新课标下科技馆科学课程的教育思考

【摘要】小学科学教育应开拓视野，拓展教育资源利用方式。博物馆、科技馆等场馆作为科学普及的重要场所，蕴含着丰富的科学教学资源，是提升学生科学观念、思维方式以及实践探究的关键驿站，也是培养学生科学学科核心素养的基础。此处探讨了科学思维中的重要能力——科学论证，科学论证既是一种典型的科学实践，也是一种重要的教育实践。结合图尔敏论证的六大要素和科技馆的展品来探讨科学课程的指导方向，为核心素养的实践与发展提供帮助。

【关键词】科技馆；科学思维；科学论证；小学科学课程

一、科学技术馆的发展与科普教育理念的关联

科学技术馆作为一个科普教育的重要载体，承载着传播科学知识、引导科学思维的使命。发展到今天，大约有300多年的历史，有专家和学者对科学技术馆的发展历史概括为三个发展阶段，即自然史博物馆阶段、科学与工业博物馆阶段、科学与技术中心阶段。展馆最初，向社会公众展示的是一些标本和藏品，只限于收藏和研究等功能。后来开创了由静态陈列方式向动态参与方式的转变[1]。随着社会的进步，科技馆在历史进程中展现了更强调教育作用的变革。

科学技术馆的教育理念作为其建设和发展的核心，是基于理性认知的重要组成部分。对科学技术馆教育理念的深入研究和不断创新，将对我国科技馆事业的健康发展产生积极影响。而科普教育场馆的这三个阶段的每一次历史变革和演变都与科普教育理念的创新分不开。

最初在欧洲的自然史博物馆的教育理念是“知识为万民所有”。而后科学技术成为推动生产力发展最活跃和决定性的力量时，教育理念开始注重培养人们的科学意识、提高创造能力。在当前教育倡导的“发现和探索”影响下，展馆中的展品设计旨在启发青少年自主学习，并鼓励独立思考，亲身实践，培养自主探索知识的兴趣。

科技馆目前的教育展示形式主要侧重于在常设展览中结合科学性、知识性和趣味性的形式来展示科学原理和技术应用，鼓励参观者亲身探索实践，注重培养青少年的科学思维、科学方法和科学精神。在“双减”背景下，教育部等多家部门发布了《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》（以下简称《意见》），旨在促进科学教育的提升，培养学生的科学素养和创新力。《意见》强调，要用好社会大课堂。其中，科技馆作为提高全民科学素质的重要阵地和展现科技文化成果的重要平台，是科技和教育的重要桥梁纽带。可以看出，科技馆被视为学校教育的延伸，在支持学校教育改革、推进学生素质教育方面发挥着关键作用。

二、新课标视角下的科学课程

在科学探索的途中，人们需要以广阔的视角来理解和解读复杂的现象。教学革新的目标不仅仅是让学生掌握知识，还要运用知识解决生活中的复杂问题。在此背景下，小学科学教育正面临着一次变迁。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“课标”）对科学知识内容进行了深度整合和优化，特别明确了科学课程的目标是为了培养学生的核心素养，主要包括科学观念、科学思维、探究实践和态度责任这四个方面。另外，新的教学要求对课程进行了简化，与2017版的课程标准相比，学习内容和目标都进行了调整。

其中我们可以看到提出了“科学思维”这一核心素养，是从科学的视角思考客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。在小学阶段，学生的思维方式正在形成和发展。因此，通过科学教学培养学生的思维能力，不仅可以增强他们的学习效果，同时有助于为他们的未来成长奠定稳固的基础。科学思维之中的科学论证能力是重点。

科学的目的是发展人们对客观事实的理性认识，这就有必要让科学家对自己的主张提供充足的论证，并且参与到与其他科学家论证中的争辩之中。在“科学家对世界作出合理主张”的推理过程中，会涉及到“用证据进行论证” [2]。Driver[3]强调论证过程是科学教育的核心组成部分，可以帮助学生在现在和将来做出决定。

