桃花心木的背后

周振宇

2014年底，我有幸参加由教育部课程改革研究中心和凤凰出版传媒集团共同组织的全国小学科学（苏教版）教学设计高级研修班。其间台湾屏东大学的王静如教授做了题为《科学教学设计》的辅导报告，报告中途带领所有学员参加桃花心木种子研究的体验式探究活动，这一环节让我印象深刻，并引发自己对台湾科学教育的关注以及对自身教学行为的反思。

一、现场探究体验活动的过程描述

活动开始，王老师拿出一个纸盒子，盒子里装满桃花心木的种子。她让班上个子最高的同学站到讲台前，抓住一把种子举到最高位置，松手让种子们自然下落。许多种子像一群蝴蝶一般翩翩起舞，缓缓旋转着落下来，很有视觉冲击力。所有学员都很振奋，纷纷举手向老师索要种子来进行研究，老师有条不紊地给各组成员分发桃花心木的种子，并简要介绍桃花心木的生长环境和习性等。

第二个环节是观察和建模。各个小组纷纷尝试把桃花心木的种子从高处自由落下，并且好奇地猜想它在落下的过程中为什么会旋转。有的认为是为了缓冲，使种子从高处落下时不至于摔坏（桃花心木的树形一般都比较高大）;也有的认为是为了借助风力，使种子飘得更远，扩大繁殖的范围，课堂气氛非常热烈。在此过程中，因为桃花心木种子的翅膀非常干而且脆，一次试飞以后，翅膀就纷纷摔坏了。王老师微笑着说：“要想继续研究这个问题，看来我们要来仿制一部分种子的模型。”接下来就给每个小组分发了彩色纸和剪刀，各小组尝试用彩色纸仿照桃花心木种子的样子制作纸质的模型，并且在试飞的过程中不断调整和优化自己的纸模型。

进入到讨论深化阶段，王老师问：“现在模型的制作基本都成功了，想一想，在桃花心木种子下落的过程中，有哪些值得探究的科学问题？你们又准备设计怎样的方案来开展研究？”各小组开展了充分的讨论，然后一个小组上台发言：“我们准备探究所有种子的翅膀旋转方向是否一致。王老师追问：“怎么来开展这个研究呢？”汇报成员很苦恼，觉得暂时还没有成熟的方案。第二个小组上台发言：“可以研究种子在空中飞行的时间，以及与种子的翅膀旋转的速度之间的关系。”王老师追问：“该怎么做？”小组成员回答：“需要高速摄影设备来拍摄、记录种子飞行的时间和单位时间内旋转的圈数，然后通过数据的整理与分析来得出结论。”大家对这种说法表示了肯定。

这时，第三个小组有成员站起来发言：“我们刚才研究了第一小组提出的问题，假设种子的翅膀旋转的方向与翅膀上主筋脉的方向有关系，我们做了两个大小形状几乎相同的模拟种子，唯一不同的是一个主筋脉在左侧，一个在右侧，我们让它们同时从一个高处落下，旋转的方向果然一个是顺时针，一个是逆时针。”在该成员讲述的同时，另一成员站到讲台前给大家演示，演示的结果证实了前者的讲述。这时第二组的成员站起来反驳：“我认为你们这个研究是没有意义的，不能解释种子为什么要长翅膀缓缓落地这个问题。”第三组成员马上发言：“我们不同意你的观点，我们的研究结果从你关注的这个角度看似乎没有价值，但是结论本身是有价值的。”王老师接上来：“他们的研究关注的是科学的规律，而你们关注的是科学的应用，两者都应该是有价值的。”

因为时间关系，现场的体验活动到此为止，重新进入王老师的理念阐述当中。

二、探究体验活动中折射的台湾科学教育理念

虽然老师们只是体验到了台湾式科学探究课的前半阶段，但是活动当中折射出的一些台湾教师对科学教育的理解和做法仍然值得我们思考和借鉴。

首先，他们极为强调科学探究的活动应该从生活中来，活动的开始必须从关注生活中的科学现象入手。

桃花心木是台湾的常见植物，其种子能借助风力飞翔，最远可达数千米。选择这一研究话题既来源于学生的生活，又极具科学研究的价值，适合于儿童进行探究活动。学生通过观察生活中的常见现象，从中发现科学问题，开展科学研究，通过小组的合作探究、充分讨论与思维碰撞，逐步加深对事物现象的认识，建构越来越接近于科学真相的属己概念;尝试通过自己的探究活动解决或解释这些科学现象，努力在更大范围内解决生活中的实际科学问题。

相比台湾的这一案例，我们的科学教材中也有类似纸飞机、竹蜻蜓这样的设计，但侧重点在于让学生学会制作纸飞机、竹蜻蜓，然后在玩的过程中讨论、总结科学规律。两相比较，我们少了开头的从生活现象入手尝试建立模型这样一个环节，将来学生们走向社会，面对生活实际情境的时候，形成和调动科学素养储备的速度和质量也会下降，其教学效果的对比不言而喻。

