桃花心木的背后

周振宇

2014年底，我有幸參加由教育部課程改革研究中心和鳳凰出版傳媒集團共同組織的全國小學科學（蘇教版）教學設計高級研修班。其間臺灣屏東大學的王靜如教授做了題為《科學教學設計》的輔導報告，報告中途帶領所有學員參加桃花心木種子研究的體驗式探究活動，這一環節讓我印象深刻，并引發自己對臺灣科學教育的關注以及對自身教學行為的反思。

一、現場探究體驗活動的過程描述

活動開始，王老師拿出一個紙盒子，盒子里裝滿桃花心木的種子。她讓班上個子最高的同學站到講臺前，抓住一把種子舉到最高位置，松手讓種子們自然下落。許多種子像一群蝴蝶一般翩翩起舞，緩緩旋轉著落下來，很有視覺沖擊力。所有學員都很振奮，紛紛舉手向老師索要種子來進行研究，老師有條不紊地給各組成員分發桃花心木的種子，并簡要介紹桃花心木的生長環境和習性等。

第二個環節是觀察和建模。各個小組紛紛嘗試把桃花心木的種子從高處自由落下，并且好奇地猜想它在落下的過程中為什么會旋轉。有的認為是為了緩沖，使種子從高處落下時不至于摔壞（桃花心木的樹形一般都比較高大）;也有的認為是為了借助風力，使種子飄得更遠，擴大繁殖的范圍，課堂氣氛非常熱烈。在此過程中，因為桃花心木種子的翅膀非常干而且脆，一次試飛以后，翅膀就紛紛摔壞了。王老師微笑著說：“要想繼續研究這個問題，看來我們要來仿制一部分種子的模型。”接下來就給每個小組分發了彩色紙和剪刀，各小組嘗試用彩色紙仿照桃花心木種子的樣子制作紙質的模型，并且在試飛的過程中不斷調整和優化自己的紙模型。

進入到討論深化階段，王老師問：“現在模型的制作基本都成功了，想一想，在桃花心木種子下落的過程中，有哪些值得探究的科學問題？你們又準備設計怎樣的方案來開展研究？”各小組開展了充分的討論，然后一個小組上臺發言：“我們準備探究所有種子的翅膀旋轉方向是否一致。王老師追問：“怎么來開展這個研究呢？”匯報成員很苦惱，覺得暫時還沒有成熟的方案。第二個小組上臺發言：“可以研究種子在空中飛行的時間，以及與種子的翅膀旋轉的速度之間的關系。”王老師追問：“該怎么做？”小組成員回答：“需要高速攝影設備來拍攝、記錄種子飛行的時間和單位時間內旋轉的圈數，然后通過數據的整理與分析來得出結論。”大家對這種說法表示了肯定。

這時，第三個小組有成員站起來發言：“我們剛才研究了第一小組提出的問題，假設種子的翅膀旋轉的方向與翅膀上主筋脈的方向有關系，我們做了兩個大小形狀幾乎相同的模擬種子，唯一不同的是一個主筋脈在左側，一個在右側，我們讓它們同時從一個高處落下，旋轉的方向果然一個是順時針，一個是逆時針。”在該成員講述的同時，另一成員站到講臺前給大家演示，演示的結果證實了前者的講述。這時第二組的成員站起來反駁：“我認為你們這個研究是沒有意義的，不能解釋種子為什么要長翅膀緩緩落地這個問題。”第三組成員馬上發言：“我們不同意你的觀點，我們的研究結果從你關注的這個角度看似乎沒有價值，但是結論本身是有價值的。”王老師接上來：“他們的研究關注的是科學的規律，而你們關注的是科學的應用，兩者都應該是有價值的。”

因為時間關系，現場的體驗活動到此為止，重新進入王老師的理念闡述當中。

二、探究體驗活動中折射的臺灣科學教育理念

雖然老師們只是體驗到了臺灣式科學探究課的前半階段，但是活動當中折射出的一些臺灣教師對科學教育的理解和做法仍然值得我們思考和借鑒。

首先，他們極為強調科學探究的活動應該從生活中來，活動的開始必須從關注生活中的科學現象入手。

桃花心木是臺灣的常見植物，其種子能借助風力飛翔，最遠可達數千米。選擇這一研究話題既來源于學生的生活，又極具科學研究的價值，適合于兒童進行探究活動。學生通過觀察生活中的常見現象，從中發現科學問題，開展科學研究，通過小組的合作探究、充分討論與思維碰撞，逐步加深對事物現象的認識，建構越來越接近于科學真相的屬己概念;嘗試通過自己的探究活動解決或解釋這些科學現象，努力在更大范圍內解決生活中的實際科學問題。

相比臺灣的這一案例，我們的科學教材中也有類似紙飛機、竹蜻蜓這樣的設計，但側重點在于讓學生學會制作紙飛機、竹蜻蜓，然后在玩的過程中討論、總結科學規律。兩相比較，我們少了開頭的從生活現象入手嘗試建立模型這樣一個環節，將來學生們走向社會，面對生活實際情境的時候，形成和調動科學素養儲備的速度和質量也會下降，其教學效果的對比不言而喻。

