解構(gòu)探究性實(shí)驗(yàn)過程

章冬琴

〔摘? ? 要〕? 本文從科學(xué)探究過程、建構(gòu)科學(xué)概念步驟、支配實(shí)驗(yàn)材料、師生語(yǔ)言交流四方面解構(gòu)課堂的探究過程，以“光是怎樣傳播的？”“空氣占據(jù)空間嗎？”兩個(gè)課堂探究性實(shí)驗(yàn)課的實(shí)錄為背景，提出基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)建議。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；探究性實(shí)驗(yàn)；教學(xué)啟示

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 12? ? 055-057

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出，科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心，讓探究成為科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式。在一堂不成功的科學(xué)課上，教師一個(gè)勁兒地講述、解釋、提問，甚至演示一下“實(shí)驗(yàn)”，而學(xué)生只是看著，獲取最終的結(jié)論，偶爾只是根據(jù)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)步驟的演繹。而在一堂較為成功的科學(xué)課上，我們看到的是學(xué)生自主地進(jìn)行科學(xué)探究，通過經(jīng)歷材料的探索、語(yǔ)言的交流，即師生之間的、生生之間的熱烈研討，最終獲取科學(xué)知識(shí)，拓展科學(xué)思維。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，教師應(yīng)著重培養(yǎng)“好奇”“探究”“求真”“創(chuàng)新”四個(gè)方面。小學(xué)階段的學(xué)習(xí)著重于學(xué)生的體驗(yàn)和感知。如今，新時(shí)代教育高質(zhì)量發(fā)展要求學(xué)生探求對(duì)所觀察事物的有條理的解釋，對(duì)這些解釋進(jìn)行檢驗(yàn)進(jìn)而從事對(duì)物質(zhì)宇宙的探索。在“雙減”政策的倡導(dǎo)下，更加科學(xué)的探究會(huì)讓課堂更有效，讓學(xué)生習(xí)得更科學(xué)的方法，有利于為其初高中學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

探究性實(shí)驗(yàn)是經(jīng)過教師準(zhǔn)備的材料，使觀察者——學(xué)生產(chǎn)生想要探索的愿望，探究科學(xué)的真理。最后，教師聽取學(xué)生談?wù)撟约旱陌l(fā)現(xiàn)，幫助他們得出一致的結(jié)論。科學(xué)的探究即根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果、經(jīng)過嚴(yán)密分析推理解決問題的實(shí)驗(yàn)方法。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，教科版改版新教材中著重要求教師給學(xué)生制作腳手架，在教學(xué)中用點(diǎn)撥性的語(yǔ)言、動(dòng)作等多種方式，讓學(xué)生展示思考過程和方法，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)有效的探究。教學(xué)評(píng)價(jià)是落實(shí)小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。新的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)建立了以小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)及其表現(xiàn)水平為主要維度的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平標(biāo)準(zhǔn)。

因此，基于小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)進(jìn)行科學(xué)探究就顯得尤其重要。筆者收集整理“新時(shí)代教育高質(zhì)量發(fā)展”背景下的課堂實(shí)錄，就“光是怎樣傳播的？”“空氣占據(jù)空間嗎？”兩個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)課，從科學(xué)探究過程、建構(gòu)科學(xué)概念步驟、支配實(shí)驗(yàn)材料、師生語(yǔ)言交流四方面解構(gòu)探究過程，并提出基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)建議。

一、“光是怎樣傳播的”課堂實(shí)錄及教學(xué)啟示

（一）問題導(dǎo)入，猜想光的傳播路徑

教師演示：使用激光筆、手電筒、燈泡三種光源發(fā)光，從講臺(tái)射向教室天花板。詢問學(xué)生光的傳播路線是怎樣的。

學(xué)生活動(dòng)：在記錄單上畫出自己認(rèn)為的光的傳播路線；交流討論猜想的依據(jù)。

（二）提出問題，對(duì)“光沿直線傳播”進(jìn)行猜測(cè)

教師提問：哪些方法可以證明你對(duì)光傳播方式的猜測(cè)？

學(xué)生舉例：如何驗(yàn)證光沿直線（曲線）傳播。

（三）制定計(jì)劃，開展“光是沿直線傳播”的有關(guān)探究

教師PPT出示備選材料。

學(xué)生觀察：備選材料特點(diǎn)，討論以上材料的實(shí)驗(yàn)方法。

提出實(shí)驗(yàn)方法，并說明理由。

學(xué)生在記錄單上畫出自己的實(shí)驗(yàn)方法。

（四）交流匯報(bào)，獲得結(jié)論

教師：組織學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展開匯報(bào)交流討論。

學(xué)生：分享自己的發(fā)現(xiàn)；傾聽其他同學(xué)的意見；對(duì)實(shí)驗(yàn)方法開展自我反思，評(píng)價(jià)改進(jìn)。

