走向深度的探究实践

◇莫宇红（江苏：无锡市新吴区春星小学）

探究实践是在了解和探索自然、获得科学知识、解决科学问题，以及技术与工程实践过程中，形成的科学探究能力、技术与工程实践能力和自主学习能力。科学课程倡导以探究和实践为主的多样化学习方式，引领学生亲身经历以探究实践为主的学习活动。笔者聚焦问题情境、亲历实验、讨论碰撞、拓展体验，让学生的科学探究有方向、有依据、有共识、有迁移，从而激发问题意识，产生积极体验，学会合作分享，提高解决问题能力，走向深度的科学探究实践。

一、聚焦问题情境，让探究实践有方向

爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”学生喜欢科学课，喜欢在科学课上提出各种各样的问题，喜欢和教师、小伙伴一起分析思考有意思、有价值的问题，喜欢教师多给自己提供表达观点、发表意见的机会。学生感兴趣的问题很多，但是适合进行研究、确实有价值的问题不多。科学教师需要有意识、有目的、有方向地培养学生的问题意识，借助有效举措提升学生提出问题、分析问题的能力和水平。优秀的科学教师善于创设问题情境，尤其是创设真实的、学生感兴趣的、与教学内容深入融合的问题情境，让学生在这样的场景和情境中提出真实面临的、亟待解决的、富有意义和价值的问题，聚焦问题情境，让科学探究实践有方向。

如，教学《形状与结构》一课时，课堂伊始，教师就创设问题情境：出示一张薄薄的A4 纸，让学生亲眼看见纸难以竖起来，形成视觉冲击，激发探究欲望。此时教师适时提问：“你有办法用一张A4 纸支撑起一本科学书吗？”学生感觉难度不大，都跃跃欲试。教师又指出：“注意：要保证书本离桌面15厘米以上（图片、文字），你们有什么想法或者问题？”难度提升，学生面对有挑战、方向明确、可研究的问题，积极、深入地思考。教师聚焦的问题情境，把“引导学生思考或者提出一个适合研究的问题”作为学生科学探究实践起始阶段的研究重点，让学生参与问题研究，鼓励学生在研究问题的过程中生成新的问题。学生提出：把A4 纸折成什么形状可以支撑起一本甚至多本科学书？A4 纸横着折能否达到15 厘米的高度？A4 纸横折还是竖折承重力大？……一石激起千层浪，思维的火花被点燃，一个个适合研究的问题喷涌而出，学习向深层、广阔和多元漫溯。此时，教师让学生取一张A4 纸折一折、试一试，争取支撑起更多本科学书。学生借助学习支架和分析解决问题的有效策略，走向科学探究实践的深处。

在探究实践中，提高学生发现问题、解决问题的能力极为重要。探究实践的学习过程往往围绕一个需要解决的实际问题而展开，学生在真实、开放的环境中自主发现、提出问题，并提出解决问题的设想，从而根据设想选择解决问题的科学方法，以亲历探究实践过程、最终解决问题为终点。在科学探究实践的“观察、提问、猜测、验证、结论”等研究过程中，问题情境的创设、问题的提出是关键环节，可以说，一个适当问题的提出就是一次研究的开始，也是科学探究实践成功的基础和保证。

二、聚焦参与实验，让探究实践有依据

俄国生理学家巴甫洛夫指出：“自己动手，自己动脚，用自己的眼睛观察，这是我们实验工作的最高原则。”科学的真理不应该在古代先贤的书本上找，而应该在实验和以实验为基础的理论中去找。科学课程倡导设计学生喜闻乐见的科学探究实践活动，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究以及技术与工程的过程。为学生提供充分的探究学习机会，亲身经历实验，亲眼看到，亲耳听到，亲自接触，让科学探究实践有理有据，让人信服。

