走向深度的探究實踐

◇莫宇紅（江蘇：無錫市新吳區(qū)春星小學）

探究實踐是在了解和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題，以及技術(shù)與工程實踐過程中，形成的科學探究能力、技術(shù)與工程實踐能力和自主學習能力?？茖W課程倡導以探究和實踐為主的多樣化學習方式，引領(lǐng)學生親身經(jīng)歷以探究實踐為主的學習活動。筆者聚焦問題情境、親歷實驗、討論碰撞、拓展體驗，讓學生的科學探究有方向、有依據(jù)、有共識、有遷移，從而激發(fā)問題意識，產(chǎn)生積極體驗，學會合作分享，提高解決問題能力，走向深度的科學探究實踐。

一、聚焦問題情境，讓探究實踐有方向

愛因斯坦曾經(jīng)說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！睂W生喜歡科學課，喜歡在科學課上提出各種各樣的問題，喜歡和教師、小伙伴一起分析思考有意思、有價值的問題，喜歡教師多給自己提供表達觀點、發(fā)表意見的機會。學生感興趣的問題很多，但是適合進行研究、確實有價值的問題不多?？茖W教師需要有意識、有目的、有方向地培養(yǎng)學生的問題意識，借助有效舉措提升學生提出問題、分析問題的能力和水平。優(yōu)秀的科學教師善于創(chuàng)設(shè)問題情境，尤其是創(chuàng)設(shè)真實的、學生感興趣的、與教學內(nèi)容深入融合的問題情境，讓學生在這樣的場景和情境中提出真實面臨的、亟待解決的、富有意義和價值的問題，聚焦問題情境，讓科學探究實踐有方向。

如，教學《形狀與結(jié)構(gòu)》一課時，課堂伊始，教師就創(chuàng)設(shè)問題情境：出示一張薄薄的A4 紙，讓學生親眼看見紙難以豎起來，形成視覺沖擊，激發(fā)探究欲望。此時教師適時提問：“你有辦法用一張A4 紙支撐起一本科學書嗎？”學生感覺難度不大，都躍躍欲試。教師又指出：“注意：要保證書本離桌面15厘米以上（圖片、文字），你們有什么想法或者問題？”難度提升，學生面對有挑戰(zhàn)、方向明確、可研究的問題，積極、深入地思考。教師聚焦的問題情境，把“引導學生思考或者提出一個適合研究的問題”作為學生科學探究實踐起始階段的研究重點，讓學生參與問題研究，鼓勵學生在研究問題的過程中生成新的問題。學生提出：把A4 紙折成什么形狀可以支撐起一本甚至多本科學書？A4 紙橫著折能否達到15 厘米的高度？A4 紙橫折還是豎折承重力大？……一石激起千層浪，思維的火花被點燃，一個個適合研究的問題噴涌而出，學習向深層、廣闊和多元漫溯。此時，教師讓學生取一張A4 紙折一折、試一試，爭取支撐起更多本科學書。學生借助學習支架和分析解決問題的有效策略，走向科學探究實踐的深處。

在探究實踐中，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力極為重要。探究實踐的學習過程往往圍繞一個需要解決的實際問題而展開，學生在真實、開放的環(huán)境中自主發(fā)現(xiàn)、提出問題，并提出解決問題的設(shè)想，從而根據(jù)設(shè)想選擇解決問題的科學方法，以親歷探究實踐過程、最終解決問題為終點。在科學探究實踐的“觀察、提問、猜測、驗證、結(jié)論”等研究過程中，問題情境的創(chuàng)設(shè)、問題的提出是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以說，一個適當問題的提出就是一次研究的開始，也是科學探究實踐成功的基礎(chǔ)和保證。

二、聚焦參與實驗，讓探究實踐有依據(jù)

俄國生理學家巴甫洛夫指出：“自己動手，自己動腳，用自己的眼睛觀察，這是我們實驗工作的最高原則?！笨茖W的真理不應(yīng)該在古代先賢的書本上找，而應(yīng)該在實驗和以實驗為基礎(chǔ)的理論中去找?？茖W課程倡導設(shè)計學生喜聞樂見的科學探究實踐活動，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷科學探究以及技術(shù)與工程的過程。為學生提供充分的探究學習機會，親身經(jīng)歷實驗，親眼看到，親耳聽到，親自接觸，讓科學探究實踐有理有據(jù)，讓人信服。