其次，结构化的材料是课堂成功的一半。

回顾整个探究过程，老师一开始提供了一批种子，引发学习者的兴趣和关注。待学生的注意力集中到种子的最主要特质——能够滞空、旋转、飞翔上来时，老师提供第二批材料——剪刀和彩色纸，学生拿到这些东西，就会迫不及待地用这些材料去尝试制作仿生的桃花心木种子，心无旁骛。等到学习者成功仿制出桃花心木的种子，开始思考可以研究什么科学问题的时候，老师再根据各组研究方案的需要协助准备接下来的探究材料。材料呈现的层次顺序极为精当，能够引领学习者情不自禁地慢慢走向科学问题研究的核心区域，这就是材料的威力。

王老师给我们上的这节课上，学具呈现的多少和次序很有讲究，可以称得上是有结构的学具。这一点从整个体验课堂上学习者的参与热情，以及研究进程的逐步接近真相时学习者的思维和讨论质量逐步提升状况，都可以显现出来。而反观王老师本人，除了提供了这些有结构的材料之外，其实就说了几句关键的话：“能用彩纸做一个种子的模型吗？”“接下来有哪些值得探究的科学问题？”“该怎么做呢？”其余时间，老师基本充当了一个笑眯眯的观察者。反思自己的课堂，我们还常常是忘不了给学生们讲科学道理，并且带着学生们亦步亦趋地往前走。难怪教授说：“如果你觉得不讲话、少讲话没法上课的话，就说明你的学具没有足够强的结构。一般来讲，在活动时如果孩子们盯着你，而不是盯着学具，一是说明你的学具有问题，二是可能你的科学问题不明确。”

第三，科学学习的过程就是学生不断尝试、反复研讨、螺旋上升的过程。

整个探究体验活动中，所有的学习者看到了在空中翩翩起舞的桃花心木种子开始，探究热情就得到了空前的激发。真正的探究从观察、揣摩种子的外形特征，尝试仿制桃花心木种子开始。老师没有提太多的要求和注意点，也没有让学生先制定多少严密的方案和计划再动手实施，而是先让学习者自己尝试，在尝试的基础上思考、揣摩，然后同伴间开展充分的交流，明晰思路后重新尝试，在尝试的基础上再进行交流、改进，如此往复循环，探究不断走向深入。

反思我们的教学，却常常为所谓“像科学家那样搞科学”所困，过于强调探究的计划性和严密性，在学习者探究之前花费大量的时间来讨论制定探究计划，并力求尽善尽美。但是，因为没有充分的活动经验作为基础，学生提不出比较严密的计划，老师只能“指导”学生修改实验计划，等到计划终于成形的时候，时间已经去了一大半。一方面，学生的好奇与冲动消失殆尽，探究的热情荡然无存;另一方面，其实开头完善计划阶段的所谓充分讨论最终往往还是演变成了教师演示、学生模仿的老套路。实践多次证明了，像科学家一样搞科学是指我们要帮助儿童像科学家那样养成乐于探究事物现象背后的规律和本质的习惯，而不是让刚刚接触科学的儿童一下能像科学家那样从事科学实践研究。

三、教师培训方式的不同客观上也导致了教师教育行为的不同

对比屏东大学王静如老师这半天的培训和我们以往参加的诸多内地教育培训，我们很容易发现，内地组织的培训更多还是专家学者的满堂灌，在规定的时间内把自己的理念和思考一股脑地灌输给被培训者，鲜有这种教师充当儿童，用角色代入的方式接受培训的。事实看来，被培训的教师经历了这样的角色代入活动之后，更容易把握培训者的意图，更容易理解学生在该学习项目中可能遇到的问题与困惑，更容易与培训者进行思想的交流、互动、共鸣与认同，培训的效果更好。

无独有偶，2014年暑假我在重庆巴蜀小学参加了一次美国斯坦福大学专家对我们如何带领学生开展项目学习的培训，美国专家们也是采用了这种角色代入的方式来培训我们。老师选定主题，让我们分组担任学习者，通过组内合作、组间的交流与展示来共同完成学习任务，培训现场以积极参与代替了昏昏欲睡，以高质量的思维碰撞和不断涌现的灵动的创造力代替了枯燥无味的满堂灌输，取得了极好的培训效果。

还有一点，台湾地区的科学教育把大学教授和小学科学教师之间进行了合理的搭配与组合，建成了互相紧密联系的学习共同体，共同开展课堂教学研究。大学的专家和小学老师们一起备课，然后观察小学的科学课堂，提出改进意见和建议。这种模式下，专家们的研究有了小学课堂第一手的鲜活资料，接了地气;小学科学老师们也不再在黑暗中摸索前行，在专家指导下，有了清晰的理念追求，有了明确的行动指南，如鱼得水。专家和小学科学教师的良性互动、密切配合实现了理念与实践的共生发展，尤其值得我们学习和借鉴。?