長周期科學探究活動操作范式的建構與實施

所謂長周期科學探究活動，是指現行教科版小學《科學》中的相當一部分探究活動需要沖破課堂40分鐘的時空樊籬，超越科學探究的“建筑圍墻”，開展課內外聯動探究。擷取此類內容，重新梳理歸類，可將其粗分為“觀測與考察”“種植與飼養”“設計與制作”三大板塊。在面對諸多類型的探究活動時，傳統的、固定的、拘泥于課堂時空的探究模式只能讓這些展示型、競賽型、長周期探究等課型淺嘗輒止。為此，依托學生主體、課堂教學實踐和豐富的硬件資源系統，提煉出相對應的三種學習范式：基于匯展交流機制的探究范式、基于技術跟蹤機制的探究范式、基于競賽激勵機制的探究范式。我們試圖通過這樣一種嘗試，追尋一種“好的課堂”，教學諸因子之間相互交融、緊密相連，進行著信息能量的輸入輸出等各種交流。

一、“觀測與考察”板塊——基于匯展交流機制的探究范式

“觀測與考察”的內容在小學科學教材中是一個重頭戲，每一冊中或多或少都有涉及。比如三上的《校園的樹木》、五上的《評價我們的太陽能熱水器》、六下的《考察家鄉的自然水域》，等等。此類活動讓學生走出課堂，面向自然、面向社會、面向實際，讓學生養成實事求是、認真細致、與人合作、勇于探索的科學精神。然而，受各種因素限制，這一部分活動的實際開出率極低。解決這一矛盾一方面應該從硬件設施建設入手，完善科學探究資源體系的創建，另一方面可再通過匯展交流機制激勵督促活動的正常開出，最終形成適宜此類活動開出的探究范式（見圖1）。

（1）場地選擇是開展“觀測與考察”活動的首要問題。我們應該從內容出發，充分考慮安全因素和組織方式，選擇合適的校內外探究場。比如觀察校園動植物，可運用科技種植園和生態池塘；測量天氣數據，可運用校園氣象觀測站；考察河流和生態環境，可運用校園周邊的小溪、公園等。

（2）要讓孩子們帶著問題、帶著活動方案去開展觀測考察，而非漫無目的地旅游、踏青、觀賞。因此，活動中方案的制訂顯得尤為重要，這將直接影響到活動的正常開出和成果的匯展交流。一般情況下以指定四人組或自由組合的方式為組織形式，厘清活動的目的、方法、表述方式等內容后再行動，部分校外活動還必須由兩名以上的教師帶隊。在觀測考察過程中，受場地環境、活動人員等多重因素影響，有可能還會隨機調整方案，應用新的策略方法，形成動態目標。

（3）信息發布會、報告會、交流會均屬匯展交流，讓學生根據主題搜集整理資料，寫出報告文稿，在全體學生面前表達自己的研究發現。可以是少數學生講給大家聽，也可以是多數學生參與的交流活動，活動還可以是一種資料張貼展示的形式。匯展交流可安排在活動結束后進行，也可隨著多次觀測考察活動分期開出，關鍵在于要營造一種民主的、科學交流的氛圍，讓學生嘗試、體驗科學交流活動的精神享受與樂趣。

（4）觀測與考察活動給學生提供了親身體驗的機會，更接近生活實際，其教育遷移更具有顯性意義。如：考察學校周圍新發生的與科學教育相關的事件、工程、環境問題后，引發孩子們自覺到社區做義務宣傳等。

綜上所述，開展“觀測與考察”類的長周期科學教育活動，不在乎孩子能掌握多少科學知識，在乎的是孩子親歷活動后的內心體驗和能力發展。在孩子們的興趣、積極性被充分激發調動后，他們對活動的鉆研就會更加投入、更加深入。學習氣象知識、觀測天氣現象、考察環境等活動會逐步成為學生們喜愛的科普項目，孩子們的實踐能力也會隨之增強。

二、“種植與飼養”板塊——基于技術跟蹤機制的探究范式

俄國哲學家、作家赫爾岑曾經說過：“科學是到處為家的，不過在任何不播種的地方，是絕不會得到豐收的。”教科版小學《科學》教材中約有三分之一的內容與種植飼養有關，三上有《植物》《動物》兩單元，三下有《植物的生長》《動物的生命周期》兩單元，四下有《新的生命》單元、五上有《生物與環境》單元、六上有《生物的多樣性》單元。其中，部分活動需要開展長時間的觀察和探究。如何在科學課上給學生提供機會，讓他們從事力所能及的種植飼養活動，從中獲得直接感知和技能、樂趣方面的發展，成為一個非常現實的課題。為此，我們在校園內注重種植園、生態池塘、班級生態角等硬件建設的同時，提出“技術跟蹤”這一保障機制，建構與之相適的探究范式（見圖2），力促孩子們的課外種植、養殖活動能做到親歷親為。

（1）種植和飼養是小學生樂于從事的實踐性活動，活動前充足的材料準備是活動正常開出的第一要素，比如準備種植所需的種子或幼苗，飼養所需的動物卵或小動物等。當然，準備過程中盡可能地讓學生參與其中也是非常有必要的。

（2）創設情境也應該視作活動前的準備之一，其目的直指學生的心理動機和情感。教師充分利用種植、飼養活動中的載體，創設真實的探究情境，明確探究任務，激發積極情感，培養學習興趣。

（3）科學建模就是把生活事件建筑成科學問題的模型。種植、飼養的目的不是把學生培養成花匠、農民、飼養員，而是以此為探究平臺展開科學問題的探討。在明確目標的前提下，師生再共同開展活動。

