探究性教學在《蠟燭的變化》課堂的有效實施

◇羅 培 柏 毅（東南大學兒童發展與教育研究所 兒童發展與學習科學教育部重點實驗室）

《義務教育小學科學課程標準》明確指出：小學科學是以培養學生科學素養為宗旨的科學啟蒙課程，科學學習要以探究為核心。這一模式的普及和應用，得到眾多科學教師的認可并付諸實踐。但在探究性教學組織學習的過程中，我們要意識到探究活動的學科價值、科學合理性，確保探究活動的開展取得良好成效。科學學習應該是學生在教師的組織和引導下，積極主動參與學習的過程。本文以筆者在實習期間所授的《蠟燭的變化》一課為例，對如何有效組織構建科學知識，引導學生積極進行探究、主動獲取知識，從而提高學生的科學素養進行分析和總結。

一、小學科學探究是培養學生科學素養的重要途徑

國際學生評估項目（Programme for Inter‐national Student Assessm ent，PISA）是由經濟合作與發展組織（OECD）發起實施的一項大型國際學生測評項目，主要測評領域為15歲中學生的閱讀素養、數學素養和科學素養。PISA科學素養的測評主要從知識、能力、情境和態度四個維度展開，其中能力是科學測評的核心維度。2015年，作為核心測評維度的能力在原有的基礎上新增了“評估和設計科學探究”部分，這與我國《義務教育小學科學課程標準》中強調的“探究式學習”理念不謀而合。無論是PISA科學素養測評，還是小學科學“探究性教學”，都強調在創設真實情境的背景下，讓學生依據已有的知識經驗做出猜想和假設，之后通過小組合作制定探究計劃，討論出合適的方案驗證猜想、進行實驗、搜集證據，將搜集到的資料進行整理分析、討論歸納得到最后的結論。

小學科學課堂是趣味十足、充滿神秘色彩的。小學科學課探究活動的開展應該是在教師合理組織、統籌規劃、明確教學目標的基礎上創設真實的問題情境，激發小學生主動探索的求知欲和好奇心，對學生的探究活動加以合理引導。學生在有效探究的過程中，能解決相關的科學問題，提升自身的思維探究和科學解決問題的能力，培養和提高自身的科學素養。

二、小學科學課堂中探究性教學的具體實施

（一）創設情境，關聯學生的日常生活

小學階段的學生總是對任何所聞所見表現出天生的好奇心，這促使他們去審視、探索和發現周圍的事物。因此，在學生發展的這一階段，重要的是教學過程要滿足他們的認知需求，激發他們的探究精神，為探索和發現不熟悉的事物提供多種激勵，這就要求小學科學教師善于從真實的生活情境入手激發學生的求知興趣。比如在蘇教版《蠟燭的變化》一課中，教師以“生活中你有沒有見過物體發生變化的現象”來刺激學生聯想和回憶生活中變化的場景。學生回答后，教師拿出一根常見的蠟燭向學生說明今天的主題是聚焦于“蠟燭的變化”。此時，教師趁機追問“你打算用什么方法來使蠟燭發生變化呢？”學生眾說紛紜，大部分學生肯定會用生活中的常識來思考究竟可以用什么樣的方法來使蠟燭發生變化。

PISA科學素養測評中提倡從個人生活的真實情境中入手來解決問題。小學六年級學生還處于具體運算階段，抽象邏輯思維發展尚不完善，思考問題時仍需要具體事物的支持。因此，這一階段的科學課應該從學生熟悉的生活場景或者感興趣的事物引入，讓學生在情境化的學習活動中積極參與設置問題和提出問題，并與他們所學的內容建立自己的聯系。在這一過程中，學生能夠獲得比僅僅通過記憶和回憶事實更深刻的理解，并且能夠培養發散性思維和探究學習的能力。

（二）有效提問，合理對話，引領生生互動

教師利用對話的力量來刺激和促進學生的思維和學習，有助于學生更加暢所欲言，基于自己的知識經驗提出證據證明自己的觀點。在此過程中，教師不僅需要專業知識來促進基于探究的教學，同時也要關注到學生的先前經驗，因為學生需要從這些經驗中獲得關于他在課程中所涉及的概念的想法。例如，在《蠟燭的變化》的授課過程中，學生通過探究實驗觀察到切割和點燃都會使蠟燭變短。他們對這兩種使蠟燭變短的結果產生了疑惑，于是教師就學生的疑問展開了引導。

