從“現象”到科學本質的教學

馬學軍

廣東省東莞市松山湖中心小學科學組致力于深度學習在科學學科的研究與實踐，探索基于學生身邊真實的自然或科學現象的科學學習。在引導學生經歷發現和解決問題的過程中，幫助學生解釋自然或科學現象，掌握科學探究方法，建構科學概念。這種“現象教學”的方式非常值得探索。

本文所述的“現象教學”與芬蘭的“現象式教學”（Phenomenon-based Learning）不盡相同。雖然兩者均強調基于學生日常所能接觸到的“現象”來組織教學，但前者側重于由真實現象產生的真實問題以及由此形成的探究任務，有別于后者圍繞生活中某一現象形成特定學習主題的跨學科教學。

莫春榮老師的“梁橋的秘密”一課，很好地體現了“現象教學”的特點，圍繞生活中的科學現象提出可探究的真實問題而展開科學探究和工程實踐活動，并在此過程中發展學生的思維。

一、真實現象入手，引發探究問題

《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課程標準”）倡導探究性學習，對科學探究的各個要素規定了具體的學段目標。其中，在“提出問題”要素的學段目標中，課程標準要求3～4年級的學生要“在教師的引導下，能從具體的現象與事物的觀察、比較中，提出可探究的科學問題”，要求5～6年級的學生“能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出可探究的科學問題”。這要求科學教師在組織教學活動中，要引導學生探究自己身邊的自然現象或科學現象，并提出有探究價值的問題。

“梁橋的秘密”一課，從人們在河流上架橋這個生活現象入手，通過創設真實的情境，引發學生產生探究的欲望：在河的兩岸建造橋墩，并鋪設橋面，就像這個模型一樣成了一座簡單的橋。生活中的橋就是用類似的方式搭建的嗎？這樣搭建的橋結實嗎？這些問題來源于學生對身邊現象的思考，因此也更能引起學生自主探究的興趣。如果學生們能對自己提出來的問題進行真正的思考，并能嘗試自己去解決問題，那么在接下來的探究活動中，他們將會“變身”為真正的研究者。

大多數情況下，孩子們提出的問題可能并不深奧，思考的深度看起來也不夠，但這些問題往往是孩子們從親眼所見的真實情境或現象中引發出來的真實的科學問題。這種從真實情境或現象中，或者教師根據真實現象虛擬的“真實”情境中產生的真實問題，才是有價值的、值得探究的問題。這種問題能在學生的經驗世界中引起共鳴，有利于學生運用策略性知識去主動地解決問題，并在此過程中培養科學思維能力。

二、思維深度參與，探究事物本質

美國教育家布魯納曾說過：“教學某些領域的知識，并不是帶著學生去銘記已有的結果，而要教他如何參與知識獲取的過程，其核心就是思考的深度參與。”科學探究學習是一個思維深度參與的過程。在科學教學實踐中，課堂學習效果的優劣很大程度上取決于學習者在科學探究活動中思維的參與程度。課程標準指出，要“知道科學探究需要圍繞已提出和聚焦的問題設計研究方案，通過收集和分析信息獲取證據，經過推理得出結論，并通過有效表達與他人交流自己的探究結果和觀點；能運用科學探究方法解決比較簡單的日常生活問題”。其強調把學生的學習置于有意義的問題情境中，通過小組合作解決真實問題，使學生形成自主學習的能力。在此過程中，學生通過提出探究問題、設計探究過程、選擇探究方法、收集探究證據、分析探究結果等理性思維過程，于真實情境中解決具體問題。

理解“梁”的作用，是解決“梁橋的秘密”的關鍵環節。采用何種方法設計教學過程，才能更好地引導學習的思維？教師設計了“探究增加紙橋承重能力的方法”和“設計與制作梁橋模型”兩個環節，漸次引導學生理解“梁”在橋體結構中的形態和作用。在這個過程中，教師并沒有采取具清晰目標指向的結構化材料來組織教學——先介紹梁的作用，然后探究梁與橋面和橋墩連接的工程問題，再體會梁所起的關鍵作用；而是采取了非結構化的、具有一定挑戰性的教學環節引導學生進行探究——先嘗試用各種方法（例如增加紙的厚度、改變紙的形狀等）加強紙橋的承重力，再通過一個具體任務（利用兩張210mm×297mm的A4尺寸的紙張設計一座橋墩距離25 cm、橋面寬度為10cm的紙橋），引導學生在前一活動的基礎上給紙橋增加功能性的“橋面”，從而理解什么樣結構的橋才既能承重又能滿足其通行功能，最后再引導學生理解其中起主要支撐和承重作用的結構——梁。

教師在教學中采用這種順應學生思維發展過程的教學結構，既能引起學生探索的興趣，又能引導學生從關注表象轉向理解隱藏在現象背后的本質。一方面，教師以非結構化問題引導學習過程，培養了學生解決復雜問題的能力，有效地促進了他們的高階認知能力的發展；另一方面，通過對事物本質的深入探究，有效地促進了學習者對知識的深度理解。

三、回歸生活現象，實現有效遷移

讓學生經歷探究學習過程，不僅僅是為了學習科學知識和科學方法，接受現成的科學結論，更重要的是幫助學生在“從生活走向科學、從科學回歸生活”的過程中維持和培養他們對自然界和身邊世界的好奇心，發現生活中的問題，探索科學現象，揭示其中隱藏的科學規律，從而自主地建構科學知識，形成良好的思維習慣，獲得初步的實踐能力，培養嚴謹的科學精神。

“梁橋的秘密”一課的最后，設計了“了解梁在生活中的應用”的環節和“制作更長的橋”的拓展活動。一方面，引導學生觀察與發現梁在橋梁之外的應用實例（如屋頂天花板上的梁、桌椅下的“梁”、瓦楞紙箱結構中的“梁”等），培養學生學會運用科學概念解釋生活現象的能力，從而實現更高層次的抽象和知識的有效遷移；另一方面，也為后續的拱橋、懸索橋、桁架橋等內容的教學做了很好的鋪墊。

教育心理學家皮連生認為，學習的遷移是指學生將一種情境中習得的知識與技能運用于另一種情境中的能力?？茖W學習的最終目的，并不只是要求學生去掌握許許多多具體的事實性知識，也不僅僅要求學生能夠應用所學的學科知識，還要能夠形成學習的遷移，能在現實生活中運用先前的知識、技能、策略等解決新的情境中的問題。事實性知識是基礎的知識，在知識結構中處于最低的層級，無法遷移；而在理解和應用事實性知識的調控性、技術性實踐過程中形成的策略性知識，才能夠引發學生學習的有效遷移，從而達到舉一反三的效果。

（作者系廣東省廣州市教育研究院義務教育教研室副主任，廣東教育學會小學科學教育專業委員會理事長）

責任編輯：孫昕

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