在教學《建橋梁》一課前，教師帶領(lǐng)學生開展了“不一樣的伯瀆河尋訪活動”。學生在尋訪中了解到，無錫的母親河伯瀆河，河水清澈，景觀優(yōu)美，每天大量的居民在河邊步道上健身，為了便于兩岸通行，居民希望在泰伯公園段建一座橋。那么建橋區(qū)域有什么特點？建造一座怎樣的橋梁比較合適呢？學生開展了“關(guān)于伯瀆河泰伯公園段建造橋梁”的調(diào)查，通過調(diào)查“建造橋梁的主要作用是什么？預(yù)計橋梁上每天的人、車流量是多少？河面寬度和周邊環(huán)境怎樣？居民和政府對建造橋梁有什么要求？”等問題，知道了“橋上可讓行人和電動車等非機動車輛通行，橋下可讓小型船只通行；每天人流量約4000 人，非機動車流量約100 輛；河面寬20米，水位高接近岸邊，岸邊是伯瀆河景觀帶；牢固安全，簡潔美觀，通行方便，控制成本”等信息，并由此思考判斷：有船只通行，那橋梁的高度和跨度要大些；沒有大型載重車輛通過，橋梁承重力的標準可以適當降低；水位較高，考慮到汛期安全，橋梁的高度和橋面寬度都需要適度增加；建造經(jīng)費有限，橋梁要經(jīng)濟實惠、性價比高。

一座好的橋梁要根據(jù)需求有針對性地設(shè)計建造，做到牢固承重力好、美觀實用、滿足通行需求、適應(yīng)周邊環(huán)境和自然條件、有效控制成本等，其中牢固、承重力好，是保障橋梁質(zhì)量極為重要的方面。不同形狀的橋梁承受力一樣嗎？此時學生用一張A4 紙做橋面、兩個間距13 厘米的橋墩開展實驗，來探究不同形狀橋梁的承重力。通過實驗，學生發(fā)現(xiàn)：不同形狀的橋梁承受力不同，其中拱橋承受力最好，其次是吊橋，平板橋承受力最差。隨著項目研究和科學探究的深入，學生再次實驗探究“平板橋承受力這么差，有辦法來提升它的承重力嗎？”，進一步親歷實驗，探索提高平板橋承受力的有效方法，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)有針對性地調(diào)整、改進橋梁設(shè)計方案。

整堂課教學中引入項目學習，在學生開展“不一樣的伯瀆河尋訪活動”的基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)問題情境“征集伯瀆河橋梁設(shè)計方案”，以方案征集為載體，以問題解決為目標，以項目學習為手段，探索解決一個工程問題至少需要知道什么，探討保障橋梁質(zhì)量最為重要的方面是什么，步步深入引導學生聚焦核心問題。在調(diào)查問卷、匯總分析、親歷實驗、搜集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上科學地思維，最終設(shè)計改進更加適合的橋梁建設(shè)方案。在教學過程中，學生控制變量，開展對比實驗，在親歷實驗、親歷實踐中感受科學探究實踐要尊重事實，要有認真嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。在發(fā)現(xiàn)不同的橋梁承重力不同，不同的橋梁制作工序、成本不同，同一種橋梁在材料相同的前提下，也有多種改進承重力的方法。在一次又一次親歷實驗中，學生充分感受了科學學習特別是工程實踐的迭代樂趣，充分感受到科學來不得絲毫馬虎和懈怠，充分感受到工程師和科學家縝密的思維、大膽的質(zhì)疑、不怕失敗的堅韌，從而不斷依托實驗證據(jù)優(yōu)化設(shè)計方案，逐步走向理想中的科學探究實踐。

三、聚焦討論碰撞，讓探究實踐有共識

探究實踐重視師生互動、生生互動，引導學生對所學知識和方法進行總結(jié)、反思和遷移，促進學生開展自主學習和合作學習，克服學習過程中的困難，為成為一個具有終身學習能力的學習者打下基礎(chǔ)。科學教師需要引導學生有效表達，與他人交流自己的探究結(jié)果和觀點，這是一個信息輸出的過程，有利于學生內(nèi)化理解，提升學生的學習能力、思維能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。鑒于此，在科學教學中應(yīng)該給予學生充分的討論空間、充足的討論時間，讓學生在討論、質(zhì)疑、碰撞中，達成探究實踐的共識。科學教學中的討論碰撞，承載著學生思維發(fā)展的重任，不僅是學生思維的顯性化過程，更是學生思維精細化發(fā)展的需要。討論碰撞激發(fā)科學思維，科學思維建構(gòu)科學概念。師生有價值的科學思維過程是一個不斷激起矛盾并解決矛盾、思維經(jīng)歷清晰—模糊—再清晰不斷反復的過程，從而達到思維的科學深入與明晰。

