一、什么是科学和科学素养
◆(梁玲女士的讲话，下同)：美国现在非常热的是建构主义，所谓建构主义，学生是学习的主体，学生对自己的学习要负责任，老师只是像教练或像导游，起指导性作用。
我们在这里讲科学教育，第一个问题就是什么是科学，从科学教育的角度讲，什么是科学呢？我们现在不是讲要提高科学素养吗？这就是科学教育的目的，在课程标准中，就是培养有科学素养的公民。什么是科学素养，含义是什么？比如说我们都是小学老师，你要教科学，应该教些什么？你认为什么是重要的？我想给大家每个人一分钟，写一下科学教育应该教什么东西？
▼(学员，下同)：我们认为对学生进行科学教育，一方面要让学生了解一些最基本的科学知识和技能，同时更重要的是让他们通过科学教育，不断地发现生活当中的一些问题，提出问题，并且通过自己开动脑筋或实验，来解决这些问题，能辩证地看待自然世界和生活。我们是这样理解的。
◆：非常好，大家还有没有不同意见？还有什么补充？
▼：我觉得应当是教小孩子科学方法和进行素质教育。首先要教小孩子认识事物，因为孩子的脑子里是一片空白，他对客观事物的认识是一点一滴积累的，认识事物就是探究事物，那么在他探究事物的过程中，他就要去提出疑问，去研究它，去解决它，然后在他有限的知识基础上去发展他的能力，在这样一个过程中，就培养了孩子们一些良好的科学习惯，比如说认真、细致、与人合作的态度等。
◆：好，谢谢！
▼：刚才那位老师说学生是一片空白，这个我们不同意。我们觉得学生都有他自己的经验，不管他的经验在我们眼里看起来怎么样，但他肯定是有经验的。还有，我们觉得科学教育教给他一种科学态度、科学精神，还有科学探究的一些方法，非常重要。
◆：非常好！科学态度、科学方法、科学精神这个正是我们的科学教育。
我补充一下，我(从美国)过来时，特意带了汉语词典来，现代汉语词典上对科学的定义是：科学是反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。这样定义是不全面的，对不对？科学家呢，科学家是从事科学工作有一定成就的人。但是美国的科学教育认为，每个小孩都是科学家，孩子生来就带有好奇心，他想去探索、去研究，只不过研究方法上不如科学家那么系统，而且不一定要有成就。每个人都可能是科学家，只要你把一些基本的技能应用到你的生活当中去。
关于科学的本质，现在有甲乙两方观点：
甲：科学知识是对客观世界的一个真实的反映。
科学模型是对客观现实的一个直接的反映。
科学家在进行科学观察以及实验的过程当中，必须客观、公正、不持个人偏见。
乙：科学理论不是科学观察数据的一个简单堆积，而是科学家的发明创造。
科学观察不可能完全客观，对同一现象，不同的科学家可能有不同的观察描述。
有多少人赞成甲方观点？赞成甲方观点的请举手。赞成乙方的请举手。(统计人数)请赞成甲方观点的讲一讲为什么赞成甲方观点？
▼：我是部分赞同甲方观点。主要是第一条，科学知识是对客观世界的一个真实的反映。另外科学模型是对客观现实的直接的反映，我觉得这两个对科学本质的描述，应该是客观现实的。
◆：为什么你同意乙方观点？有没有人站起来讲一讲？
▼：我觉得“科学知识是对客观世界的一个真实的反映”，问题主要出在“真实的反映”上，这个客观世界是我们人类认识的对象，投射到我们的头脑里面来，经过了我们头脑的认识加工，所以它不完全是一种真实的反应，是经过人的主观加工以后的对客观世界的认识。那么第二条，如果第一条成立的话，第二条就和第一条同样的道理。第三条“科学家在进行科学观察以及实验的过程当中，必须客观、公正、不持个人偏见”，其实，这个也错在它不可能不持个人的一种见解。这样看来还是乙比较合理，乙实际上是对的，因为“科学理论不是科学观察数据的一个简单堆积，而是科学家的发明创造。”科学家的发明创造就包括他对客观事物的一种看法。
◆：非常好。下面我就看你怎么和学生去讲。(出示黑箱)这是我做的一个黑箱，你可以把它想像成是原子吧，你们有没有人看过原子？书上讲了所有的物质都是由分子组成的，然后分子都是由原子组成的，你们见过原子吗？有没有人见过原子？假如这是一个原子，那么你所能做的事情是什么？观察外部的现象，上面有几根绳子，你们看看这是怎么回事？(向学员示范拉动绳子)你想一想，到底里面有几根线？你们在笔记本上画一画。(学员在下面按自己的想法画，讨论。几分钟后，教师把学员画的图示用幻灯机展示出来)那么你有这个科学模型之后下面怎么办呀？
▼：(齐答)验证！
◆：验证！你们每个小组都有一个桶，我想请你们做一做，看看能不能达到那个效果。