（4）種植、飼養活動在實施過程中，因各種主客觀因素半途而廢是一種常見現象，也是最令人擔憂的。因此，在此范式中提出了“技術跟蹤”這一保障機制，主要涵蓋兩層意思：一是活動自始至終提供必要的材料、技術指導，二是對學生的活動進行必要的跟蹤、監督，明確任務，形成動態性目標。

（5）在交流遷移環節中，教師可指導學生整理觀察日記，進行手編報的編寫、廣播稿的投稿播出，發布到博客或QQ空間等，讓更多的人參與我們的種植、飼養過程。同時，還可將這些活動以及成果應用到生活生產實踐之中，遷移到家庭、學校和更廣的范圍之中。

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”譬如，依照上述范式帶領孩子們養蠶。飼養前可作好準備：種植園中有一片種植了兩三年的桑樹，已可采摘；四月底聯系農科院，購買到健康的蠶卵，在實驗室統一孵化；完成第一課的教學，作好觀察飼養指導。待到二齡蠶或三齡蠶時，下發給每位學生五條蠶寶寶和一張桑葉。實驗室內剩下的蠶寶寶利用種植園中的桑葉繼續飼養，若學生飼養不當造成死亡，還可用死亡的蠶寶寶到實驗室換取活的蠶寶寶。同時，教師還應配合蠶寶寶的生長情況，調整教學進度，進行靈動的教學安排和給予必要的技術指導。同時，在班級博客中開辟專欄，上傳優秀的飼養日記、照片等。讓學生以養蠶的直接經歷為基礎，運用這個模型去認識各種動物的生命周期。通過上述案例，我們便能感悟到“技術跟蹤機制”在“體驗生命”類探究活動中所起到的保障作用。

三、“設計與制作”板塊——基于競賽激勵機制的探究范式

“設計制作”板塊內容隸屬于“設計與技術”領域。設計是人類社會最基本的一種生產實踐活動。技術是人類為實現社會需要，解決實用問題而創造和發展起來的手段、方法和技能的總和。讓孩子們親歷以設計為特色的技術和以探究為特點的科學相并存的過程，發展綜合解決實際問題的能力和實踐創新的能力。同時，再輔以“競賽”這一有效的激勵性機制，扎實有序地開展科學探究，形成學習范式（見圖3）。

（1）“設計與制作”相關內容在教材的呈現往往會有這樣兩種規律：一種是在課文的結束部分，如五下《時間的測量》單元第7課“做一個鐘擺”最后部分要求做個一分鐘擺30次的“鐘擺”；還有一種就是單獨成課，如學習了該單元前幾課后，就出現了第8課“制作一個一分鐘計時器”。開展此類活動要高度重視認知積淀，包括活動前師生現成建構的，以及學生之前就具備的前概念和操作技能。

（2）明確制作任務也就是明確探究主題，如制作要求，需要符合某些特定需要，都應作重點說明。在這一環節中尤其要注意激發學生的學習動機，激起探究、制作的欲望，故而將“競賽”這一元素滲透到整個活動范式。有了這樣的原動力，學生才會去主動的制訂方案、準備工具、搜集材料、嘗試制作，直到制作出令人滿意的作品。在這一流程中還應該充分利用制作團隊的力量協同，這個團隊并非單指學生之間的小組合作，還包括家長、專家、社區資源，以期形成一種動態目標。同時，還應凸顯對工程設計環節的重視，因為設計可以展現人的多種理解和創造，也能讓技術從無形到有形。它具體包括材料的設計、測試方式設計、結構的設計、外觀的設計等諸多方面。

（3）競賽激勵應該是一種多層面的競賽，包括個體之間、組際之間、班級之間，每一個層面未必都要教師出面組織。在層層遞進的競賽過程中，學生必然會進行多次設計制作，不斷完善自己的作品，體驗成功的樂趣。

（4）最后，評價遷移階段要引導學生對不同設計方案和制作工藝實物予以測試與評價，讓學生意識到人們精巧設計所帶來的更大收益；要通過教師或學生結合探究活動的過程進行總結提煉，總結對象可以是制作技能，但更重要的是總結科學實踐的方法、合作學習的方式、不畏失敗的精神……同時將這樣的一種收獲遷移到家庭科技教育、校園科技比賽、社區科技比賽之中。

“設計與制作”內容板塊中利用基于競賽激勵機制的范式開展科學探究，有兩個方面的意義：一方面是既充分挖掘教材中現有的課程資源，又充分利用校園內匹配的科學探究活動資源體系，如科技制作坊、探究實驗室等；另一方面是這樣的活動范式使原有的學習方式更加豐盈靈動，將孩子帶出課堂，讓孩子走進生活，真正實現科學教學貼近生活、貼近實際，為學生提供更多的科技實踐體驗機會。

教學有模，但無定式，貴在得法。盡管我們針對各類長周期科學探究活動提煉了三種操作范式，但并不意味著一定要依據范式流程按部就班。在教學實踐中，還可視制作對象的能力水平、培養目標的指向性、活動過程中的隨機生成，進行增刪、調整。同時，提煉新型探究范式的目的并非要全盤否認新課標提出的主流探究模式，而是對原有科學探究模式的一種補充、一種細化。這既為授課教師提供一個寬裕的施展個人才能、展示個人風格的空間，又能讓他們避免遭遇到削足適履的尷尬而拘泥于某一具體的操作方法，同時在問題解決的過程中可以有效地提升廣大學生的科學素養。

（作者單位：浙江省杭州市下城區教育研究發展中心）

（責任編輯：馬贊）