高段學生科學探究的特點與教學建議

探究既是科學學習的目標，又是科學學習的方式。親身經歷以探究為主的學習活動是學生學習科學的重要途徑。小學生自三年級接觸科學探究，到高年級已有一定的科學學習經歷，他們對科學探究的意義和程序有了一定的理解，與低段學生相比，小學高段學生的科學探究也產生了許多新的特點。本文結合具體案例和自己的實踐經驗，對高段小學生的科學探究特點作一分析，并提出有針對性的教學建議。

一、科學探究活動中隱含了更強的邏輯思維性

例如“物體在水中的沉浮與什么因素有關”這個探究活動就隱含了很強的邏輯思維性，對學生的科學探究思維水平提出了更高的要求。學生把7種輕重、體積不同的物體放入水中，發現結果與推測不符，引發了認知沖突，促發他們進一步分析和反省：為什么探究的結果與事先的預測不一樣？探究的設計和計劃的實施存在什么缺陷？探究活動的哪些方面還需要改進？在一系列問題的驅動下，學生各抒己見，對活動進行了有目的的改進，再研究……顯而易見，學生伴隨探究活動本身的思維方式是縱向型的，活動與活動板塊存在著明顯的遞進關系，探究活動一環緊扣一環，前面建立的科學概念是后面科學概念構建的基礎和保證。活動中，只有學生的外部探究與邏輯思維相繼并進，才能推進探究活動的順利達成。它已經不像剛剛起步的探究活動那樣，思維結構是橫向平行型的，活動板塊之間是以并列關系存在，前后活動間不存在明顯的推進關系。

皮亞杰兒童認知發展理論告訴我們，高段學生的思維正處于具體運算階段，認知結構中已經有了抽象概念，能從多維度對事物進行歸類，具有思維的可逆性和去自我中心性，能夠在具體事物的支持下進行邏輯推理。因此，在小學高段科學教學中安排這樣的探究活動，不僅能使學生主動建構科學概念，而且還能提高他們的科學邏輯思維能力，起到厚積薄發的作用。

教學建議

1.理解并挖掘教材每個活動、活動與活動間的邏輯思維關系

教科版小學科學教材是由一個個科學活動組合而成，每一課包含的小活動與小活動、前后課時的大活動與大活動之間存在一定的內在邏輯聯系，這種邏輯聯系是否被教師真正理解和把握，從根本上引導著課堂的方向，影響著探究科學教育的成效。

例如：教科版五年級下冊《馬鈴薯在液體中的沉浮》一課出現了兩種教法。

教學方法一：學生發現馬鈴薯在一杯液體中會浮起來，馬上回應：“浮的一杯是鹽水！”聽一個學生這樣說，更多的學生都附和著說是鹽水。老師肯定了學生的判斷：“好！真聰明！這確實是鹽水。”接下來老師又問：“這是鹽水，怎么來驗證呢？”學生說：“燒一燒就能燒出鹽。”學生說干就干，結果真的燒出了白色的粉末，學生與教師對蒸發皿中留下的“鹽”都深信不疑！實驗得出：使馬鈴薯浮起來的液體就是鹽水。

教學方法二：當學生喊出讓馬鈴薯浮起來的水是鹽水時，老師卻神情自若地說：“你們這么肯定呀？有什么方法來驗證呢？”“把杯中的液體燒一燒就知道了”。調羹中的液體燒干了，出現了白色的粉末。“是鹽，是鹽。”學生又一次自信地斷定。老師不緊不慢地說：“你們這么肯定呀？老師這里還有糖、味精、小蘇打，把它們溶解在水中，放入馬鈴薯，看看會怎樣。”學生依次做了，結果發現：溶解了糖、味精、小蘇打的水也能使馬鈴薯浮起來。老師趁機提問：“剛才這杯液體到底是什么？”學生支支吾吾：“可能是糖水，可能是鹽水，也有可能是味精水。”有些小組說可能是多種物質混合在一起的水！還有學生說不能確定是什么液體。

上述探究活動的爭論焦點與活動隱含的邏輯點都是確認這杯液體是不是鹽水。第一種教學方法，學生看到白色粉末就斷定是鹽，并恰好與教師的預設一致，探究過程就此結束。這種教學方法也被很多教師經常采用。但是，這樣的教學在培養學生嚴謹、科學的邏輯思維和挖掘思維潛力方面是有缺陷的。第二種教學方法中的“不能確定”，是教師對探究過程中邏輯思維活動的進一步挖掘，體現了科學理性、邏輯、嚴密的思維分析方法。通過探究白色粉末是不是鹽的活動，學生懂得科學不能以偏概全、盲目下定論。可見，科學意識、科學思維、科學思想的養成在很大程度上得益于教師對探究活動中邏輯思維的理解與挖掘。

