測予以測試，這個測試的過程體現了有序性。這部分很多老師聽了覺得像數學課，其實這個環節體現了一點數學公式的推導過程，老師提供一種方法，學生恍然大悟：原來這里面有這樣的規律。

三是體現了建構和解釋。學生做完了4個接線柱的實驗后，他們匯報哪里是通路，哪里是斷路，預想里面的連接是什么。這時候出現了兩種不同的預測，檢測結果不同，推測結果也不同，然后打開暗盒看看實際是怎么連接的。這個過程讓學生認識到對同一現象有多種不同的解釋，學生需要把一系列對現象的推理聯系起來，產生一個基于證據的因果鏈，其中包含對不同觀點的仔細比較、評估和達成一致。

這堂課我們主要體現的是科學與工程學的結合。所謂科學就是提出關于自然界的問題，并用基于實證的解釋的方式給出答案。而工程學是明確有關人類需求和愿望的問題，并以新產品和新工藝的形式給出解決方案，科學與工程學是平行互補的，它們是相互交織的。這節課涉及的科學知識有電荷、電流、電路、通路、短路、斷路，工程技術主要體現在運用電學知識來排除霓虹燈的故障和解釋教室中照明電路的連接方式。

盡管美國新一代科學課程標準把科學與工程實踐總結成8個類型，但無論怎么劃分，我們都應該關注科學活動中核心概念背后的推理過程、對概念的論述和運用，將思考、探究和論證緊密地結合在一起。這堂課我認為比較好的有兩點：一個是綜合的、實踐性活動的設計；二是能夠把生活中比較復雜的問題切分成幾個有梯度的、難度適當的問題。