在教學《搭支架》一課時，教師通過“野餐采摘活動中小明家準備了折疊凳、折疊桌、小型人字梯等物體，在觀察和使用中發(fā)現(xiàn)這些物體結(jié)構(gòu)上有什么共同特點？”這一情境導入課堂，學生由此建立“支架”概念，并產(chǎn)生探究“三角形、四邊形、五邊形等形狀的支架哪種更加穩(wěn)固”的欲望。在親歷實驗的基礎(chǔ)上，學生發(fā)現(xiàn)三角形支架不易變形、最穩(wěn)固，使用也最為廣泛。但是，生活中人們也使用到其他形狀的支架，其他形狀的支架有什么好處？有什么辦法可以使易變形的支架結(jié)構(gòu)變得穩(wěn)定牢固？這些想法也沖擊著學生，學生特別希望得到答案。于是，學生分組討論，交流各自的想法并說明理由。學生討論爭辯、思維碰撞，表達不同的觀點，展示不同的思考維度。有學生表示：四邊形、五邊形支架雖然穩(wěn)定性不強，但是它空間大、間隔大，利于擴大物品的內(nèi)部空間，而且造型美觀多樣，也可以通過架梁的方法形成大小不同的三角形，提升其穩(wěn)定性；也有學生表示：四邊形支架結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、易變形，這是它重要的特點，也是一個顯著的優(yōu)點，比如，伸縮門、升降架、便攜式置物架、置酒架等，都很好地發(fā)揮了它這一特點和優(yōu)點，不是任何場所、任何物品都需要非常穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)的……思維角度不同，表達的觀點就不同，讓人耳目一新，印象深刻，有理有據(jù)的分析獲得了聽課者的一致認可。

每一種表達都是一朵思維的火花，火花帶動火花，閃耀智慧的靈光，燃燒熱愛科學的熊熊火焰。在課堂上，學生討論交流，把自己的新思考、新觀點、新疑惑、新發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出來。討論交流激發(fā)了學生的頭腦風暴，促進了學生思維的創(chuàng)新與發(fā)展，思維頻繁碰撞、溝通交往密切，讓學生與教師、學生與學生達成探究的共識，師生之間、生生之間的關(guān)系也更加和諧融洽。

四、聚焦拓展體驗，讓探究實踐有遷移

著名的兒童心理學家皮亞杰說過：“一切真理都要有學生自己獲得或由他重新發(fā)現(xiàn)，至少由他重新建立，而不是簡單傳遞給他?！睂W習是一種能動建構(gòu)的過程，其目標是為了探尋更多的未知領(lǐng)域，解決更多的現(xiàn)實問題。學生在探究實踐中，自己提出問題并找到解決問題的途徑與方法，從而建構(gòu)知識，并用建構(gòu)的知識解決現(xiàn)實生活中的真實問題，實現(xiàn)知識向能力、知識向素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化?？茖W教師在注重科學課堂探究實踐教學的同時，還要極其重視拓展學生的實踐體驗，讓探究實踐從課內(nèi)向課外遷移，從科學教室之內(nèi)向教室之外遷移，從學校向家庭和社會遷移。

在日常教學中，科學教師要引導學生積極參與小發(fā)明、小創(chuàng)造、小種植、小飼養(yǎng)、小制作等實踐體驗活動，讓他們在親身的實踐體驗中增長知識、增長才干。如，在校園科技節(jié)中，廣泛開展科技小制作、科學小點子等活動，學生學以致用，金點子頻現(xiàn)；又如，在科技社團課程中，以項目化形式組織限定材料、制定要求、規(guī)定時間的智力競技挑戰(zhàn)，學生用10 張A4 紙搭高塔，用20 根小棒架橋梁，用30 根紙棒建房屋等，每一個項目學生都熱情參與，智慧火花推動項目成果不斷更迭、優(yōu)化；再如，在家庭小實驗中，學生比較洗滌劑酸堿度、菜品農(nóng)藥殘留等，讓科技點亮生活，讓科學服務(wù)生活。學生親身經(jīng)歷一系列實驗過程，拓展了體驗，感受了成功，獲得了更多的科學知識，并將知識遷移轉(zhuǎn)化為多方面的科學探究實踐能力，在實踐中養(yǎng)成了耐心細致、堅持不懈的科學態(tài)度，培養(yǎng)了不畏艱難、勇于探索的科學精神。

探究實踐讓學生的科學學習有聲有色，讓學生的科學生活多姿多彩。聚焦問題情境，讓科學探究實踐有方向；聚焦親歷實驗，讓科學探究實踐有依據(jù)；聚焦討論碰撞，讓科學探究實踐有共識；聚焦體驗拓展，讓科學探究實踐有遷移?！八挠小本哿?，讓科學探究實踐向更深處漫溯！