2.夯實每一個科學概念，為科學探究構建新概念提供基礎保證

由于科學探究前后存在邏輯關系，學生新的科學概念構建是建立在已有概念基礎上的。因此，教師要充分了解學生已有的經驗基礎，掌握所要探究的概念與其他有關概念的關系，以便有目的地為學生搭建“腳手架”， 一步步夯實，支持學生的探究活動，從而構建新的科學概念。例如《做一個鐘擺》一課中，科學活動的前后邏輯體系如下：擺的快慢與擺繩的長短有關→擺繩一樣長的擺，擺的快慢還與擺錘的長短有關→擺的快慢與擺錘上有無金屬圓片有關→擺的快慢與擺錘上金屬圓片的重心位置有關→擺的快慢與擺長有關。可見，要構建最后的科學概念就像修造高層建筑一樣，層層遞進，環環相扣。教師只有在夯實每一個科學概念的基礎上才能引導學生建立新的科學概念。

3.領悟科學探究中相互交叉的邏輯關系

在小學高段科學教學中，除了要引導學生建立科學概念與科學概念、事物與事物間內在的邏輯關系外，還應讓學生初步領悟科學探究中相互交叉的邏輯關系。例如：在《微小世界》單元的學習中，一方面，要讓學生經歷人類從古到今觀察工具的發展過程；另一方面，要讓學生認識和感受隨著觀察工具的發展和觀察視野的不斷拓展人類在探索微小世界方面所取得的豐碩成果。教師如果深入領會教材，掌握了探究的多層邏輯關系，就能引導學生把事物放在具體的關系中進行思考和認識，從而更加多方位、深層次地認識事物的本質，感悟科學的本質。

二、開展科學探究的自主獨立性加大

例如，同樣是觀察把鐵釘放入硫酸銅溶液中會發生什么變化的活動，在有的教師的教學中，學生機械地照著教師指定的實驗步驟按部就班地依樣畫葫蘆，把觀察硫酸銅和鐵釘的大活動分割成了零碎的三個小活動，學生在活動中停停放放，不斷在教師的指令下操作，學生探究的自主性受到壓抑，探究的積極性及思維參與程度明顯打折。而在有的教師教學中，學生的觀察活動是在一定的研究問題驅動下的一種有目的的活動，學生經歷了探究活動的設計，討論了活動中需要注意的地方，科學探究成為學生自主獨立的活動，活動得到明顯增值。為什么從表面看所差無幾的兩例活動，產生的教學效果會如此懸殊呢？問題的節點就是第二位教師相信學生已經具備了初步的科學探究能力，知道該是放手的時候了，教師在其中只是充當引路人的角色，給予學生盡可能大的自主探究空間。

教學建議

筆者對六年級上冊學生的問卷調查結果顯示：學生希望教師把探究的時間增加，在探究活動中不要有過多的指令，有一定難度的探究活動才是學生所期望的。當學生處在思維的轉折點或探究的重難點，經過自身努力，還感到無法解決時，教師要給予適當的點撥、扶持或提示，其他情況下充分發揮學生的自主性，做到放中有導、導放結合，與高段學生要求獨立自主的心理特點相符合。

1.運用“提示單”促進學生開展自主獨立的探究活動

給學生更多的探究空間是每個教師的共識，但同時，有些教師又擔心學生的科學探究會偏離軌道，產生失控行為。筆者在多年的教學實踐中經常運用“提示單”來克服這一難題。例如《斜面的作用》教學中，第一個探究活動：分別測出直接提升和沿斜面提升一個物體所用的力，得出斜面能省力的結論。在第一個活動快結束時，筆者下發了科學提示單（如下）：

關于斜面能夠省力的進一步研究提示單

同學們，祝賀你們發現了斜面能夠省力的作用。

是不是所有的斜面省力情況都一樣呢？斜面省力的情況有什么相同與不同的地方？

小組趕緊討論一下，制定研究的方案，趕緊行動吧！

在提示單的指引下，學生自覺地過渡到第二個探究活動，前后兩個活動共進行了大半節課。活動中，教師只是在小組中巡視，及時給予必要的指導與幫助。這樣，既給了學生廣闊的科學探究時空，又使學生的活動在正道上得以持續、深入，起到了兩全其美的作用。

2.布置主題式探究活動，把科學探究從課內引向課外

高段學生已經具有了獨立解決問題的能力，他們已經不滿足教室這個太小的空間，而希望課堂活動在課外得以延伸，在課外尋找科學探究更廣闊的空間，得到進一步的發展，獲得更大的成功。如在學習《環境問題和我們的行動》時，筆者在課前組織學生進行調查、了解、記錄人類面臨的環境問題，使學生對人類與環境問題形成立體化的認識。在《做框架》課后讓學生繼續搜索生活中的框架結構，每個小組以一種框架結構物體為例進一步探究，寫成科學小論文。學生以開放的心態對自己喜歡的活動進行深入、開放的探究，獲得的不僅是大量的信息，還有對科學產生的無比激情和盎然興趣。