(学员自己动手验证)
(教师出示另一黑箱)
◆：做好以后应该是这样的，你看不到里面，是一个黑箱嘛！外面所能看到的：一个漏斗、一根水管。我做的时候，加一点水进去，大家看看，现在有一百多毫升(出示装有水的量杯)，倒进去，从这边接，看能接多少水？有人说可能会少一点。(教师示范实验，学员观察。实验结果：接的水比倒进去的水多)
◆：再倒一次！
◆：再倒一次呀？我这个只能倒一次。你要准备几个，做一次换一个，就是不要拿这个原来做了的做。进去的时候大概100(毫升)，出来的时候大概500(毫升)。有人问这是水吗？那我不知道，你要测一下看到底是不是水？你还可以闻一闻，尝一尝。尝一尝也是观察的一个方面。这个也是黑箱中的一种，我们下午有时间可以看一个录像，看学生是怎么做的。
二、有哪些科学探究方法
◆：现在讲科学探究方法。有多少种科学探究方法？有的说观察，还有评价实验、推理、调查、假设、思维过程。有一种看法：认为有很多种科学方法，只要你照着这个方法去做，按照这个理论的步骤去做，就一定会得到科学的结论，达到正确的科学的顶端。
是不是所有的不同领域的科学家，都用的是同一种科学方法呢？不是的。是根据需要，根据你的目的。比如说你是研究物质科学的，假设你研究温度对什么有影响，你可以控制温度，就在实验室里面，可以改变你的控制变量。但如果你是做理论物理的，或者你是研究生物的，你要了解某一种动物，某一种植物，它的生活习性，那么要尽量到它存在的地方，在它的周围观察，尽量地不要打扰它，否则你观察出来的就不是它的真实情况。就是说你要到实地去，不在人造的实验室里面。在实验室里面没办法观察到它的变化。不同的领域有不同的科学方法，跟学生讲的时候也是这个样子的。
这些就在这(幻灯片)上面了。科学探究划分了不同的类型，你研究什么问题，你的研究目的，你怎样提出科学假设等等，然后查阅书刊和其他信息源。有一种观念：要探究了，我们就只能自己动手，这也不一定。你去查资料，去阅读资料，这也是科学探究的一部分。并不是说一定要自己动手，去学习他人已经有的经验，了解他人已有的一些经历，看看现在有什么事情，然后再进行分析。查阅书刊，设计方案，探究方案，然后是根据实验证实。可以用不同的方法收集、分析和解析数据，提出答案、解释和预测。
美国的科学家总结出了科学研究活动到底包括一些什么。这些就是我跟大家说的科学探究到底要不要自己动手。科学课中的很多思维过程，实际上不是目的，只是一种手段。因为关于脑科学、心理学的一些理论都表明：孩子小的时候，如果从那些知识产生的具体过程来学习，学习效果就比较好。孩子们使用的感官越多，用手摸，用眼看，用鼻子闻，用的感官越多，对他的理解，对他的思维的影响就越大。如果只看的话，了解的可能只有10％；如果亲手做的话，就能理解得更多，这都是用一定的数据来说的。
三、什么是科学观察
◆：我想说一下科学观察。你们桌子下有一颗豆。现在传给大家一颗。同样类型的豆浸在水里大约20个小时，昨天浸到水里去的。大家看一看，观察一下这个种子有些什么组成部分，胚根、胚芽、子叶。还有一个干的种子，你观察一下，看看你可以写出多少观察的句子出来，在你们的笔记本上写出来吧。(给学员两种种子以及放大镜)
观察到哪些不同？将不同的观察结果写下来，你记录的是什么，你是不是很仔细，看看大家在进行科学观察的时候，是不是把它的每个方面都考虑到了。(主讲人等待大家的观察结果)
做实验的时候，为了避免中毒，我们一般不建议学生去尝一尝，而用其他的感官。有的人掰开了，这个(指着幻灯片)全面些，我不是说这些不好(指着前排学员)，这个比较全面一些。如果我们要打分的话，可以根据这个假设，给学生列出一些标准出来，怎样算作好的科学观察的图？比较真实的啊，比较全面，是不是全部画到了，有没有标注。标注很重要的，什么部位(指着幻灯片)。这就是科学观察。
记录了什么？颜色，有的说颜色，好的，还有什么？大小，光滑程度，是用手摸的吧？一个看，一个摸。还有什么？闻吧，我建议不要尝好吧。含水量有多少，含水的就胖了，有饱满的。声音不同，是落在桌子上声音不同，这个很新。啊！你就做了一下(做向下的手势)不光是看，有时候观察被理解为就是看，好像和摸无关。听，听听声音，还有什么呀？用手敲敲呀，拍拍它，摸，还有什么呀？闻，闻一闻。
这些，大家所写的都是定性描述的。那么科学观察还需要什么呢？定量的。有的说变大了，那我说变多大了？就要去量一量，不是有个尺吗，你记载用水浸以前，量一量是多少；浸了一夜后，再量一量是多少。这个是连续的记载的过程。
