基于学生探究力发展的小学科学三上年级教材结构剖析

基于学生探究力发展的小学科学三上年级教材结构剖析杭州市拱墅区教研室万嵩海科学教育一个至关重要的方面就是帮助儿童发展探索世界所需要的探究能力，使他们在寻求理解时能像科学家那样去思考。

在小学科学学习中，学生的探究能力大致可以包括：观察能力、实验能力、逻辑思维能力、记录整理能力、表达交流能力等。

其中逻辑思维能力包括：比较能力、分类能力、分析与综合能力、抽象与概括能力、推理能力、想象能力、创造能力等。

小学科学教材正是基于这样的考虑，建立了以学生科学素养形成为核心，以丰富的探究活动为媒介的学生探究能力发展的教材结构体系。

一、基于学生观察能力发展的三上年级教材结构剖析观察是科学探究的基础，它是人们在自然发生的条件下，通过感觉器官直接地或借助某些科学仪器，有目的、有计划地考察和描述客观对象的一种研究方法。

它不仅指看、摸、听、尝、嗅等活动，还意味着进行理解或从理性上去领会，它既包括信息的输入，又包括信息的初步加工过程。

它受到学生的兴趣、动机、意志等的影响。

随着儿童身心的发展和教材内容的增加，观察的要求在不断的上升、不断的提高、不断的发展。

其主要表现在：从感官直接观察向借助工具的间接观察发展；从定性观察向定量观察发展；从对事物的静态观察向对事物的变化进行观察发展；从对单个事物进行观察向对事物群体观察发展；从对事物的局部观察向对事物的整体观察发展；从对事物的外部特征观察向对事物的内部特征观察发展。

就三上年级学生而言，真正的观察能力训练才刚刚开始，因此对事物的观察活动主要是，对单个或少量的相对静态的事物进行定性的外部特征观察。

所以观察对象应具有以下特点：喜闻乐见、相对静止、结构简单、特征明显，比如教材涉及的树叶、蜗牛、蝗虫、蚂蚁、手、水以及纸、米饭、淀粉等。

下表列举三上年级教材中观察能力发展的教材结构，表格中“√”的位置靠左，表示要求较低，靠右则表示要求较高。

从表中获悉，本册教材多安排的是运用感官对单个静态物体进行外部显著特征进行定性的局部观察的活动。

而且我们可以发现教材的以下编排特点：1、从感官观察到借助工具观察的发展就感官直接观察来说，学生从《植物》单元的运用“视觉”对事物进行观察，到《动物》单元的“视觉+触觉”进行观察，再到《身体》单元的“视觉+触觉+听觉”进行观察，这样感官观察的技能逐步增加，在《运用感官》一课中加以提升，使学生初步掌握运用多种感官进行观察的方法。

在后续的《水》单元、《纸》单元、《米》单元中，综合运用感官对事物进行观察的技能进一步得到训练和运用，因此在本册教学结束时，学生应该能够有意识地、积极主动地运用感官对事物进行全面观察。

就运用工具进行观察而言，学生从《动物》单元的运用尺、放大镜等观察工具进行直接观察，到《水》单元的借助其他器物对事物进行间接观察，从间接观察获得的信息中推断出事物的特性，到最后的《淀粉的观察》中学生初步尝试了运用实验的方法对事物进行间接观察，学生在使用工具进行观察方面得到了初步的发展。

就感官观察到借助工具观察的教材编排结构看，本册教材在一开始仅安排了最浅层的感官观察，随后渗透了简单的工具观察，接着对感官观察的要求进一步提高，最后运用工具观察的要求也加强了。

这样的编排结构具有显著的层次性和递进性，也完全符合技能训练的逻辑性。

2、从定性观察到定量观察的发展就定性观察而言，本册教材在《植物》单元主要是教师指导下的学生对给定的若干个事物特性进行观察，到《动物》单元，这些给定的事物特性增多了，但大多也是教师指导下的。