3.以多彩的形式展示學生自主探究的成果

每個學生的探究活動應該是一個動態的充滿靈氣的個性活動。逐步進入自主獨立期的高段學生，他們期望自己作為一個獨立的個體，有展現自我的機會。因此，既然給了學生自主獨立的探究空間，就要以學生為本，以多彩的形式展示學生科學探究的成果，使學生對科學探究的激情保持昂揚。例如在宇宙單元的學習中，學生制作一份月球小報、一張月相觀察圖、觀察月食的計劃書，自己安裝星空軟件觀察星空、實地觀察星空、閱讀關于宇宙的書籍、操作模擬星空實驗等等都可以作為單元評價的依據。這種由學生自主選擇型的評價，顧及了學生的興趣愛好，探究更開放。學生在活動中不斷進行自主獨立探究的訓練，體會探究的樂趣，形成了科學學習的良性循環。

三、科學探究與現實生活以及社會、科技發展相聯系的意識逐漸加強

例如在怎樣防止鐵生銹的活動中，科學探究與學生的生活實際相聯系，學生在具體情境中順理成章地調用已學的科學概念來解決實際問題，進一步鞏固了概念。同時，學生的探究摻雜著一種濃濃的社會責任感，科學探究被賦予一種人文性、真切感，加深學生對科學本質的理解。

科學學習的最終目的是把習得的科學知識、技能應用于實際生活與社會之中，“用科學改善生活，科學與生活、社會技術密切相關，生活中處處是科學”是科學學習的重要目標之一。高段學生對于生活與社會的意識有了一定程度的提升，有了初步的分析明辨和社會參與能力。這一時期，教師有意識地加強這一方面的引導，能更加自然地建立起科學與現實生活、社會技術相互聯系的意識，形成學科學、用科學的良好習慣，為其終身發展奠定基礎。

★教學建議

1.科學探究中滲透生活處處有科學的思想

教師通過創設生活情境，調動學生已有生活經驗引發學生探究，使課堂情境趨于生活化、科學探究貼近生活。例如《杠桿》一課的教學，從生活中撬一塊大石頭引入；以“米變成米飯”這種學生熟悉的事物和現象作為《物質發生了什么變化》一課的教學例子；解釋水壺冒白汽的原因來鞏固學生對水蒸氣的理解。長此以往，科學探究與生活實際相聯系的思想就會植根于學生心靈，不留痕跡地引導學生做生活的有心人，感受到生活中處處有科學、科學為社會生活服務的特點。

2.樹立科學探究可以超越生活的思想

科學探究要求真、求知，更要求新。在探究過程中，如果高段的學生還僅僅停留在發現秘密、揭示規律的基礎上，是遠遠不夠的，還可以引導學生向生活挑戰，使探究活動不斷創新。例如《杠桿的科學》教學時，在學生認識了最普通的杠桿后，筆者出示釘有一枚長釘子的木板（圖1），讓學生把鐵釘拔出來，學生試用杠桿撬釘子，卻發現還沒等鐵釘拔出來，杠桿就碰到木板了，把杠桿移動的范圍擴大是撬出釘子的關鍵。幾經周折，學生設計創新的“變形杠桿”誕生了（圖2）。雖然這是前人已經發現的項目，但對學生來說是全新的。他們在活動中慢慢體會到：科學探究只有不斷創新和超越，才能促進科學技術的進步，推動人類社會的發展。

為了引導學生不斷創新和超越，教師應及時關注和掌握科學與社會發展的最新動態，并有機滲透到平時的課堂教學之中。例如克隆、納米材料、人類基因、無土栽培技術、無籽西瓜的種植、可視電話的產生、國際天文年等等。這樣，科學教學就能使學生在感受科學的無窮魅力、崇尚科學偉大神奇的同時，增強時代感，激發他們的想象力和創新意識。

3.初步樹立辯證看待科學探究與社會關系的觀念

經歷幾年的科學探究，學生對科學探究會產生百般信賴的感覺。學生的心目中往往會建立科學高于一切、科學技術創造新生活的片面理解。本著“早發現，早處理”的原則，教師要抓住有利時機改變學生不客觀的認識，引導學生樹立辯證看待科學探究與社會關系的正確觀念。例如：在認識各種材料時，一方面要引導學生知道隨著人類科學技術的發展，各種材料應運而生，感受材料的多樣性，但是另一方面還要引導學生感知材料的豐富勢必會消耗大量的能源；人類出現克隆技術證明了科學的偉大力量，但是克隆給人類帶來的隱患也是不可估量的；建立現代化、自動化的各種垃圾處理廠驗證了人類技術的先進，但是垃圾給人類帶來的危害還是存在的。如果教師經常組織這樣的討論、探究活動，對正在形成科學價值觀的學生的影響將是深遠的，學生對人類科學探究的理解也將更加科學與辯證。

（浙江省舟山市定海區東海小學 316000）