教師引導(dǎo)：整合學(xué)生尋找到的證據(jù)，組織學(xué)生分析得出結(jié)論。

學(xué)生辯論：從各種方法中，找到光沿直線傳播的證據(jù)，并以此類推，證明手電筒和小燈泡的光也是沿直線傳播，只是方向不同而已；討論分析影子形成的原因，進(jìn)一步理解光沿直線傳播。

這是一節(jié)較為完整的探究課例，以觀察光源的路徑導(dǎo)入課題，讓學(xué)生思考光源的傳播路徑并進(jìn)行合理猜測(cè)，通過課堂上的實(shí)驗(yàn)材料選擇實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證猜想，最終得出自己的結(jié)論。這體現(xiàn)了科學(xué)課以探究為核心的理念。在教師精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料的前提下，學(xué)生進(jìn)行自主探究。雖然材料經(jīng)過教師的精心設(shè)計(jì)，但也并不意味著學(xué)生不會(huì)走上歧途，也不意味著他們只有一條通往發(fā)現(xiàn)的道路。情況正相反，有時(shí)候?qū)W生的觀察也會(huì)千差萬(wàn)別，他們的觀點(diǎn)會(huì)同主概念并不相連，這些現(xiàn)象也會(huì)引發(fā)料想不到的事件，常常會(huì)成為一項(xiàng)探究或研究的出發(fā)點(diǎn)。

由于每位學(xué)生的認(rèn)知水平不同，不同的討論能夠碰撞出思維的火花。作為一個(gè)探究者，不管是小學(xué)生還是科學(xué)家，在遇到意外情況下，都會(huì)運(yùn)用自己的背景結(jié)構(gòu)進(jìn)行思考，因此許多方面都可以進(jìn)行探究，并讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法展開思考。對(duì)于教師提供的材料應(yīng)如何使用，學(xué)生會(huì)有很多不同的想法，并博采眾長(zhǎng)，為后續(xù)論證交流積累論據(jù)。通過不同的方法搜集證據(jù)，驗(yàn)證自己的想法是否正確。在交流中進(jìn)一步加深對(duì)光在空氣中沿直線傳播的概念認(rèn)知。最后，頭腦風(fēng)暴式的討論可以加強(qiáng)學(xué)生進(jìn)行合理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。

該課例獲得的教學(xué)啟示如下：第一，指定的觀察。教師以三種不同的光源讓學(xué)生觀察光的傳播路線，給予學(xué)生明確的觀察問題。激光筆、手電筒、燈泡不同的光源呈現(xiàn)的現(xiàn)象也不一樣，打開激光筆可以很明顯看到一條直線，但是常見的手電筒和燈泡卻呈現(xiàn)不同的現(xiàn)象。這引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而思考，光是如何進(jìn)行傳播的呢？第二，從表達(dá)到很清楚地觀察。通過充分的觀察，學(xué)生在組內(nèi)交流并畫出光的傳播路線，有了好的材料支架，就能夠有表達(dá)的欲望。在此過程中，學(xué)生能逐步建構(gòu)、內(nèi)化那些可使其從事更高層次活動(dòng)的思維能力。這節(jié)課，教師樹立了基于學(xué)生立場(chǎng)的課程教學(xué)意識(shí)，堅(jiān)守注重實(shí)踐的認(rèn)知原則。第三，建議進(jìn)行合理探究。學(xué)生對(duì)“光沿直線傳播”進(jìn)行合理猜測(cè)后，開始制定探究計(jì)劃。教師引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)證明對(duì)光的傳播方式的猜測(cè)。有了明確而有邏輯的教學(xué)主導(dǎo)思路，課堂就會(huì)呈現(xiàn)高質(zhì)量的發(fā)展，從而架起學(xué)生與科學(xué)之間的橋梁。第四，探究問題進(jìn)行熱烈研討。由于教師提供了備選材料，因此學(xué)生進(jìn)行了充分的探究，并能結(jié)合自己已有的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平，分享和表達(dá)自己的發(fā)現(xiàn)。教師搭建了表達(dá)支架，使得學(xué)生能夠進(jìn)行充分而熱烈的研討，從各種方法中，找到光沿直線傳播的證據(jù)。進(jìn)而以此類推，證明手電筒和小燈泡的光也是沿直線傳播的，只是方向不同而已，從而提升學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，提升科學(xué)教育的價(jià)值。

二、“空氣占據(jù)空間嗎？”課堂實(shí)錄及教學(xué)啟示

【教學(xué)過程】

（一）創(chuàng)設(shè)情境，營(yíng)造自主探究的思維環(huán)境

師：同學(xué)們，上課！

這是一個(gè)有水位線的塑料杯，老師將小石頭放進(jìn)去，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？大家請(qǐng)看一下。