随着感官观察力的提高，学生在随后的《水》、《纸》等单元中，被观察的事物特性显著增多，而学生也逐步脱离的教师的指导，以合作或独立的形式进行自主观察。

就定量观察来说，本册教材所安排的活动并不多，并且大多是在对事物的定性观察进行到一定阶段，学生有了丰富经验以后进行的。

而且综观教材的定量观察活动，都是以简单的测量活动为主。

就定性观察到定量观察的教材编排结构看，定量观察是建立在一定的定性观察基础上，这一方面是为了激发学生的观察兴趣，另一方面也是促进学生能更细致地从事观察活动。

3、从静态观察到动态观察的发展本册教材的编排结构以静态事物观察为主，在前几个单元中，由于观察的项目相对少一些，因此要求也就低一些。

而当学生的感官观察能力和定性观察能力提高后，教材在后两个单元中，对静态事物观察的要求也相对提高，学生需要自主地完成静态观察活动。

．对于动态观察，教材在第二单元出现了对小动物的行为和运动进行观察，到最后的三个单元时，教材出现了对事物的变化过程进行观察。

从比较明显的行为观察到相对细微的变化观察，学生开始了更为细致而深入的观察活动。

4、从单体观察到多体观察的发展单体观察的主要目的是为了发现个别事物的特征，而多体或群体观察的目的常常是为了发现个别事物之间的内在联系。

在多体观察或群体观察中，更多的要运用比较、综合、归纳等思维方式。

因此教材在编排结构中努力要实现从单体观察到多体或群体观察的递进。

在《植物》单元中，随着对各种叶的个体观察，学生们积累了较为丰富的关于叶的经验，因此在《一片完整的叶》的教学中，学生充分地对多种植物的叶进行比较，从而获得对叶的结构和特性的完整认识。

然而在本册教材中，对多个事物的观察仅仅要求学生发现其显著的差异和共性，形成对某一概念的初步认识，而不涉及概念的学习。

5、从局部观察到整体观察的发展整体观察通常先观察事物的总体特征和主要结构，再观察每个结构中的总体特征和结构，这样逐渐递进，以获得对事物的较深入的认识。

局部观察可获得对事物细节特征的认识，观察范围的不同，对局部观察的要求也不同，因此局部观察是一个相对的概念。

总体上说，整体观察是一种观察的策略，而局部观察则是观察的手段，所以整体观察必须建立在局部观察的基础上。

本册教材中，在《植物》单元中，局部观察的范围是教师给定的，观察的内容也是零散的。

从《动物》单元开始，局部观察的内容逐渐被有序的组织在一起，要求学生按照一定的次序进行观察。

到《纸》单元以后，观察内容和观察方法均需要学生自己去有序组织。

对于整体观察，教材的编排结构是先由教师指导再逐渐转为由学生自行观察，而观察的内容也由简单的整体观察，如《植物》单元的叶外型的简单构造，过渡到比较完整的整体观察，如《人体》单元的人体外型的简单构造及细节特征观察，到《米》单元的学生自主的整体观察。

6、从外部观察到内部观察的发展外部观察可获得事物外显特征，而内部观察则获得事物内部特征。

本册教材中绝大多数的观察是外部特征的观察。

在《观察身体》一课中，内部观察活动也是以事物外显特征来推断其内部的某种特征，如心跳的观察。

到《米》单元，真正的内部观察活动才初现端倪，这种内部观察活动需要学生运用从外到里的顺序，采用解剖的手段，依次对事物的外部特征、内部特征、再内部的特征……进行有序观察。

二、基于学生实验能力发展的三上年级教材结构剖析实验是科学探究的主要手段，是指学生在教师的指导下，使用仪器设备自己动手进行操作的学习活动。

让学生通过自己动手实验，可培养学生的动手能力和提高思维素质，同时从小培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，并能激发学生学习的主动性和积极性。