師：切割和點燃都會使蠟燭變短，有什么區別呢？

生1：有區別，點燃之后變短的那部分蠟燭會變成液態的，切割只是把蠟燭切成好幾段。

生2：有區別，切割蠟燭只是變短，但點燃要是一直持續下去就會燒沒了。

師：兩個人想法有點不一樣，一位同學認為點燃會使蠟燭燒沒了，另一位同學認為變短的部分變成液態了。看來這個地方有爭議。有爭議的地方我來幫幫大家。在實驗前你們用電子秤稱量了蠟燭，現在再稱量一次看蠟燭質量有沒有變化？

生1：點燃之后蠟燭質量變輕了，是不是有些物質被消耗掉了？

師：首先，質量變輕了說明點燃的過程中有東西少掉了，和另外兩種方式比較，這位同學認為有些物質被消耗掉了。那么點燃變短的蠟燭去哪了呢？是不是變成了我們不太容易發現的物質？

生1：我認為要不氣態化了，要不液態化了，說不定會產生新的物質，但肯定不是憑空消失。

師：你們有不同的想法。如果蠟燭燃燒產生了一些我們不太容易發現的物質，那有沒有什么方法可以讓我們再次捕捉到它呢?(此時學生比較困惑)

師：我們從生活中找答案。（出示紙張燃燒的圖片）紙張燃燒會產生黑色的物質，這個現象會不會給你一點啟發？

生1：紙張燃燒產生了黑色粉末，就是炭黑。

師：那蠟燭燃燒會不會產生新物質呢？在蠟燭點燃的基礎上我可以給大家提供一個白瓷勺，你可以把白瓷勺蓋在蠟燭火焰上方，過一會兒你可以觀察一下這個白瓷勺，也可以用紙擦一擦白瓷勺。想不想試一試？

學生躍躍欲試，實驗之后發現白瓷勺底部變黑，就是炭黑。

師：大家看來都觀察到蠟燭點燃產生了炭黑，那會不會還有一些我們不太容易發現的物質？

在學生存在疑惑的時候，教師借助視頻：把一個內壁沾有澄清石灰水的燒杯蓋在點燃的蠟燭的上方，觀察燒杯內壁有什么變化？學生觀察到燒杯內壁不僅有水珠出現，而且變得有點渾濁。此時,教師可以提示學生：四年級的時候你們學過用澄清石灰水可以幫助我們驗證一種不太容易發現的氣體，這時學生恍然大悟：二氧化碳。通過一環緊扣一環的有效提問，學生的思維得到了拓展，同時也聯想到了已有的先前知識，學生將實驗結果、已有的先前知識和提出的假設三者緊密聯系，也推動了自身科學思維能力的發展。

澳大利亞學者已有的案例研究表明，教師使用有效的話語進行提問引導，捕捉學生在探究中的好奇心，提供動手實驗，使他們能夠檢驗自己的假設，并對疑惑的問題進行解釋，能夠幫助學生變得更有科學素養。因此，小學科學教師應該學會合理引導、有效追問，同時關注學生的先前知識，處理好學生前后科學知識的銜接并加以鞏固。

（三）小組合作，深化探究實驗的過程

眾所周知，當學生有機會與他人互動時，他們會積極聽取他人的意見，思考不同的主張，提出自己的想法，進而學習將不同的概念和觀點納入自己的理解。小組合作學習是小學科學課堂倡導的高效學習方式之一。學生在以探究為基礎的學習課堂中，制訂探究計劃、進行實驗、驗證假設，并在相互之間以及與教師進行討論和辯論。這樣，學生在相互提問和回答問題的過程中各抒己見，明確自己的想法，并對課堂討論做出持續的貢獻。例如，在《蠟燭的變化》一課教學中，全班六個小組分別做蠟燭的切割、點燃和加熱實驗，學生明確自己的任務，有的負責切割，有的負責點燃，有的負責加熱，有的負責記錄。學生在小組內邊觀察邊記錄實驗過程和現象。每位學生都各司其職，交流自己觀察到的對于科學知識的理解并在課堂上積極發言。