師：那為什么會(huì)上升呢？

引入今天的課題。

師：一張紙丟入水中會(huì)怎么樣呢？

師：這樣做里面的紙會(huì)濕嗎？你這樣推測(cè)的理由是什么呢？

學(xué)生表達(dá)觀點(diǎn)。

請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀看紙丟入水中的微視頻。

清楚了嗎？我們來(lái)試試吧。

師：為什么紙沒有濕呢？請(qǐng)同學(xué)們描述一下你觀察到的現(xiàn)象。請(qǐng)你分享。

（二）親歷實(shí)踐，培養(yǎng)自主探究的能力

師：接下來(lái)我們通過幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步研究空氣能否占據(jù)空間。

請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀看微視頻，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)中需要注意的幾個(gè)問題。

學(xué)生討論并開始實(shí)驗(yàn)。

（三）教師引領(lǐng)，促成自主探究的有效展開

師：剛才，每個(gè)小組的同學(xué)已經(jīng)把三個(gè)實(shí)驗(yàn)中的泡沫小球位置貼在班級(jí)匯總表上。請(qǐng)同學(xué)們說一說，三次實(shí)驗(yàn)中，水位有什么變化呢？說明了什么？

水為什么進(jìn)不去呢？

水位為什么會(huì)上升呢？

水位為什么會(huì)下降呢？

課堂小結(jié)。

提問思考：在剛才的三次實(shí)驗(yàn)中，你們分別看到了哪些現(xiàn)象？

課堂小結(jié)：這些現(xiàn)象告訴我們什么？

（四）拓展延伸，促成自主探究的有效展開

比一比：在不傾斜水瓶的情況下，用最快的方法將水移到杯中。

師：這是用什么辦法做到的呢？

【教學(xué)啟示】

本堂課由石頭會(huì)占據(jù)空間，引出如果把紙從空氣中放入水里會(huì)不會(huì)濕的問題，發(fā)現(xiàn)紙進(jìn)入水中沒有濕，于是讓學(xué)生抓住矛盾的實(shí)質(zhì)，鼓勵(lì)他們把自己的發(fā)現(xiàn)說出來(lái)。教師需思考：在什么情況下給以指示才是有價(jià)值的？這堂課在什么時(shí)候避免給以指示？在進(jìn)行探究前的過程中，學(xué)生與學(xué)生中的語(yǔ)言和思維的相互作用，營(yíng)造了一種自主探究的氛圍。學(xué)生根據(jù)水位的變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的匯總，研討出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。

上完這節(jié)課后筆者反思，該實(shí)驗(yàn)的對(duì)象是空氣，既看不見也摸不著，非常抽象，因此，如何讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)以真正理解科學(xué)知識(shí)成了關(guān)鍵。我們要讓學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)屬性。空氣本質(zhì)上是一類客觀存在并且有特殊性的物質(zhì)，它的特殊性就是包含的微粒比較少，但因微粒的間距很大，因此其也占據(jù)空間。給學(xué)生以證據(jù)，就可以讓他們理解空氣是占據(jù)空間的。

從該課例中可以獲得以下啟示：第一，應(yīng)選擇合適的時(shí)機(jī)開始討論，并為探究做充足準(zhǔn)備。第二，幫助學(xué)生精確地感覺。第三，鼓勵(lì)學(xué)生清楚地表達(dá)。第四，把矛盾的事件列出來(lái)。第五，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提供準(zhǔn)確的詞匯。

三、總結(jié)與反思

新時(shí)代，教育高質(zhì)量發(fā)展應(yīng)注重了解學(xué)生學(xué)到了什么，而教學(xué)評(píng)價(jià)是教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分，也是落實(shí)小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的重要保障。應(yīng)以課程目標(biāo)、課程內(nèi)容和學(xué)業(yè)質(zhì)量為依據(jù)，創(chuàng)設(shè)與學(xué)生生活、社會(huì)和科技發(fā)展息息相關(guān)的問題情境，考查學(xué)生運(yùn)用科學(xué)探究掌握科學(xué)知識(shí)的情況以及學(xué)生小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的不同表現(xiàn)，同時(shí)要關(guān)注學(xué)生的小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)的整體性和綜合性。

因此，教師要有整體的和高度的學(xué)科認(rèn)知，并用小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)引領(lǐng)小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)，在教學(xué)中科學(xué)探究并貫穿落實(shí)“科學(xué)觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。教師要從學(xué)生的視角組織學(xué)生探索，落實(shí)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)思想、科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)精神、科學(xué)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.