开展科学小课题研究培养学生的科学素养

史向南

摘 要：开展科学小课题研究主要的目标有提升学生的创造性思维、提高学生的人际交往能力与表达能力、帮助学生了解科学研究的一般方法和规律、培养学生的合作意识。开展科学小课题研究的策略包括引导学生提出问题、指导学生设计研究方案、成立研究小组、诱导理论假设、探究发现、开展结果分析等。开展科学小课题研究可以获得的成效包括、突破了学生科学研究的时空局限、培养了学生的合作意识、培养了学生的科学精神与创新能力等继而成为培养学生科学素养的有效途径之一。

关键词：科学小课题 学生 科学素养

现阶段中学生的教育教学模式仍然以“理论知识”教育为主，然而随着社会与科技的发展，教育领域逐渐认识到这种教育模式必须逐渐地转移到“综合素养”的培养上来。新课标也强调了科学课程应该注重向学生提供充分的科学探究机会^[1]。通过这样的方式促使学生能够体验科学学习的快乐、获取科学知识的同时增长科学探究能力，最终形成“尊重事实”、“善于质疑”的科学态度。本文以开展科学小课题研究的目的作为切入点，分析了中学生科学小课题研究的策略以及培养学生科学素养的途径，其中贯穿了笔者组织的科学小课题案例，供各位教师共同讨论。

一、开展科学小课题研究的目标

科学小课题的研究目标具有多样性，其中主要的構成模块包括以下几个部分：

目标模块一：提升学生的创造性思维。实现方法：通过训练学生的发散性思维与探索精神，培养学生的学习主动性与求知欲。

目标模块二：提高学生的人际交往能力与表达能力。实现方法：通过培养学生多渠道的信息获取能力（人际交往、图书馆、互联网）等。

目标模块三：帮助学生了解科学研究的一般方法和规律。实现方法：训练学生进行基本的科学研究活动。

目标模块四：培养学生的合作意识。实现方法：通过启发学生的团队精神、采取小组合作的研究方案，提升学生自主活动能力、实践能力。

二、开展科学小课题研究的策略

1.引导学生提出问题

爱因斯坦强调“问题的提出”往往要比“问题的解决”更加重要。中学科学课程需要注重培养学生勇于质疑、用于提出问题的能力，才能更好地为培养学生的科学素养打下基础^[2]。我们要求每位学生依据自己的特长、爱好、生活中遇到的问题来提出问题并选择研究课题。

例如提出开展《探究某因子对斑马鱼的影响》课题时，不同小组的研究观点与视角都是不同的，诸如“过期药品”、“烟草浸出液”、“电池”、“除草剂”等因子对斑马鱼的影响。

选题是学生展示思维的过程，在课题的设置时无论是全新的课题还是已经研究过的课题都要强调研究本身的新颖性（例如新颖的研究视角、研究方法、研究观点等）^[3]。学生提出问题后我们需要注重通过教师引导学生们对课题研究进行可行性分析，帮助学生确定一个新颖、可行、适合其兴趣或特长的课题。

2.指导学生设计研究方案

科学研究是一种探究科学现象和规律的过程，该研究过程需要具有严密性^[4]。此处以《探究某种因子对水蚤心率的影响》这一课题为例。提出这一课题后教师应当启发学生进行研究方案设计。

例如开展科学小课题《安眠药对水蚤心率的影响》时，研究小组在老师的指导下设计出的研究方案如下：

①成立研究小组：由3名同学组成。

②资料调查：搜集安眠药定义、危害等资料调查。

③提出假设：安眠药浓度会对水蚤心率产生影响，服用安眠药可能会对人体产生危害。

④探究发现：进行控制变量研究，自标量为安眠药浓度、因变量为水蚤心率，设置了试验组A、B、C及对照组。

⑤得出结论：摄入定量安眠药对人体不会有太大危害。但不应擅自改变药量，过量服用存有风险等。

3.成立研究小组

研究小组的成立需要建立在学生自主选题的基础上，由学生自愿组成一个小课题研究合作小组。合作小组人数一般在3-6人左右，每个小组可以推选出一名组长来负责组员的研究分工、联络老师等工作。为了加强研究过程中的竞争性在分组时应做到“同组异质、异组同质”的原则^[4]。研究小组成立后要求组员共同讨论和拟定活动计划，包括课题名称、成员、研究现状、主要内容、可行性、创新点、实施步骤、分工等。

4.诱导理论假设

假设有当前所有证据不充分的意思。假设的本质是指对于可能获得检验的证据的一种尝试性的解释^[5]。假设要具有科学性，教师在诱导学生提出理论假设的时候要启发学生以科学和事实为基础。

例如学生发现果汁有不同的水果，还有鲜榨和隔夜的果汁的区别。根据水果的种类与榨汁的时间教师诱导学生形成“隔夜果汁与鲜榨果汁中维C的含量可能不同”、“不同种类果汁的维C含量可能不同”等假设，进一步可以组织学生进行《围绕果汁中维C含量的检测和对比》的科学小课题研究。

需要强调的是假设是一种具有尝试性的解释，教师需要启发学生假设必须是一个可以进行检验的陈述，这样的假设才可以进行检验并依据科学研究得到肯定或否定。

5.探究发现

该环节中教师需要特别注意学生的操作，及时处理学生反馈的信息，帮助学生开展符合认知规律的探究过程。

例如在开展《空气中微生物的检测》课题时，笔者引导学生进行了校园中不同区域空气中微生物情况检测的探究试验，在探究试验过程中引导学生做到的重点步骤有：

①科学取样：为保证取样的科学性应随机取样，本次课题取样范围包括图书馆、教室、厕所、食堂、体操房等。

②学会对照：对照是许多实验都需要遵循的重要原则，是一种在特殊条件下通过控制、干预研究对象进行的探索活动^[6]。在本次课题中可以将消毒后的检测结果、公共场所卫生标准等作为对照，通过对照试验可以鉴别研究对象的差异，从而得出“应当定期对教学环境进行消毒”等结论。