科学探究主要包括哪四个要素

科学探究主要包括哪四个要素摘要：科学探究是科学学习的核心方式，也是培养学生科学核心素养的关键路径。依据《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》及中学科学教育相关规范，科学探究的核心要素可凝练为“提出问题、作出假设、开展实证、得出结论”四个核心环节。这四个要素相互关联、层层递进，构成了完整的科学探究逻辑链条。本文将系统解析这四个要素的内涵、核心要求及实践要点，结合中小学科学教育实例，阐明各要素在科学探究中的定位与作用，为科学教育工作者开展探究式教学、学生提升科学探究能力提供理论与实践指引。关键词：科学探究；核心要素；提出问题；作出假设；开展实证；得出结论一、引言科学探究是科学家探索自然规律、获取科学知识的基本方式，也是中小学生学习科学、理解科学本质的重要途径。《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》明确提出“科学探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的重要方法”，并将科学探究能力作为学生科学核心素养的核心组成部分。在科学教育实践中，科学探究并非零散的活动片段，而是由一系列具有逻辑关联的要素构成的完整过程。其中，“提出问题、作出假设、开展实证、得出结论”是科学探究最核心、最基础的四个要素，贯穿于所有科学探究活动的始终。准确把握这四个要素的内涵与实践要求，是开展有效科学探究教学、提升学生科学探究能力的前提。本文将逐一解析这四个要素，厘清其内在逻辑与实践要点。二、科学探究的四个核心要素解析（一）要素一：提出问题——科学探究的起点与动力提出问题是科学探究的开端，也是驱动探究活动开展的核心动力。科学探究中的“问题”并非随意的疑问，而是具有探究价值、基于观察与思考的科学问题。其核心内涵是：学习者基于对自然现象、生活情境或已有知识的观察与反思，提出具有明确指向性、可探究性的问题，这些问题能够引导后续的探究活动展开。从实践要求来看，高质量的科学问题需满足两个核心条件：一是“真实性”，即问题源于真实的自然现象或生活场景，而非凭空虚构。例如，学生观察到“夏天的冰块融化得快，冬天的冰块融化得慢”，由此提出“冰块融化的速度与温度有关吗？”的问题，就是基于真实观察的科学问题；二是“可探究性”，即问题能够通过后续的观察、实验等实证方式得到解答，而非无法验证的抽象疑问。例如，“宇宙中是否存在外星人？”这类问题目前无法通过中小学阶段的探究手段验证，就不适合作为中小学科学探究的核心问题；而“种子发芽是否需要阳光？”则可以通过对照实验进行验证，属于可探究的科学问题。在科学教育实践中，教师应引导学生从“被动接受问题”转向“主动提出问题”。例如，在“植物的生长”单元教学中，教师可引导学生观察校园内不同位置植物的生长状态，通过提问“为什么向阳处的植物长得更茂盛？”“植物的生长是否需要水分？”等，激发学生的探究兴趣，培养其提出科学问题的能力。（二）要素二：作出假设——科学探究的逻辑桥梁作出假设是连接“提出问题”与“开展实证”的逻辑桥梁，是科学探究中体现思维创造性的关键环节。其核心内涵是：针对提出的科学问题，学习者基于已有的知识经验、观察事实，对问题的答案作出初步的、推测性的判断。假设并非最终结论，而是为后续探究活动提供明确的方向。科学假设需具备三个核心特征：一是“针对性”，即假设必须紧密围绕提出的科学问题展开，直接回应问题的可能答案。例如，针对“冰块融化的速度与温度有关吗？”这一问题，作出“温度越高，冰块融化的速度越快”的假设，就具有明确的针对性；二是“合理性”，即假设需基于已有的知识经验或观察事实，并非毫无根据的猜测。例如，学生基于“夏天温度高，冰块融化快”的生活经验，作出上述假设，就具备合理性；三是“可验证性”，即假设能够通过后续的实验、观察等实证活动进行检验，若假设无法验证，则失去了探究的意义。在实践教学中，教师应引导学生充分调动已有知识经验，合理作出假设。例如，在“影响摆的快慢因素”探究活动中，针对“摆的快慢与什么因素有关？”的问题，教师可引导学生结合生活中“荡秋千”的经验，作出“摆的快慢与摆线长度有关”“摆的快慢与摆锤重量有关”等假设，为后续的实验探究明确方向。同时，教师应鼓励学生大胆表达假设，并说明作出假设的依据，培养其逻辑思维能力。（三）要素三：开展实证——科学探究的核心环节开展实证是科学探究的核心环节，也是检验假设、获取科学证据的关键过程。