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本文整理自清华大学航天航空学院教授，中国力学学会科学普及工作委员会主任，义务教育科学课程标准（2022年版）修订组成员高云峰在“2024中小学科学教育与创新人才培养教育论坛”上的讲座。


教育要激发学生的兴趣与思考


关于培养学生的兴趣爱好，孔子说：知之者不如好之者，好之者不如乐之者。爱因斯坦说：提出一个问题往往比解决一个问题更重要...需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。

科学教育提倡探究实践，即科学探究和工程实践，希望学生能够像科学家一样思考，像工程师一样实践，来解决问题。

那么我们怎样培养学生的兴趣，让学生学会一种处理问题的模式？


中小学生的天性至少有两个，一个是喜欢提问，一个是喜欢玩耍。


探究实践是符合孩子天性的科学教育方式，这种教育方式不再是强调知识，而是强调探索。不是所有答案全部从书上找到，对于那些没有答案的问题，我们教给孩子科学探究和工程实践后，孩子们可以自己分析解决问题，可以自己去研究获得答案，这个非常重要。

前段时间我在母校南昌二中，给学生们做了一次报告，介绍我是如何实现我的梦想的。

我小时候兴趣比较广泛，喜欢写日记，除课堂学习之外，自己设计了很多有趣的实验，我想今天我之所以能够有机会做科普宣传、写书、自己做实验室、参与课标制定等等，都和当年的兴趣爱好有关。





我从小喜欢科学、科幻，总梦想长大后成为科学家。在初中一年级的日记中，记载了当时的幻想。我在日记里面写道：“...制造出超光速的宇宙飞箭，向银河系出发...创造出了和我们一样的复制品——有生命的机器人...把整个宇宙都征服了。”这是40多年前的日记，那时候家中连电视都没有。

我小时候对航模很感兴趣，高二时参加了航模小组，至今印象深刻：自己制作飞身、机翼、在广场放飞木质飞机、为比赛加班至凌晨四点、参加市级比赛获奖、去庐山参加夏令营活动。

在航模组我自己做各种实验，提出好多问题，自己解决问题，并尝试把自己所学的一些知识运用起来解释某些现象。参加航模组培养了我的动手能力和不怕挫折的坚韧精神。

直到今天我在清华也跟学生说：你学了那么多知识，你要学会用你所学知识，解释你身边的很多现象，能够回去跟你父母说一说你到底学了什么，不要讲那么多高深的理论。

分享这些案例想告诉大家，
孩子天生就有梦想，天生就有提出各种天马行空的想法和问题的能力，这些想法培养了想象力，是创意的源泉，只不过传统教育压制了这种能力。但是我们现在意识到，要把学生天马行空的想法有意识地激发出来，然后在实践中再加以训练。



科学教育中的探究实践


科学并不是简单地揭示自然规律，更重要的是找到研究自然规律的方法。在科学教育中，把知识本身作为目的（注重知识），是我们以前的教育方法。


把知识作为工具和手段，把掌握科学方法作为主要目的（注重能力），从这个意义上说，科学不仅是一个知识体系，更是一个探究过程。
在这方面我自己有很多体会，你要问我很多知识，我也忘记了，但这个不重要，重要的是我遇到新的问题，能想办法解决，知道怎么处理。

大家看科学课标就会发现特别强调探究实践，从知识传授要转向能力培养。在义务教育科学课程标准（2022版）中，“探究”一词出现了352次，“实践”一词出现了146次，“探究实践”一词出现35次。由此看出科学课标对探究实践特别重视，在课程理念、课程目标、课程内容中都多次出现。


探究实践的本质


探究实践的本质是，教师不是把全部现成的科学知识的结论告诉学生，而是有针对性地指导学生，通过学习、实践、体验等过程，让学生自主地发现问题、探究问题、获得结论。它提倡学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息能力、获得新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。

从这个意义上说：学生的探究实践是一种知识的再生产过程。——既是对科学家的科学探究的模仿，因而是一个典型化、简约化的科学探究活动，是一个从未知到已知的探究、发现的过程；又是对工程师的工程实践的模仿，因而要经历简单的设计、优化和物化过程，是一种从无到有的创造过程。


初步的探究实践所涉及的方法和能力


对于学生来说，我们培养他们的初步的探究实践需要涉及到一些方法和能力。

包括掌握观察、实验、测量、推理、解释等基本的科学方法；形成科学探究的意识，理解科学探究是探索和了解自然、获得科学知识、解决科学问题的主要途径，理解科学探究涉及提出问题、作出假设、制定计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价等要素，具有初步的科学探究能力；

理解技术与工程涉及明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等要素,具有初步的技术与工程实践能力；

能根据自身特点制订合理的学习计划，监控学习过程，反思学习过程与结果，具有初步的自主学习能力。


探究实践的本质和特点


接下来我们看一下，探究实践的本质和特点。

学生的探究实践是一种知识的再生产过程。通过学习、实践、体验等过程，让学生自主地发现问题、探究问题、获得结论。

主要有以下特点：


1、探究学习以科学问题为中心


科学探究活动从问题开始的，发现问题和提出问题是探究学习的开端。没有问题，就不可能有探究。以问题为核心，围绕科学的并能激发学生思维的问题展开学习，是科学探究学习的最重要的特征。


2、探究问题要有趣味性，激发学生自主参与


科学探究实践应该有趣味性，这样才能容易激发和培养学生的探究兴趣，使学生积极主动地参与到探究活动中，并引导学生进行大胆地探索和深刻地思考。


3、探究活动重视合作与交流


在探究活动中，由于每个学生的生活背景、知识经验、心理特点不同，思考问题的方式也有可能不同，他们对同一问题的认识角度和认识水平存在差异。这就需要学习者之间不断地交流与讨论，使不同的思维火花在激烈的碰撞中启迪自己的思维，拓展自己的视野。


4、探究活动重视收集资料、重视分析、归纳、总结


科学结论的形成，需要相当数量的实证数据，然而这些数据是局部的、片断的、零散的，其本身并不能直接明了地体现事物间的相互关系、现象与本质间的联系。事物的本质和规律总是隐藏在事物的内部和深处，需要对在探究过程中所获取的数据进行加工整理、筛选归类、分析综合、总结归纳、抽象概括，从而获得结论。这一过程类似警察破案，开始发现了一些零散线索，但总是难以串起来；通过各种方法手段，一旦让这些零散线索成为有机的整体，案件也就告破了。

我们要让学生注意不仅是动手参与做一些实验，还要把实验中背后的一些实质尽量地挖掘出来，即使有各种原因挖掘不出来但是要让他有这个意识。我们在未来的教育培养中，老师不要把所有东西全部讲给学生，老师不仅会很累，还会让学生思维固化，我们给学生讲一小部分，让学生自己去探究，那么学生自己会有很多的收获启发。






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编辑丨智库君

文字整理丨郭佳琪

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