以學習支架促進學生深度探究

◇姚偉國（浙江：海寧市教師進修學校）

弘揚主體性是發展學生學習力的關鍵要素，也是促進學生深度探究的基本保障。深度探究不僅要求學生經歷探究過程，還應觸及事物的內部和本質，理解科學概念背后的科學意義。但在探究式教學中，我們經常會擔憂：如果大步子走，簡單指導，學生容易陷入淺表化探究的窼臼；如果小步子走，精細指導，學生的思維又容易產生依賴。如何支持學生有深度的探究活動的確是一個值得研究的問題。本文以教科版四年級科學《小車的運動》一課教學為例，從學習支架設計的視角探討促進學生深度探究的實施策略。

所謂支架，一般指建筑行業的腳手架，它是一個暫時性的支持平臺。學習支架其實是一種隱喻，用來描述一個人在學習新知識過程中，由教師和有能力的同伴對其學習進行的有效干預，主要是提供活動情境、材料支持、方法支撐、思路啟發。當學生完全掌握了新知，從一個支架攀爬到另一個支架時，即從一個舊的平衡達到了一個新的平衡。

一、知識準備的學習支架：激活概念建構的認知經驗

科學概念的學習起點可分為“邏輯起點”和“現實起點”。“邏輯起點”通常就是教材設計流程中的切入點，而現實起點則是學生真實所具有的知識準備。在開展探究活動前，知識準備是指學生在學習新知識時，認知結構中所具備的與新知識相關的觀念，即概念、法則、原理等。對于小學生來說，主要是與學習內容相關的科學前概念。《運動的小車》是教科版小學科學四年級上冊第三單元“運動和力”中的第六課，這是“能量”概念的首次出現，也可以視為“能量”認知的起始課，為六年級“能量”單元的學習做鋪墊。從課前調查的情況看，學生對能量的認知模糊且感性，有“別人給了你希望、鼓勵和信心，就充滿了能量”這樣的心理學認知，有“植物通過光合作用后所產生的物質”這樣的認識，也有“讓某個物體運動起來就是能量”這樣較為科學的表述。為此，教師有必要通過學習支架，激活學生認知經驗，引導學生進入真實的情境，初步探究能量的科學內涵。

支架一：情境支架，錨定現象

創設情境的目的是把學生“帶入”真實的場景，產生驅動性問題。教師出示自制的神奇小風扇，開展激趣熱身活動：用火、光、熱讓小風扇轉起來，來說明這個物體帶有能量，引導學生進入“能量”這個概念體系。盡管這是模糊的、具象化的，但學生容易接受，并嘗試用“能量”這個詞進行表述。接著讓學生觀察一組對比圖：風馳電掣的賽車與校園門口的限速標志牌。在比較中，有學生認為是為了安全，個別學生嘗試用“運動的小車是有能量的，校園門口的限速是為了避免碰撞發生”來解釋，進一步引發大家對“能量”概念學習的興趣。

支架二:體驗支架，聚焦問題

學生的問題來自他們的親身感知，并由此生發的困惑。為此，教師不急于肯定學生的回答，而是組織全員參與體驗活動，讓學生感受運動的小車產生的撞擊力（有能量）。大家發現手疼，物體移動、倒下、飛起來，并進一步思考：為什么被撞擊時，木塊、鉛筆盒、書本會移動？這是因為在撞擊的過程中，能量發生了轉移，運動的小車把它的能量傳遞給了另一個物體，使這個物體也具有了能量，移動就發生了。通過進一步交流，學生還發現：撞擊的速度不同，物體移動的距離也不同。在教師的啟發下，全班聚焦“小車速度與能量大小關系”這一科學問題。這樣的體驗活動，引導學生透過表面現象去探索科學奧秘，提出一個有價值可研究的問題，為實驗設計和驗證埋下“伏筆”。

二、科學探究的方法支架：以科學的方法收集事實證據

探究的過程是為了獲取有價值、有結構的信息，探究的過程是以假設為線索展開的，而這一切是需要指導的，是需要支架支持的。在學生參與探究活動前，教師要站在學生的立場想一想：問題明確了嗎？探究的思路有了嗎？探究中需要收集哪些信息？具體怎么操作呢？如果教師沒有目標意識，不做充分預設，學生更容易關注操作上的細枝末節，缺失探究的“方位感”，隨興所至，容易在過程中迷失方向。《小車的運動》在研究方法指導方面，設計了兩個支架。

