“小問號”文化引領下的科學探究實踐

科學教育的核心是激發學生的好奇心與探究欲，培養學生的科學思維和創新能力。基于此，學校強調“達新小問號\"融合課程教學以“小問號”文化為驅動，引導學生從生活現象出發自主提問，以實驗探究、工程設計等手段自主建構知識，實現科學思維進階與創新能力提升。本文以該課程下屬“科學 + \"拓展課程八年級微項目“水火箭\"教學為例做具體闡釋。

一、課前尋問，已有認知催生真實問題

課前導學階段，教師要以“情境喚醒 $$ 問題生成 $$ ‘金問號'篩選”的實踐流程，助力學生觀察生活現象，提出有探究價值的問題。

教學“水火箭\"前，教師以神舟十九號載人飛船發射為主情境設計導學單，通過呈現“長征二號F運載火箭全長58.34米，捆綁4個直徑為2.25米、長約15.4米的助推器，起飛質量約479.8噸\"等真實數據和火箭升空視頻二維碼，激活學生關于反作用力現象的生活經驗和已有認知。接著，導學單提示“圍繞火箭發射的學習材料，你想提出什么探究問題呢”，引導學生用科學的眼光審視所學內容，生成火箭升空的原理是什么、火箭為什么采用圓柱外形構造、多級火箭如何分離、如何控制火箭方向等問題。

學生向小組長提交問題，教師牽頭與小組長一起討論、篩選問題，最終確定3～5個具有探究價值且符合學情的“金問號”。如學生提出的\"火箭升空的原理是什么\"“火箭為什么采用圓柱外形構造”“多級火箭如何分離\"等問題，因兼具學科融合性與研究可行性，被選為當周\"金問號”

教師引導學生針對“金問號”查閱資料并小組交流，生成更具體的問題：火箭如何掙脫地球引力？火箭外形設計如何影響其氣動穩定性？怎樣實現二級火箭的分離？這些問題源自學生對真實情境的好奇心，對接物理、化學、工程等領域知識，能為學生后續在“做\"中探究知識、在\"創\"中遷移運用知識奠定基礎。

二、課中追問，問題鏈推動思維進階

課中，教師要以問題鏈為思維進階的支架，通過層層遞進的探究活動，引導學生在“猜想 $$ 驗證 $$ 下結論 $$ 提新疑問\"的過程中探明問題，理解問題的科學本質。

首先，學生帶著疑問“火箭如何掙脫地球引力”進入課堂，教師以氣球模擬實驗搭建認知橋梁，讓學生通過觀察圓形、異形、長條形氣球飛行軌跡的差異，發現氣體反作用力與物體形態的關聯一—長條形氣球因空氣阻力小而飛行穩定，異形氣球則因氣流紊亂導致軌跡偏移。這一現象觸發了學生新的疑問：火箭外形設計是否遵循同樣的空氣動力學原理？教師順勢引入水瓶反沖實驗，引導學生通過空瓶子、 部分裝水的瓶子、一半部分裝水的瓶子的對比實驗，發現水量和氣壓影響噴射速度，進而聯想到火箭推進劑質量與反作用力（推力）強度的關系單位時間內消耗的推進劑質量越大，噴出的燃氣動量變化越快，推力越強。為揭示“多動力源同步反沖增強推力\"的火箭升空原理，教師解析神舟十九號載人飛船4個助推器協同工作的案例，讓學生在類比中形成對抽象物理知識的具象化理解。

推送載人飛船的火箭為何采用“錐形頭部 圓柱箭身”的組合？為解開學生在實驗過程中萌發的新疑問，教師帶領學生開啟\"玩中學”——紙飛機對比實驗。通過實驗，學生發現尖頭設計能使紙飛機飛行距離延長 30% 、滯空時間增加2秒；細長型機身在1.5m/s 風速下側偏距離僅為短粗型機身的一半。在此基礎上，教師給出相關資料，引導學生歸納火箭外形設計的科學邏輯—錐形頭部能降低 40% 大氣阻力；細長的圓柱箭身不僅能縮短側偏距離，還能提高結構強度（與方形箭身相比）。

