科学探索内容的研究
【摘要】从《科学探索者·电与磁》章节的科学探索内容入手，通过分析该教材科学探索内容的设置和安排，给出教材科学探索内容的特点，并讨论科学探究在初中理科课堂教学中的应用。
【关键词】《科学探索者》 科学探究 教材
【中图分类号】G42【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）04-0190-02
我国义务教育阶段《科学》课程分为两个部分，1-6年级《科学》（原为小学《自然》）和7-9年级《科学》。但作为一个人成长过程中受学校教育的程度看，小学和初中又该看成一个整体。因此，对于小学和初中来说，在课程设置和安排上，必须是统一的、连贯的。而我国在2011年修订、出版的新的义务教育阶段课程标准，课程和教学以一个整体考虑的。所以，研究中小学相关课程和教学的衔接问题对我国义务教育阶段的教育和课程改革有着重要的意义。
目前我国的教材建设、学科教学实施仍处于摸索探讨阶段，研究国外教材建设的一些成功经验将有助于我们提高认识。本文选择美国具有代表性的研究性教材《科学探索者·电与磁》（以下简称《电与磁》）中与物理学科相关的科学探索内容进行研究。
“科学探索者”系列教材是美国最权威的研究性学习教材，全套共15册，由浙江教育出版社出版发行。《电与磁》是该系列教材的其中一本。
1.《电与磁》的教材内容
该书内容分四章，分别为磁与电磁学、电荷与电流、电和磁做功、电子学。每章又分别有四节。全书在立足电磁学的基本概念和基本规律的基础上，通过科学探索等系列活动，强调实践能力的培养，注重科学与环境、社会和人文精神之间的结合，体现了现代教育教学理念。
该书的参考资料和附录具体介绍了科学探索的步骤和实验室的相关事宜，其中科学探索的内容更是设计的细致、完整，主要包括学科探索和跨学科探索。其中学科探索又包括贯穿整章的每章课题、课前思考和探索的探索、增进技能的专业技能训练、巩固与强化基础概念的“试一试”、强化技能探索的“技能实验室”、应用科学知识的“生活实验室”。而跨学科探索则主要涉及科学与历史、科学与社会和链接等内容。
2.章节科学探索内容及特点分析
该教材的编写突出了探索性学习，每个章节科学探索内容的安排很好地体现了对学生科学探索能力及自主学习习惯的培养，且在科学探索的过程中，学生逐步建立概念，掌握概念间的规律，并将所学知识由理论向实际应用转化，同时结合生活，从生活中引入，又为生活所用，充分提高学生学习科学的兴趣，培养进行科学研究的能力，真正做到学以致用。
2.1探索的数量多
每章节的探索内容在数量上要比国内相关教材都多。从第一章至第四章每章分别设有13个探索内容，全书共52个。表1给出《电与磁》各章节科学探索内容的具体安排。
表1 《电与磁》各章节科学探索内容的具体安排
2.2分类合理、结构清晰
《电与磁》教材的科学探索分布均衡。每章都有一个贯穿整章的探索内容，章内每节内容又分别有一个以问题形式提出的探索内容，用来引入课题，引起学生的思考探索，从而引进新课教学。每章有二到三个专业技能训练，分别对观察、测量、总结、计算等具体技能进行专项练习。“试一试”内容通常一章有一至两个，这类探索活动有助于概念的进一步学习。“技能实验室”和“生活实验室”两部分共有八个探索内容，每章均为两个。至于跨学科的探索内容，基本每章都有涉及。另外，在每章的复习题中，也有涉及相关的探索内容。
2.3探索活动难易适中
作为探究内容，安排的太难或太易，都会直接影响学生的探究结果，也会影响学生对科学课程的学习兴趣。长期太易或太难，都会使该课程失去吸引力，并导致学生对该课程产生厌恶或是反感情绪。《电与磁》教材很好地避开了这一点，它在安排探索活动时，避开一些显而易见的问题，而是以学生已有的知识为起点，做稍加深入和改进，从而考察学生对所学知识间的相互联系，同时在旧知识的运用过程中产生认知冲突，然后开展相关探索，通过对探索的现象观察，引发学生进一步思考和猜想，提出问题，进入新课学习。这种设计一开始就引起了学生的求知欲，对后面的教与学有很大的促进作用。
2.4探索内容涉及面广
该教材对探索活动内容的安排，更是丰富多彩。包括：①对物体本质属性的探索，如第一章第一节开篇就设置一个探索活动：磁体都有什么共性，要求学生通过观察条形磁体和马蹄形磁体吸附回形针的数量及磁体吸附的部位，通过画出每块磁体上吸附回形针的部位和数量之间的关系图，进而通过思考“每块磁体的什么部位吸附回形针数量最多？这两块磁体有什么相同点？”这两个问题来得出磁体的共性。②对物理现象的再现和观察，如第二章第一节“试一试”中关于电火花的活动，其目的就是让学生通过动手来再现闪电现象。③简易实验仪器的制作，如在学完第三章第一节“电、磁和运动”后，就要求学生运用所学知识自己动手做电动机模型。④抽象物理过程的模拟显现，如在第二章第二节“电路的测量”中，就用水管来模拟电流和电压。
2.5建模频繁出现
所谓建模，就是建立模型。从建模的途径看，可分为两种：一是将抽象事物具体化，比如用磁感线来模拟磁场；二是具体物体抽象化，比如说质点。在建模的过程中，我们可以将复杂难懂的物理现象或规律转化为简洁易懂的事物，这样有利于学生的学习和掌握。建模很重要的原则就是，模型和原始事物之间要具有相似性，且建立模型后要使问题更加的直观、简单。
《电与磁》教材就很好地利用了建模过程来帮助学生学习和体会复杂而抽象的电学知识。例如，第二章第二节“电路的测量”中，用水流来模拟电流，用水管代替导线，用水管两头的高低差导致水流的快慢问题来模拟电势的高低和电流快慢的问题，用水流过短而粗的水管比流过长而细的水管容易来类比电子更容易流过短而粗的导线。这样，就使得原本难以看到的电路电流现象转变为比较常见的水流现象，有利于学生的理解和掌握。
3.总结
国外教材的分析研究，对我国的教材建设有着积极的意义，也有助于教师进一步加深理解课程改革的基本理念，有利于通过实际教学提高学生的科学素养，培养学生的综合能力。《电与磁》教材整体设计理念先进，内容安排丰富而有条理，读来耐人思考，特别是科学探索活动在培养学生各种能力方面，值得国内教师自习研究。它的编排，对我国教学内容的修改也提供了很好的借鉴和学习。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.科学（7-9年级）课程标准（实验稿）[S].北京：北京师范大学出版社，2001.
[2]（美）帕迪利亚（Padilla，M.J.）主编；王耀村，应必锋译.科学探索者·电与磁[M].杭州：浙江教育出版社，2003.2.
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