其核心内涵是：学习者围绕作出的假设，设计并实施观察、实验、调查等活动，收集能够验证假设的客观数据或事实证据。实证是科学探究区别于主观臆断的重要特征，强调“以事实为依据”。开展实证需遵循两个核心原则：一是“科学性”，即实证活动的设计与实施需符合科学规范。例如，在实验探究中，需明确实验变量、控制无关变量，设置对照实验，以确保实验结果的可靠性。例如，在验证“温度越高，冰块融化速度越快”的假设时，需控制冰块的大小、形状等无关变量，只改变温度这一变量，并设置不同温度梯度的实验组，确保实验结果的科学性；二是“客观性”，即收集证据的过程需如实记录，不随意修改数据或事实，即使收集到的证据与假设不符，也需客观呈现，为后续的结论分析提供真实依据。实证的形式具有多样性，包括实验探究、观察记录、调查访谈等。在中小学科学教育中，实验探究是最常见的实证形式。例如，在“种子发芽是否需要阳光”的探究活动中，学生通过设置“有阳光”和“无阳光”的对照实验，观察并记录两组种子的发芽情况，收集实验数据；在“校园植物种类调查”探究活动中，学生通过实地观察、记录植物的形态特征、生长位置等信息，收集调查数据，这些都属于开展实证的范畴。教师在教学中应注重引导学生规范设计实证方案，准确收集并记录证据，培养其严谨的科学态度。（四）要素四：得出结论——科学探究的总结与升华得出结论是科学探究的总结环节，也是基于实证证据形成科学认识的过程。其核心内涵是：学习者对开展实证过程中收集到的证据进行分析、整理，判断证据是否支持假设，进而得出具有科学性的结论。若证据支持假设，则假设成立，形成相应的科学认识；若证据不支持假设，则需反思假设的合理性，或重新设计实证活动，开展进一步探究。得出结论需遵循两个核心要求：一是“基于证据”，即结论必须以实证过程中收集到的客观证据为依据，不能脱离证据主观臆断。例如，在“冰块融化速度与温度关系”的实验中，若实验数据显示“温度越高，冰块完全融化所需的时间越短”，则可得出“温度越高，冰块融化速度越快”的结论；若数据显示不同温度下冰块融化速度无明显差异，则需否定原假设，重新分析问题；二是“逻辑性”，即结论的推导需符合逻辑规律，从证据到结论的推理过程需严谨合理。例如，在分析实验数据时，需对数据进行整理、分析，排除偶然因素的影响，确保结论的可靠性。在实践教学中，教师应引导学生充分分析证据，合理得出结论。同时，应鼓励学生反思探究过程中存在的问题，如实验设计是否合理、证据收集是否全面等，为后续的探究活动积累经验。例如，在“影响摆的快慢因素”探究活动中，若实验数据显示摆的快慢与摆线长度有关，而与摆锤重量无关，则可得出“摆的快慢与摆线长度有关，摆线越长，摆的速度越慢”的结论，并引导学生反思实验过程中是否控制了无关变量，实验数据是否准确，提升其科学探究的严谨性。三、四个要素的内在逻辑与实践启示科学探究的四个核心要素并非孤立存在，而是形成了“提出问题—作出假设—开展实证—得出结论”的完整逻辑链条：提出问题是探究的起点，为探究活动明确方向；作出假设是连接问题与实证的桥梁，为实证活动提供目标；开展实证是检验假设的核心，为结论形成提供证据；得出结论是探究的总结，将实证证据转化为科学认识。这一逻辑链条体现了科学探究“从疑问到假设、从假设到证据、从证据到结论”的核心规律。对科学教育实践而言，把握四个要素的内在逻辑具有重要启示：一是在教学设计中，需围绕四个要素构建完整的探究活动，避免出现“重实验、轻问题与假设”“重结论、轻证据分析”的片面性；二是在教学实施中，需注重引导学生主动参与每个要素的环节，培养其提出问题、合理假设、规范实证、科学总结的综合能力；三是在评价中，需关注学生在探究过程中的表现，不仅评价结论的正确性，更要评价其探究过程的科学性、逻辑性与严谨性。四、结论提出问题、作出假设、开展实证、得出结论是科学探究的四个核心要素，它们相互关联、层层递进，构成了科学探究的完整逻辑体系。提出问题是探究的动力源泉，作出假设是探究的逻辑指引，开展实证是探究的核心支撑，得出结论是探究的价值升华。在中小学科学教育中，准确把握这四个要素的内涵与实践要求，引导学生完整参与探究过程，能够有效提升学生的科学探究能力，帮助其理解科学本质，培养严谨的科学态度与创新思维，为其终身学习与发展奠定坚实基础。科学教育工作者应将四个要素的培养融入教学实践，不断优化探究式教学策略，让科学探究真正成为学生学习科学的核心方式。参考文献：[1]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准（2017年版）[M].北京:北京师范大学出版社,2017.[