從原理認知到工程實踐的跨越，是“小問號\"文化驅動下學生創造性勞動的集中體現。在水火箭制作中，學生帶著“如何將理論認知轉化為可發射實體\"的疑問，展開材料選型與結構設計。經過密封加壓測試，在形狀分別為長方體、六棱柱、圓柱，容積分別為 500ml，1L，1.5L 的9種規格的水瓶中，1.5L圓柱水瓶憑借 80～90kPa 承壓能力且不易變形的特點成為箭身首選。“錐形頭部 + 圓柱箭身 + 尾翼”的組合方案在試射中經歷兩次迭代：第一次，針對尾翼不對稱導致的水火箭軌跡旋轉問題，通過校準尾翼角度提升其穩定性；第二次，針對氣門塞漏氣導致的加壓不足問題，通過改用密封圈技術增強水火箭氣密性、維持氣壓穩定。當裝水量為 瓶、內部壓強為 70kPa 的水火箭升至約3層樓高時，“還能不能更高一點？”成為學生想要探究的新問題。在教師提示下，學生將該問題轉化為“水火箭如何實現二級動力銜接”，為課后探究埋下伏筆。

以上學習過程，每個結論的誕生都伴隨著新疑問的產生。學生的問題意識被持續激活，創造性勞動能力得到發展，科學思維在“觀察 $$ 質疑 $$ 驗證 $$ 創新”中實現進階。這種“帶著問號來、揣著新問號走”的探究軌跡，是達人教育“達新”品質培育的有效實踐。

三、課后拓問，實踐任務促進知識應用與創新

“小問號”文化致力于將探究延伸至廣闊的實踐場域，通過課后拓展任務推動學生應用已有知識解決實際問題，并進行創新。

例如，針對課堂遺留的“如何精準測高\"的問題，教師引導學生在課后借助氣壓式測高傳感器，結合電子信息技術，展開跨學科探究。學生先將傳感器嵌人水火箭頭部（用防震海綿固定），進行三次垂直發射測試，然后分析傳感器采集的三次發射高度數據 （11.2m 12.5m，11.8m ，發現1～2級風速可導致 ±1.2m 偏差。此過程讓學生明確了科學數據的獲得需要精準測量與多次驗證。

在工程優化層面，教師引導學生運用控制變量法，系統測試發射角度、水量、氣壓對水火箭飛行性能的影響。根據多次實驗數據匯總表（表略），學生發現當發射角度為 45^° 、裝水量為 700ml 時，通過控制打氣量使瓶內壓強從 50kPa 逐步提升至 70kPa ，可使飛行高度從 15.3m 躍升至 23.8m 、飛行距離延長6.8m 。后續，學生梳理、總結探究過程和結果，形成《水火箭飛行參數優化報告》。

對于二級水火箭分離問題，教師引導學生關注“壓強差”。通過研究，學生發現了氣壓或液壓輔助分離的原理，即一級水火箭工作接近尾聲時，瓶內的水和空氣被充分釋放，使內部壓強降低到一定程度，內部氣路結構將部分壓力導向連接部位，由此形成的壓強差會推開連接部件，使二級水火箭分離。同時，教師引導學生結合化學知識改進水火箭設計，讓其在分離瞬間即塑料拉環斷裂時（反應方程式為 ）產生的氧氣助力第二級獲得相當于自身原有動力 10% 的額外推力。由此，學生真切體會到化學能轉化為動能的過程。

水火箭在生活中有哪些妙用呢？受教師提供的“江蘇大叔用水火箭滅火\"案例啟發，學生成立“水火箭生活應用創意設計\"項自組，產生多樣化的創意。例如，開發30米射程的高層建筑滅火裝置，其水囊破裂后預計可覆蓋2平方米火源；設計50米應急物資投送器，讓載重 200g 的物資包可在模擬災區環境中穩定著陸。這些創新方案在校園科技節和好奇夜活動平臺展示，讓學生體會到科學服務于生活。

學生在“課后拓問”中完成從學習者向創造者的身份蛻變。這種將科學原理轉化為創造性勞動的能力，是達人教育“達新\"品質培育的最終指向—讓每個“小問號”成為照亮未知的火種，引領學生在實踐探索中保持創新動能

（作者單位：荊門市掇刀區高新學校）文字編輯劉佳