在教学《建桥梁》一课前，教师带领学生开展了“不一样的伯渎河寻访活动”。学生在寻访中了解到，无锡的母亲河伯渎河，河水清澈，景观优美，每天大量的居民在河边步道上健身，为了便于两岸通行，居民希望在泰伯公园段建一座桥。那么建桥区域有什么特点？建造一座怎样的桥梁比较合适呢？学生开展了“关于伯渎河泰伯公园段建造桥梁”的调查，通过调查“建造桥梁的主要作用是什么？预计桥梁上每天的人、车流量是多少？河面宽度和周边环境怎样？居民和政府对建造桥梁有什么要求？”等问题，知道了“桥上可让行人和电动车等非机动车辆通行，桥下可让小型船只通行；每天人流量约4000 人，非机动车流量约100 辆；河面宽20米，水位高接近岸边，岸边是伯渎河景观带；牢固安全，简洁美观，通行方便，控制成本”等信息，并由此思考判断：有船只通行，那桥梁的高度和跨度要大些；没有大型载重车辆通过，桥梁承重力的标准可以适当降低；水位较高，考虑到汛期安全，桥梁的高度和桥面宽度都需要适度增加；建造经费有限，桥梁要经济实惠、性价比高。

一座好的桥梁要根据需求有针对性地设计建造，做到牢固承重力好、美观实用、满足通行需求、适应周边环境和自然条件、有效控制成本等，其中牢固、承重力好，是保障桥梁质量极为重要的方面。不同形状的桥梁承受力一样吗？此时学生用一张A4 纸做桥面、两个间距13 厘米的桥墩开展实验，来探究不同形状桥梁的承重力。通过实验，学生发现：不同形状的桥梁承受力不同，其中拱桥承受力最好，其次是吊桥，平板桥承受力最差。随着项目研究和科学探究的深入，学生再次实验探究“平板桥承受力这么差，有办法来提升它的承重力吗？”，进一步亲历实验，探索提高平板桥承受力的有效方法，并根据实验数据有针对性地调整、改进桥梁设计方案。

整堂课教学中引入项目学习，在学生开展“不一样的伯渎河寻访活动”的基础上，创设问题情境“征集伯渎河桥梁设计方案”，以方案征集为载体，以问题解决为目标，以项目学习为手段，探索解决一个工程问题至少需要知道什么，探讨保障桥梁质量最为重要的方面是什么，步步深入引导学生聚焦核心问题。在调查问卷、汇总分析、亲历实验、搜集数据的基础上科学地思维，最终设计改进更加适合的桥梁建设方案。在教学过程中，学生控制变量，开展对比实验，在亲历实验、亲历实践中感受科学探究实践要尊重事实，要有认真严谨的科学态度。在发现不同的桥梁承重力不同，不同的桥梁制作工序、成本不同，同一种桥梁在材料相同的前提下，也有多种改进承重力的方法。在一次又一次亲历实验中，学生充分感受了科学学习特别是工程实践的迭代乐趣，充分感受到科学来不得丝毫马虎和懈怠，充分感受到工程师和科学家缜密的思维、大胆的质疑、不怕失败的坚韧，从而不断依托实验证据优化设计方案，逐步走向理想中的科学探究实践。

三、聚焦讨论碰撞，让探究实践有共识

探究实践重视师生互动、生生互动，引导学生对所学知识和方法进行总结、反思和迁移，促进学生开展自主学习和合作学习，克服学习过程中的困难，为成为一个具有终身学习能力的学习者打下基础。科学教师需要引导学生有效表达，与他人交流自己的探究结果和观点，这是一个信息输出的过程，有利于学生内化理解，提升学生的学习能力、思维能力、实践能力和创新能力。鉴于此，在科学教学中应该给予学生充分的讨论空间、充足的讨论时间，让学生在讨论、质疑、碰撞中，达成探究实践的共识。科学教学中的讨论碰撞，承载着学生思维发展的重任，不仅是学生思维的显性化过程，更是学生思维精细化发展的需要。讨论碰撞激发科学思维，科学思维建构科学概念。师生有价值的科学思维过程是一个不断激起矛盾并解决矛盾、思维经历清晰—模糊—再清晰不断反复的过程，从而达到思维的科学深入与明晰。