这就是科学观察，有定性观察、定量观察。利用不同的感官，不光是看，还可以打开，你还可以用一些实验做一做，看看它到底是什么样的。
四、科学探究是怎样进行的
◆：下面我再给大家看一看关于科学探究的例子。
先看一个幻灯片(雪地里的脚印)，假设你们就是一群科学家，什么事情都喜欢寻根问底，或者说做一些推理。走到一片雪地，看到这些脚印，让你们写你观察到了什么。看到这个脚印，你认为是小鸡，那么这两个脚印呢，“一个大鸡，一个小鸡”呀，这个是大鸡的脚印，它的脚趾(指着幻灯片里的大脚印)朝前的，是朝这个方向的。这个脚印比较细，这个脚印比较粗。还看到什么？“步子的大小不一样”，这个(脚印细)比较均匀一些，这个(脚印粗)不太均匀。一个是在跑的，由不同的方向在靠拢。
你说：这个脚印粗的大鸡前面走得慢，后面走得快。这是观察还是推理？要把观察和推理区分开来。你的观察是什么，推理是什么，要区分开来。教学生观察时，如果学生说开始跑得慢，后面跑得快(指幻灯片)，这样写，不是一个观察的句子，而是一个推理的句子，应该放到推理时再去写。
还有什么？“步子加长了。”如果是科学家观察，应当测量开始的步距是多少，后来的步距是多少，这样观察比较仔细。指导学生去观察的话，让他们先说，看他观察到什么，拿尺去量那就更好了。
还有什么？(主讲人将幻灯片里脚印混合的部分露出来)这有可能是它们打起来了，这个“打起来了”是什么？是推理。
还有代么？“到一起去了”，是你的观察，还是推理呀？有多少人同意这个“两个走到一起去了”？有多少人同意这个观点？为什么是推理？因为脚印可能有先后。有的说左边脚印粗的厉害，把右边脚印细的盖住了，这是个推理吧。假如用你这个推理的话，你预测一下后面(只有粗脚印)应该是什么，顺着他刚才的思路，他刚才说两个打架，大的把小的吃掉了，那就剩下一条脚印了，看看是不是(主讲人指向幻灯片)。还有说小的飞走了，也有人说大的把小的背走了。很好，所以说这些都是推理呀，对观察到的同一个现象有不同的解释，有不同的推理。
你们现在知道哪一个最正确呀？(摇头)你们现在能确定哪一个是正确的吗？这几种解释都可以的。还有一种可能是两只鸟先后经过，它们两个根本就没有关系。一个在前，一个在后，两只鸟根本就没有遇见过，根本就没有打架。对于同一个观察就有这么多不同的结论，这也是科学家经常碰到的。
观察之后，你可以测量，测量步距，还有脚印模的分析，最后你的结论是什么？五花八门的结论。你需要进一步的证据来验证你的假设，你需要后面的一些脚印。在这种情况下，能不能肯定你的推理呀？不能吧。科学理论也不是100％的正确。你的推理到底有多大的准确性？你说是50％？
我们在讲科学本质的时候，这些都是例子。(换幻灯片)说明考虑对同一现象的不同解释的可能性。开放性的、发散性的思维，鼓励学生去思考。不要把学生限制在一个固定的模式里，不要先告诉他这是什么。学生的创造性就可以在这些方面体现出来。你可以让他写故事，科学学习和语文结合起来，就是一种渗透，科学课可以跟音乐、语文、数学、体育等等学科结合起来，互相渗透。比如体育课上的科学游戏啊，体育锻炼呀。
还要说一下如何提出一个科学的问题。什么是一个好的问题，你怎么去判断？在我们这三天的讲习当中，有一个小组作业，课堂上留一点时间让你们做。你自己来选择一个科学的问题。要求你能够发现其他的东西，不在这个旅馆里面，不在这个宿舍里面的东西，作为你选择的题目，是你想探究的。那么我首先就问：什么叫一个好的科学探究的题目呢？怎么样提出一个科学探究的问题？并不是所有的问题一提出来就是科学的问题，也不是随便一个“为什么”就是一个好问题。
怎样才是一个好的科学问题？首先，这个问题要可以验证，你可以通过设计一个实验来验证，好的科学问题是可验证的问题。
还有什么？在设计这个问题的时候，要可以量化，你可以测量，测量得到数据。设计了实验以后，你可以适当的把它量化一下。一年级、二年级主要是定性的观察，但定量的观察会逐步增多。
小学四五年级的学生，就可以自己提出一个课题，然后自己设计一个实验进行验证。在美国的小学校，经常都会有一个比赛，叫“science(科学)”，每个学生自己做一个科学研究的小课题，研究结束，把它作成一个纸板，写出问题的提出，怎么想的，假设是什么，怎么做的，结论是什么，大家讨论，也有专家来评。在校内选拔出来的优胜者，再到县里面、州里面去参加比赛，不断地去做科学探究的课题。作为科学教师也应该知道怎样提出课题，怎样去做，怎么去评价。
主讲人：梁玲(美国)
摘自《科学课(3～6年级)》2003年7月上半月
