倡导探究实践

高云峰

2022年版《义务教育科学课程标准》特别提出“激发学习动机，加强探究实践”，倡导以探究和实践为主的多样化学习方式，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实践的过程。

为什么要在小学科学课教学中倡导探究实践？

科学教育要让学生形成“像科学家一样思考”“像工程师一样实践”的意识。

学生的探究实践是对科学家的模仿，是一个从未知到已知的探索、发现的过程；技术工程实践则是学生对工程师的模仿，要经历简单的设计和物化过程。

新的科学课程标准体现了科学、技术与工程相互影响的趋势：学生利用科学原理和科学知识指导技术与工程设计，做出简单装置或作品，然后利用自己的装置对科学现象进行验证，或者进行更深入探究，从而使得科学探究与工程实践有机融合。

例如，课标中建议了这样的案例：探究长时间低头看手机的危害。这是涉及生命科学、物质科学、技术与工程领域的跨学科学习活动。学生在了解人体结构的基础上，可以设计制作简化的头颈模型，用绳子模拟肌肉，然后利用头颈模型做实验，测量不同低头角度下肌肉的受力情况，整理这些数据后得出有说服力的证据。这一活动把建模、实验、数据处理融为一体，让学生意识到：可以利用自己的工程实践成果为后续的科学探究提供实验数据，未来进行原创科学探究时，如果缺乏适合的仪器设备（或禁用时），可以自己开发研制仪器设备。

爱因斯坦说，提出一个问题往往比解决一个问题更重要。

例如，诗人韦应物在诗中这样描写：春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横。在这里，现象是“舟自横”，问题可以有很多，例如，“舟自横”这一现象是很常见的还是很罕见的？这一现象背后有什么科学道理？能否用演示实验复现这一现象？等等。同时我们可以提出猜测：这一现象好像并不多见（至少唐诗中没有其他类似描述，生活中也不常见），是否与水流情况有某种关系？

掌握技术工程方法的学生就容易想到：设计制作一个演示模型，在不同条件下进行验证，也许有助于我们发现现象背后的道理或特别的条件。

具体来说，首先，用透明亚克力材料设计制作一个“回”字型盛水容器，用玻璃胶密封好；在容器一端装上电动机和螺旋线，驱动容器中的水在容器中循環流动（模拟小河的水流，同时避免手工驱动速度不均匀问题）；用泡沫板做一个模拟的小船；最后在水池不同区域进行尝试（考虑不同水流情况的影响）。

通过多次实验，学生发现（表明结果具体可重复），模型小船在容器的不同位置有不同的表现：在某些位置，小船不会自动横过来；但在另一些位置，小船即使开始时顺着水流，也会慢慢漂移，自己横过来（诗中的现象）。

为什么会有这种差别呢？学生通过观察发现：不同位置水流速度不同，水流平缓处，小船不会出现自动横过来的情况，而靠近螺旋桨的区域，水流比较湍急，甚至有局部回流现象（在水中放些小纸片可以发现），导致小船在这里漂移现象比较复杂，一旦小船横过来后，会形成稳定的状态。

因此这一演示实验既证明了“舟自横”现象，又表明“春潮带雨晚来急”是导致“舟自横”的重要条件。这一结论在做实验之前，不容易想到，这也解释了为什么平时不容易看到“舟自横”的现象。

当然，学生还可以查找资料进一步解释这一现象，如从“伯努利原理”出发，测量各处水的压强、压力等，从受力分析的角度给出更详细解释。

课标鼓励学生自己设计制作某些模型或装置，用于后续的探究。在“野渡无人舟自横”的演示实验中，通过技术工程方法设计制作装置，便于验证之前的猜测是否合理。同时，学生在实验中发现某些现象，与原诗的条件吻合，无意中破解了这一唐诗：“春潮带雨晚来急”是条件，“野渡无人舟自横”是结果。