師生同歷探究路

姜玲 左一朋 高琦

摘要：新一輪小學科學課程標準中明確將科學探究的8個要素作為學段目標，但在實際教學中會發現，許多小學生反復經歷著一種為了得出目標結論的“假探究”，那教師如何引導小學生走向“真探究”呢？本文嘗試通過在IYPT背景下舉辦的教師學術交流活動案例，在真實走過的團隊合作、共同計劃、總結匯報、辯論對抗的過程中，以教師自身真切經歷“真探究”的過程，促進教師對指導學生進行科學探究過程的思考，旨在讓教師真正關注到小學生科學探究的各個環節。

關鍵詞：IYPT;科學探究;小學科學

引言

2017年《義務教育小學科學課程標準》明確從提出問題、作出假設、制定計劃、搜集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價這8個要素來描述科學探究的學段目標 [1]。小學科學教育也走向了關注學生創造性思維的時代。如，新編蘇教版小學科學教材新增了“像科學家那樣”和“像工程師那樣”這樣雙線并進的項目化學習板塊。這些項目化專題，需要老師對科學家探究的過程有一個清晰的認知，在自身經歷完整探究過程的基礎上，引領學生經歷“像科學家那樣”的探究過程。

1 研究現狀

由前蘇聯在1988年發起的國際青年物理學家競賽（簡稱IYPT），旨在鍛煉中學生解決復雜科學問題的能力，并且能夠針對這些問題給出令人信服的解決方案[2]。為此南京市玄武區借鑒IYPT的競賽形式，開展了以提升教師科學探究能力為導向的專項學術交流活動，明確了科學探究的過程。以專家組給定的開放性賽題為基礎，各片區教師合作探討，最終以團隊辯論的形式進行對抗。

2 探究過程

2.1 分析問題確定方向

愛因斯坦曾經說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。”以本次學術交流的一道賽題為例：乒乓球彈跳情況與注入其中液體有什么關系？本題出自IYNT（國際青少年科學家錦標賽），對于這樣開放性的探究問題，老師們需要理解問題，并對各種研究因素進行假設。如：彈跳情況包括哪些內容？初次彈跳高度、彈跳頻率等等。注入液體的密度、注入液體占據球內的體積比、注入液體的黏度等都是值得研究的問題。

新課標指出：科學探究需要圍繞以提出和聚焦的問題設計研究方案，通過搜集和分析信息獲取證據，經過推理得出結論，并通過有效表達與他人交流自己的探究結果和觀點[1]。如何進行問題聚焦并設計研究方案去探究呢？為此，我們做了以下嘗試：

2.2 作出假設進行預實驗

假設的確立需要考慮到實驗的可行性，對此我們針對初次彈跳高度進行了假設，確定以液體占據乒乓球內體積比進行實驗。

2.2.1實驗液體的選擇與確定

首次實驗選取最常見的水作為實驗液體，將水依次按照體積比為0，1/4，1/2，3/4，1的比例進行注射。

2.2.2乒乓球釋放高度的選擇

在同一接觸面上，選擇不同高度分別測出四種體積比下注水乒乓球彈起高度。

2.2.3乒乓球落地接觸材料的選擇

在同一高度下，分別測定乒乓球在3種不同接觸面的彈起高度，重復測量確定松木板在乒乓球彈起時穩定性最佳。

2.3 發現問題工具迭代

2.3.1問題：彈起方向不一

在經歷多次手動釋放實驗后，我們發現手動釋放乒乓球在下落時會給乒乓球一個切向的力，從而導致釋放后乒乓球每次彈起方向不一。

策略：創新釋放裝置

通過分析、實驗和迭代，我們從開洞托的方式修改成到夾的方式，并最終采用二段式釋放裝置，利用鋁型材的小凹槽，借助一根小竹簽形成單點接觸，微小用力固定，自然松開釋放，即可使乒乓球依靠自身的重力豎直落下。

2.3.2問題：無法垂直接觸

在乒乓球彈起時，每次都會向同一方向偏移，這一現象引起了我們的好奇，通過實際測量發現是由于測試板自身工藝以及地面平整問題導致乒乓球下落接觸面并非水平面。

策略：水平儀器校平

對此我們借助水平儀校準，以保證每一次測試中乒乓球都是自由落體，并垂直下落測試面，水平的標尺一定垂直于測試面，盡可能保證數據的準確性。

2.3.3問題：造成重心偏移

常見的針扎式開孔導致乒乓球表面的平整度受到影響，而防水膠布、熱熔膠等常見封口材料會造成重心偏移，從而使乒乓球在下落過程中產生自旋，到達測試面后彈跳方向不能保證豎直向上，對實驗數據造成了極大的影響。

策略：精準定位封口打磨

利用激光切割機制作乒乓球球心定位器，并在垂直于水平面的鉆臺打孔，避免重心的偏移和小孔形狀對實驗的影響。采用502膠封口，通過打磨的方式盡可能減少乒乓球重心偏離帶來的影響。

2.4 思維碰撞唇槍舌劍

科學探究的過程需要運用科學語言與他人交流和溝通，實驗后兩個團隊教師以正反方的角度進行辯論，正方教師對研究報告的陳述要突出重點，介紹研究的實驗設計、迭代過程和實驗結論。而反方則就正方陳述中的問題提出質疑，總結正方報告的優缺點。

在交流中，正方教師要嘗試走出語言習慣的舒適圈，使用科學的語言闡述乙方的研究過程。而反方教師要同時思辨，根據正方提供的研究，在短暫的頭腦風暴中例舉出思路清晰的問題并作出總結報告。

2.5 團隊反思歸于教學

新課標指出學生對于反思評價的學段目標為：能對探究活動進行過程性反思，及時調整，并對探究活動進行總結性評價，完善探究報告[1]。因此對抗結束后，我們需要思考：如果讓學生進行類似的對抗？每個探究要素的達成度如何評價？如：學生的某一個思維的妙處、某一個學生在設計時的思考、學生在某個過程中更新迭代的自我思考都可以成為評價點。因此評價應該貫穿在探究活動的各個環節，以評促學，以評促教。

3 結語

通過這樣的學術交流，讓教師親歷了“真探究”的過程，使得教師在探究中領略團隊合作、更新迭代、思考、匯報的樂趣。促進教師以自身體驗融入教學，提升對科學探究的認識，指導學生真正落實科學探究的各個要素，從而培養學生養成科學思維方法，發展其思維能力、實踐能力以及科學語言的表達能力。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社.2017.

[2]周璇. 基于SYPT對學生問題解決能力培養的研究[D]. 2019.