三年级学生实验力的发展主要表现在：从游戏性实验向规范实验发展；从单一性实验向多过程实验发展；从模仿性实验向设计简单实验发展；从定性实验向定量实验发展；从验证性实验向探索性实验发展。

下表列举三上年级教材中实验能力发展的教材结构，表格中“√”的位置靠左，表示要求较低，靠右则表示要求较高。

．从表中获悉，本册教材安排的实验比较少，而且多数的属于观察实验。

这是由于实验活动需要综合性的能力，包括使用和操作器材的能力、对实验技能的掌握、对实验原理的理解和设计实验的能力以及一定的思维能力，而三年级学生显然还不具备这些综合能力。

1、从游戏性实验到规范性实验的发展《动物》单元中有关蜗牛食物和蚂蚁运动方向的实验，纯属一种游戏性很强的实验。

随着学生观察力、科学学习品质的提升，他们开始不再满足于那些游戏性的实验，因此他们期望进行一些比较规范的实验。

在《纸》单元中，学生研究纸的用途时，需要他们对纸的大小、实验器材和方法的选择要有一定的考虑，其中蕴涵着“控制变量”实验的策略。

2、从单一性实验到多过程实验的发展多过程实验是研究影响事物发生、发展、结果的诸多因素，以获得对事物变化的深刻认识的综合性实验。

在多过程实验中，由于直接影响实验现象或结果的因素有多个，因此必须依次控制其中的一些因素，以便获得某一因素对过程或结果的影响。

教材所编排的这些实验，都不是多过程实验，它们都属于对事物某一特性进行结果研究的单一实验。

在《动物》单元中，教材提供了一或两项定性实验项目，而在《不同用途的纸》一课中，则安排了三项及以上的定性实验项目。

这些单一的实验将通过后期合成后形成多过程实验，因此可以这样说，本册教材中的单一实验为今后的多过程实验奠定了基础。

3、从模仿性实验到设计性实验的发展在《蜗牛》《蚂蚁》两课中，教材提供了比较详细的实验方法，学生可以根据教材的提示了解到整个实验应该怎样去操作，模仿性地完成实验过程。

而在《不同用途的纸》中，教材仅仅提供了实验的某个主题及操作的大致思路，而具体地怎样去完成实验却需要学生自行研讨和设计，这种编排结构更大程度地激发了学生思维的创造性，为学生经历真正意义上的探究做准备。

4、从验证性实验到探索性实验的发展验证性实验即是在科学研究中，对某些研究形成了一定的认识或假说，也可能会产生不同的认识或几种假说，而验证性实验就是去验证其认识或假说的正确与否，或判决何种认识或假说是正确的。

探索性实验即是研究者对研究对象的属性、规律、相互联系等情况处于无知或知之无多的情况下，设计实验，并通过实验去探索、了解而成知或知之更多。

本册教材中提供的实验可以看作是验证性实验，比如“蜗牛选择怎样的食物”的探究活动，学生在实验前已经可以根据他们的经验判断出蜗牛吃青菜或苹果，实验的目的是为了验证他们的经验是否正确。

在《各种各样的纸》中，学生也对不同的纸的吸水性、坚韧性有一定的认识，并且这种认识是一致的，实验的目的．也是为更明确的建构这种认识。

所以我们将这种探究活动称为验证性实验。

然而，与传统的验证性实验不同的是，科学教材中的验证性实验是学生积极主动地经历了问题、假设、验证、结论等阶段，而不仅仅是被动地从事验证阶段的操作活动。

学生以探究的形式从事的这些验证性实验，为今后更深层次的探索性实验提供了保证。

三、基于学生思维能力发展的三上年级教材结构剖析逻辑思维能力是在头脑中经过抽象思维的过程，把感性材料加工处理、去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里、形成理性认识，并把理性认识运用于实际的能力。

逻辑思维能力是由许多更加具体的能力构成的，在小学科学教学中着重培养的是比较、分类、抽象概括、分析综合、推理等逻辑思维能力。