在小組合作學習中，學生之間優勢互補，資源共享，就所要探究的問題搜集證據并加以解釋說明。不同小組成員間的討論有助于學生借助集體的智慧及時改進和完善自己的想法，提高自身的科學素養。交往和互動的過程有助于激發靈感，增強思維的靈活性和廣闊性。

三、小學科學探究性教學的啟示

（一）轉變傳統教學觀，教師合理引導探究

基礎教育課程改革以來，全國各地各中小學積極踐行新課改的核心理念：一切為了學生，以學生發展為本。基于此，教師要從課堂的領導者、主導者、指導者轉變為設計者、激勵者、共生者，更多的是為學生提供探究、交流的平臺，滿足學生發展的認知需求。除此之外，實施探究式教學還需要教師的有效指導，教師高質量地組織和實現探究活動，不僅能使學生發展科學素養，而且能發展學生的綜合能力，如學習的主動性，獨立學習、分析和綜合學習內容的能力，規劃和管理學習時間的能力以及信息管理技能。科學探究不等同于實驗探究，科學探究的本質應該是鼓勵學生將事實證據、已有的科學知識和提出的解釋三者之間更緊密地聯系起來，讓學生領悟和建立以證據為基礎的科學本質觀。這是探究性教學的根本目的。

（二）創設探究情境，激發學生探究興趣

探究活動要具有有效的情境設置。興趣是教學的必要因素，也是小學生內在的驅動力，激發小學生學習興趣，是探究活動開展的重中之重。教師可以借助有效的情境設置，實現活動的吸引力與探究活動的融合，激發小學生的好勝心與探知欲。比如，可以從小學生生活中常見的生活場景或者他們感興趣的動畫片入手，創設有趣的教學情境，進行必要引導。教師在引導學生發現問題時，需要一定的鋪墊，一是對教學內容相關知識的鋪墊，二是創設相關的情境。學生要具有相關的知識，才能創造和發現。我們在科學教學中，要重視對科學基礎的教學，關注學生的先前知識。學生有了知識的基礎，還需要一定的情境才能激發創造的欲望，這需要科學教師在科學課堂上為學生的探究活動創造必要的情境，同時進行必要的引導。

（三）完善科學課堂評價體系，深化探究合作

首先，科學課堂的評價內容不只是科學知識的評價，也包括科學探究、科學態度、科學技術與社會的評價。其中科學探究過程是科學教學的重要環節，教師除了課堂記錄單和學業考試之外，還可以借鑒英國APU科學探究能力評價體系來記錄學生的科學探究表現。APU是國際上最早對學生科學探究能力進行研究和評價的機構，它采用紙筆測驗考試和表現性評價相結合的評價模式，開發了一整套可用于課堂教學的量化評價工具（如情境性試題）和質性評價工具（如現場觀察和工作單）。教師可以根據教學內容、學情分析和探究技能等領域開發出本土化的適合我國國情的科學探究試題。這樣，不僅可以真實了解到探究性教學的實施效果，也有利于教師反思教學過程，更好地完善課程設計。

其次，科學課堂的評價主體應該多元化。傳統的評價體系大多是教師根據學生的課堂表現來進行評價。但探究式課堂的主要學習模式是小組合作，這種模式極大地調動了學生學習的積極性。小組分工合作、各司其職，由于每個學生都是獨特的個體且存在差異，每位成員對探究過程都起著不可或缺的作用。基于此，學生互評可以讓學生清楚地知道自己哪個環節出現了錯誤、應該怎樣修正。學生只有時時刻刻進行自我反思、自我監控，才能成為學習的調控者；小組成員只有取長補短，才能實現共同提升、和諧共處、相互尊重的融洽課堂氛圍，有利于實現班級整體課堂教學質量的提升。

科學教育的主要目標之一是培養學生的科學素養，發展學生從事科學探究的能力。教師要尊重學生的主體地位，用引導與幫助的有效互動，來支撐學生在課堂上的有效探究；在探究活動開始前，要創設系列情境，組織大量的刺激要素，以不同形式刺激學生與問題對話，強化學生對問題的觀察、思考；要合理組織小組合作教學，對學生進行開放性課堂評價，及時接收學生的信息并進行反饋和調控；課后要通過教學研討和自我反思及時審視自己的教學過程，找出課堂中的低效或無效的問題并加以改進，促進探究性課堂的教學有效實施，培養學生的科學素養。■