支架一：問題支架，形成研究思路

研究思路是針對問題進行一個整體的思考，并規劃一個有計劃有步驟的行動指南。在正式研究前，需要對問題做出假設，轉化為可操作的具體問題，嘗試尋找可檢驗的數據證明假設的正誤。在《小車的運動》一課中，圍繞“小車運動的速度與能量大小關系”這一科學問題，教師設計了如下的研究思路支架。

提出假設：速度大，能量大；速度小，能量小。

速度大小，怎么控制？（在材料的暗示下設計）

能量大小，看什么？（有先前體驗活動的基礎）

以上研究思路是圍繞“問題—假設—變量控制—證據收集”這一線索展開的，將交流中學生個別化的、零星的意見匯總起來，形成了一個有整體思考力的框架結構。

支架二：提示支架，關注操作方法

操作方法，是指學生通過親自操作材料，擺弄物體，進行探索和思考，從而獲得客觀事實的技能。這里的提示支架主要是為收集有效證據而設計的，包括如何通過材料控制研究的變量，關注哪些操作細節，如何采集數據和呈現數據等。下面列舉的要點就是操作方法的提示支架。

小車從同一高度、同一位置自然滑下。

測試后，木塊每次擺回起始位置。

讀取數據時，以物體最前端對應的距離為準。

每組實驗不少于3 次，取中間數作為該組的實驗結果。

這些操作方法是保證對比實驗公平的關鍵，可以在集體交流時匯總產生。這里教師的處理方式是讓學生先進行頭腦風暴，然后進行梳理，使得實驗中取得有效數據的概率明顯提升。

三、概念建構的研討支架：從事實到概念的認知轉換

促進學生深度研討的學習支架是必要的。探究中獲得的事實需要進入理性思維層面，圍繞核心問題和事實證據開展研討交流活動。小組在實驗結束后，圍繞核心問題對感性材料進行思維加工，將一些錯誤的觀點在組內研討時去除，生成小組內認為有價值的發現。在小組研討達成初步共識后，每個小組帶著自己組的觀點，在全班進行基于證據的研討。

支架一：交流支架，培養數據分析能力

科學思維就是一種實證的思維方式，是一種建立在事實和邏輯基礎上的理性思考。在《小車的運動》一課的研討環節，以一連串有結構的問題作為支架，促進深度交流。

說說你們組的數據和發現。

坡度大，物體撞得遠，其實說明了什么？

整個班的數據說明了什么？

相同的坡度下，為什么數據也會不同？

從總的數據趨勢看，我們可以得到怎樣的結論？

以上研討過程，步步深入，層層遞進，引導學生由數據分析向概念建構方向發展。這里既有總的趨勢分析，也有差異的剖析，還有原因的探討，一波三折，很好地撬動了學生的思維，最后得出的結論容易為學生所理解和接受。

支架二：應用支架，培養科學解釋能力

基于事實的結論能否在更大范圍內預測和解釋相關的同類現象？這是概念的應用價值體現，也是知識內化的過程。

應用一：今天的結論對你的生活有什么幫助？

應用二：在同一路段，不同車輛的限速為什么不同？

對于前一個問題，學生反應積極，紛紛表示，以后過馬路時要更加注意來往的車輛，要特別注意避讓速度快的車輛。這是非常生動具體的安全教育，讓學生用所學的知識進行解釋，將主題再次升華，學生明白了規則的背后是科學的依據。

對于后一個問題，教師并沒有給出明確的答案，發現限速還可能和其他的因素有關，保持學生對于能量學習的熱情和“神秘感”，體現了作為“能量起始課”的潛在價值。

由上例分析，我們可以看出，以學習支架促進學生深度探究，教師要備好兩頭：一是研究“科學探究的過程”；二是研究“科學探究的主體”。科學探究有它自身的特征、過程和操作規范，沒有科學的過程、想怎么做就怎么做算不上真正意義上的科學探究。科學概念建構的過程、科學方法的應用場景是教師備課的基礎選項。學生既是“科學探究的實踐者”，同時又是“科學探究的學習者”，是在科學探究中學習科學探究。但他們離真正意義上的科學探究還有距離，如怎樣提出有價值的問題，怎樣根據假設設計實驗，怎樣基于證據進行論證等。學習中的支架要根據不同內容、不同學情取舍，形式不是一成不變的，適合的才是好的。學習支架不能讓學生形成依賴，當有了一定的積淀后，再逐漸撤去指導支架，整合活動環節，為學生提供適切的自主探究支持系統。

綜上所述，在探究式教學中，教師要深入研究科學探究能力發展的序列，研判學生學習的難點，分步推進，有序拓展，通過學習支架的應用，構建起適切的學習梯度，促進學生科學思維和實踐能力的發展。