然而，在科学教育的教学活动中很少看到这种论证过程，即便是一般的讨论，在中小学课堂教学中也仅占约2％。如今许多学校所谓的“科学探究”往往流于形式，大多数课堂机械地按照“提出问题－假设讨论－实验验证”等类似的模式进行程式化教学，过于注重探究的形式而忽视探究的本质。与此同时，小学阶段的科学论证思维发展中也存在学生难以识别和利用证据，没有理解证据来支持假设的概念，对论证的过程缺乏尝试，在以往的课程中，学生没有空间去思考并表达真实的看法。很大程度上会阻碍学生理解或形成科学观念。

科学课程就可通过适当的教学活动向学生提供论证的机会。学生的思维活动和推理过程可以通过展现论证的方式进行外显。有助于他们建构科学概念。

三、小学科学课程中的科学论证能力培养

在科学教育中，我们可以参照图尔敏论证模型，它是英国学者斯蒂芬•图尔敏对具体问题论证所提出的一种模型。图尔敏论证模型中，包含资料、支撑、理据、限定、反驳和主张等6个基本要素。论证的基本过程是：资料和支撑共同构成了理据，在接受了反驳之后，经过限定使主张得以成立[4]。其中“主张”即我们想要证明和确立的结论；“资料”是找到支持主张的事实或数据，一般属于客观事实；“理据”是阐述证据是如何让主张成立的；“支撑”是对正当理由的进一步支持；“限定”用来表明正当理由对主张证明的力度或程度，是一种严谨的精神；“反驳”是再次验证从理由到主张的正确性。这个论证要素也是一个论证的结构。用示意图呈现出来就是如下结构：

图1 图尔敏论证模型示意图[5]

基于这个结构我们可以将小学科学课程的科学论证简化为以下4个要素，分别是假设、证据、解释、反驳。

首先引导学生通过观察或体验展品，对现象的产生进行假设，能够形成假设的前提可以是动机与欲望、兴趣、先前知识与经验等[6]，故在设计这个可以形成假设的展品或者问题尤为重要，除了考虑形成假设的目的之外，还需要具有争辩性、主张不唯一的特征。 然后学生需要为了验证自己的假设，根据课堂提供的道具设计实验，尝试再现现象的生成过程，形成自己的证据。结合过程进行解释，最后在面对质疑时进行反驳。

科学论证的过程可以有效提升学生的自主探究能力，培养他们的语言表达能力和创新思维。当学生逐渐放下对教师的依赖，进入一个自由独立的讨论空间，以证据和解释为基础展开对话，从而创造出一个富有挑战和启发的论证环境。通过自主合作学习，学生们有机会在小组中共同探讨，激发彼此的思维火花，实现自由表达和挑战自我，同时积极交流个人见解，建立与他人的对话关系。经过反复实验和总结，并进行深入的科学推理，最终形成的科学论证不仅有助于加强学生对科学知识的理解和掌握，还能培养学生的批判思维，提升学生的科学素养。

四、结论

为满足当前对先进人才的需要，社会中的其他组织力量也需要积极参与进来，科技技术馆作为非正式教育平台，可以更好的实践科学思维中论证能力素养的培养，在科学课程设计过程中，有意识的地设计科学论证环节，同时让学生认识到科学论证的基本要素及其重要性。如今，各类场馆教育正逐渐成为公共教育体系的一个重要组成部分，这一过程还正在不断探索中。

参考文献：

[1]于洪泉.关于科学技术馆教育理念的思考[J].科技成果纵横,2009,(05):51+53.

[2] National Ｒesearch Council，A Framework for K－12 Science Education: Practices，Crosscutting Concepts，and Core Ideas，Washington，DC: National Academies Press，2012，pp. 3－18.

[3] Driver Ｒ. ，Newton P. ，Osborne，Establishing the Norms of Scientific Argumentation in Classrooms，Science Education，2000，84( 3) ，pp. 287－312.

[4]谢小庆：《审辩式思维》，上海：学林出版社，2016年，第17页。

[5]周宏：《审辩式教学》，西安：陕西人民出版社，2023年，第37页。

[6]Falk J H, Dierking L D. The museum experience[M]. Washington DC:Whalesback Books, 1992:1-7

（桑梓叶 重庆科技馆供稿）