南希梦专栏 | STEAM教育中如何让科学问题变得清晰、可调查?

南希梦,教育技术博士,美国STEM教育研究院认证讲师,北德州大学外语系讲师。

什么样的问题适合让学生进行科学的调查研究?老师不妨看看以下问题,选出最适合调查的几个:

  • 浮起一艘船需要多大的浮力?
  • 火山喷发是一个什么样的过程?
  • 盐在温水里溶解更快还是在冷水里溶解更快?
  • 随着日光的变化,蚂蚁是在长日照中更活跃还是短日照中更活跃?
  • 为什么太阳系中的行星都是圆形的?
  • 玩具车的自身质量如何影响它的前进距离?
  • 一朵花的各个部分叫什么名字?

先说结果。在文章开头提到的几个问题中,1,3,4个问题是可以探究的,而2,5,6是较难探究的,而第7个问题不是探究问题,而是一个知识性问题。

这篇文章想和大家分享和探讨如何让科学问题变得清晰、可调查,及如何和学生一起共同研究,探索这些问题。不是所有的问题都有相同的教学作用,有的更适于思考,有的更适于引导观察,有的问题更适合科学研究,还有的问题就连最顶尖的科学家也还没能回答。

我们在STEM教育中呈现给学生的问题,应该是那些有助于科学研究的问题类型。这些问题促使学生观察、整理、得到数据,并结合不同学科理论来回答一个由他们自己,或者老师提出的原始问题。通常在科学课中会遇到以下三大类问题:

探究性问题是科学研究和科学教育的核心。通过这些问题的引导,我们才能扩大知识面,满足好奇心,在解决问题的过程中发现、创造新知识。如果我们可以训练学生具备这种提出高质量的、可调查问题的能力,并帮助他们通过调查找出答案,那么我们就能让他们感受到作为科学家的实践乐趣,提高他们的科学参与度、科学欣赏力和研究能力。

很多老师可能觉得只有高年级的学生才具备探究问题的能力,而事实是小学生和高中生都具备探究和学习的能力和兴趣(Berson, 2012)。好问题的产生来源于“学生已经知道的”和“学生想知道的”中间的信息差,因此问出好问题是学生积极思考的表现,也是获得学习动力的源泉。

在未来的职场中,成功的职场人士是那些具有批判性思维、能独立思考、解决问题并在联合团队成员解决问题的员工,而不是等着管理层下达解决问题指令的员工。因此教会学生识别、提出可调查的问题、解决这些问题,是培养他们进入未来职场的关键一步。

作为老师,我们不可能在学生无法分辨可调查问题类别的情况下要求他们解决问题。作为老师,我们必须首先自己掌握提出可调查问题的技能,才能更好地进行教学。希望学生成为科学家,就必须教会他们像科学家一样思考和行动。这是科学教育的基础。

在教学生提出可调查的问题之前,老师应该做好以下几步:

  • 明确教学目的 – 希望学会说从探究中学到什么;
  • 确定最合适的调查类型:是描述型、对比型还是试验型调查?
  • 确定收集数据的方式;
  • 写下探究问题

简单问题:很多时候,学生问的是一些知识性问题(如文章开头的第7个问题),这些问题出现时老师尽量引导学生自己通过翻书或者上网查找答案,而不要把答案轻易告诉他们,因为获取、评价、运用信息的能力也是至关重要的。在教室里,老师可以在墙上设定一块“提问区”,学生可以自由提问,其他学生可以尝试解释或解决。

复杂问题:有的时候,学生提出的问题无法用一两句话回答清楚,其中可能涉及事务发展的周期等相对复杂的系统和概念,这时候老师要引导学生把这种问题转变为可探究性问题,动手实践获得解答。

哲学性问题:有些时候,学生问出一些无法解答的“哲学性问题”,比如“人为什么会存在?”等。在这种时候老师要明确和学生讲明,并不是所有的问题都能用科学来回答。在美国课堂,这种情况出现得可能比国内课堂更频繁一些,因为很多学生来自不同的宗教信仰背景。在应对这种问题的时候老师要注意考虑学生的宗教背景,谨慎处理。

参考文献

Berson, E. B., 2012. What Makes a Scientific Research Question Worth Investigating? Students' Epistemic Criteria and Considerations of Contribution.

(声明:除STEAM在线繁星学苑原创文章外,STEAM在线繁星学苑分享和转载的文章皆为促进STEAM教育行业在中国的发展,仅做学习交流,非商业用途,都会注明来源,如文章、照片的原作者有异议,请联系后台快速处理或删除,谢谢支持。)