其次，結構化的材料是課堂成功的一半。

回顧整個探究過程，老師一開始提供了一批種子，引發學習者的興趣和關注。待學生的注意力集中到種子的最主要特質——能夠滯空、旋轉、飛翔上來時，老師提供第二批材料——剪刀和彩色紙，學生拿到這些東西，就會迫不及待地用這些材料去嘗試制作仿生的桃花心木種子，心無旁騖。等到學習者成功仿制出桃花心木的種子，開始思考可以研究什么科學問題的時候，老師再根據各組研究方案的需要協助準備接下來的探究材料。材料呈現的層次順序極為精當，能夠引領學習者情不自禁地慢慢走向科學問題研究的核心區域，這就是材料的威力。

王老師給我們上的這節課上，學具呈現的多少和次序很有講究，可以稱得上是有結構的學具。這一點從整個體驗課堂上學習者的參與熱情，以及研究進程的逐步接近真相時學習者的思維和討論質量逐步提升狀況，都可以顯現出來。而反觀王老師本人，除了提供了這些有結構的材料之外，其實就說了幾句關鍵的話：“能用彩紙做一個種子的模型嗎？”“接下來有哪些值得探究的科學問題？”“該怎么做呢？”其余時間，老師基本充當了一個笑瞇瞇的觀察者。反思自己的課堂，我們還常常是忘不了給學生們講科學道理，并且帶著學生們亦步亦趨地往前走。難怪教授說：“如果你覺得不講話、少講話沒法上課的話，就說明你的學具沒有足夠強的結構。一般來講，在活動時如果孩子們盯著你，而不是盯著學具，一是說明你的學具有問題，二是可能你的科學問題不明確。”

第三，科學學習的過程就是學生不斷嘗試、反復研討、螺旋上升的過程。

整個探究體驗活動中，所有的學習者看到了在空中翩翩起舞的桃花心木種子開始，探究熱情就得到了空前的激發。真正的探究從觀察、揣摩種子的外形特征，嘗試仿制桃花心木種子開始。老師沒有提太多的要求和注意點，也沒有讓學生先制定多少嚴密的方案和計劃再動手實施，而是先讓學習者自己嘗試，在嘗試的基礎上思考、揣摩，然后同伴間開展充分的交流，明晰思路后重新嘗試，在嘗試的基礎上再進行交流、改進，如此往復循環，探究不斷走向深入。

反思我們的教學，卻常常為所謂“像科學家那樣搞科學”所困，過于強調探究的計劃性和嚴密性，在學習者探究之前花費大量的時間來討論制定探究計劃，并力求盡善盡美。但是，因為沒有充分的活動經驗作為基礎，學生提不出比較嚴密的計劃，老師只能“指導”學生修改實驗計劃，等到計劃終于成形的時候，時間已經去了一大半。一方面，學生的好奇與沖動消失殆盡，探究的熱情蕩然無存;另一方面，其實開頭完善計劃階段的所謂充分討論最終往往還是演變成了教師演示、學生模仿的老套路。實踐多次證明了，像科學家一樣搞科學是指我們要幫助兒童像科學家那樣養成樂于探究事物現象背后的規律和本質的習慣，而不是讓剛剛接觸科學的兒童一下能像科學家那樣從事科學實踐研究。

三、教師培訓方式的不同客觀上也導致了教師教育行為的不同

對比屏東大學王靜如老師這半天的培訓和我們以往參加的諸多內地教育培訓，我們很容易發現，內地組織的培訓更多還是專家學者的滿堂灌，在規定的時間內把自己的理念和思考一股腦地灌輸給被培訓者，鮮有這種教師充當兒童，用角色代入的方式接受培訓的。事實看來，被培訓的教師經歷了這樣的角色代入活動之后，更容易把握培訓者的意圖，更容易理解學生在該學習項目中可能遇到的問題與困惑，更容易與培訓者進行思想的交流、互動、共鳴與認同，培訓的效果更好。

無獨有偶，2014年暑假我在重慶巴蜀小學參加了一次美國斯坦福大學專家對我們如何帶領學生開展項目學習的培訓，美國專家們也是采用了這種角色代入的方式來培訓我們。老師選定主題，讓我們分組擔任學習者，通過組內合作、組間的交流與展示來共同完成學習任務，培訓現場以積極參與代替了昏昏欲睡，以高質量的思維碰撞和不斷涌現的靈動的創造力代替了枯燥無味的滿堂灌輸，取得了極好的培訓效果。

還有一點，臺灣地區的科學教育把大學教授和小學科學教師之間進行了合理的搭配與組合，建成了互相緊密聯系的學習共同體，共同開展課堂教學研究。大學的專家和小學老師們一起備課，然后觀察小學的科學課堂，提出改進意見和建議。這種模式下，專家們的研究有了小學課堂第一手的鮮活資料，接了地氣;小學科學老師們也不再在黑暗中摸索前行，在專家指導下，有了清晰的理念追求，有了明確的行動指南，如魚得水。專家和小學科學教師的良性互動、密切配合實現了理念與實踐的共生發展，尤其值得我們學習和借鑒。?