在教学《搭支架》一课时，教师通过“野餐采摘活动中小明家准备了折叠凳、折叠桌、小型人字梯等物体，在观察和使用中发现这些物体结构上有什么共同特点？”这一情境导入课堂，学生由此建立“支架”概念，并产生探究“三角形、四边形、五边形等形状的支架哪种更加稳固”的欲望。在亲历实验的基础上，学生发现三角形支架不易变形、最稳固，使用也最为广泛。但是，生活中人们也使用到其他形状的支架，其他形状的支架有什么好处？有什么办法可以使易变形的支架结构变得稳定牢固？这些想法也冲击着学生，学生特别希望得到答案。于是，学生分组讨论，交流各自的想法并说明理由。学生讨论争辩、思维碰撞，表达不同的观点，展示不同的思考维度。有学生表示：四边形、五边形支架虽然稳定性不强，但是它空间大、间隔大，利于扩大物品的内部空间，而且造型美观多样，也可以通过架梁的方法形成大小不同的三角形，提升其稳定性；也有学生表示：四边形支架结构不稳定、易变形，这是它重要的特点，也是一个显著的优点，比如，伸缩门、升降架、便携式置物架、置酒架等，都很好地发挥了它这一特点和优点，不是任何场所、任何物品都需要非常稳固的结构的……思维角度不同，表达的观点就不同，让人耳目一新，印象深刻，有理有据的分析获得了听课者的一致认可。

每一种表达都是一朵思维的火花，火花带动火花，闪耀智慧的灵光，燃烧热爱科学的熊熊火焰。在课堂上，学生讨论交流，把自己的新思考、新观点、新疑惑、新发现呈现出来。讨论交流激发了学生的头脑风暴，促进了学生思维的创新与发展，思维频繁碰撞、沟通交往密切，让学生与教师、学生与学生达成探究的共识，师生之间、生生之间的关系也更加和谐融洽。

四、聚焦拓展体验，让探究实践有迁移

著名的儿童心理学家皮亚杰说过：“一切真理都要有学生自己获得或由他重新发现，至少由他重新建立，而不是简单传递给他。”学习是一种能动建构的过程，其目标是为了探寻更多的未知领域，解决更多的现实问题。学生在探究实践中，自己提出问题并找到解决问题的途径与方法，从而建构知识，并用建构的知识解决现实生活中的真实问题，实现知识向能力、知识向素养的转化。科学教师在注重科学课堂探究实践教学的同时，还要极其重视拓展学生的实践体验，让探究实践从课内向课外迁移，从科学教室之内向教室之外迁移，从学校向家庭和社会迁移。

在日常教学中，科学教师要引导学生积极参与小发明、小创造、小种植、小饲养、小制作等实践体验活动，让他们在亲身的实践体验中增长知识、增长才干。如，在校园科技节中，广泛开展科技小制作、科学小点子等活动，学生学以致用，金点子频现；又如，在科技社团课程中，以项目化形式组织限定材料、制定要求、规定时间的智力竞技挑战，学生用10 张A4 纸搭高塔，用20 根小棒架桥梁，用30 根纸棒建房屋等，每一个项目学生都热情参与，智慧火花推动项目成果不断更迭、优化；再如，在家庭小实验中，学生比较洗涤剂酸碱度、菜品农药残留等，让科技点亮生活，让科学服务生活。学生亲身经历一系列实验过程，拓展了体验，感受了成功，获得了更多的科学知识，并将知识迁移转化为多方面的科学探究实践能力，在实践中养成了耐心细致、坚持不懈的科学态度，培养了不畏艰难、勇于探索的科学精神。

探究实践让学生的科学学习有声有色，让学生的科学生活多姿多彩。聚焦问题情境，让科学探究实践有方向；聚焦亲历实验，让科学探究实践有依据；聚焦讨论碰撞，让科学探究实践有共识；聚焦体验拓展，让科学探究实践有迁移。“四有”聚力，让科学探究实践向更深处漫溯！