小學(xué)科學(xué)課探究式學(xué)習(xí)的設(shè)計與實施

【摘要】本文針對小學(xué)生的科學(xué)知識儲備量有限、理解能力和思維能力有待發(fā)展等學(xué)習(xí)情況，分析小學(xué)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)的特點，以“產(chǎn)生氣體的變化”教學(xué)為例，論述小學(xué)科學(xué)課堂開展探究式學(xué)習(xí)的設(shè)計與實施過程。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué) 探究式學(xué)習(xí) 產(chǎn)生氣體的變化

【中圖分類號】G62 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）19-0056-03

小學(xué)科學(xué)課程綜合了自然科學(xué)各領(lǐng)域的內(nèi)容，包含物理、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地球科學(xué)等分支，是一門基礎(chǔ)性、實踐性、綜合性課程。學(xué)生日常獲取科學(xué)知識一般源于生活經(jīng)驗，學(xué)生能夠在生活中發(fā)現(xiàn)一些科學(xué)現(xiàn)象，但很難對現(xiàn)象做出科學(xué)合理的解釋，對具體的科學(xué)理論知識了解甚少。探究式學(xué)習(xí)既是學(xué)生獲取科學(xué)知識的主要學(xué)習(xí)方式，也是義務(wù)教育科學(xué)課程所要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)之一。《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》（以下簡稱《2022年版科學(xué)課標》）指出，探究實踐主要指在了解和探索自然、獲得科學(xué)知識、解決科學(xué)問題以及技術(shù)與工程實踐過程中，形成的科學(xué)探究能力、技術(shù)與工程實踐能力和自主學(xué)習(xí)能力。知識固然重要，但經(jīng)歷知識獲取和能力形成的過程更為重要。新課程改革倡導(dǎo)以自主、合作、探究為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動參與、動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷探究實踐的過程。在小學(xué)階段，學(xué)生都是剛剛接觸科學(xué)課程，儲備的科學(xué)知識有限，科學(xué)思維能力有待發(fā)展，一些科學(xué)現(xiàn)象及原理對學(xué)生來說可能存在理解難度。教師將科學(xué)核心素養(yǎng)融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，在全面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，立足學(xué)生實際組織實施探究活動，能夠幫助學(xué)生更好地了解自然、獲取科學(xué)知識、解釋生活中的科學(xué)現(xiàn)象、領(lǐng)悟科學(xué)探究精神，有效促進學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

一、小學(xué)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)的特點

探究式學(xué)習(xí)是指從學(xué)科內(nèi)容或現(xiàn)實生活中選擇和確立學(xué)習(xí)主題，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)知識探究情境，鼓勵學(xué)生通過動手做、做中學(xué)主動發(fā)現(xiàn)問題，在實驗、操作、調(diào)查、收集與處理信息、表達與交流等探究活動中獲取知識、培養(yǎng)能力、發(fā)展情感與態(tài)度的一種學(xué)習(xí)方式。小學(xué)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)的主要特點如下。

（一）凸顯學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，在探究活動中具有充分的自主權(quán)，在面對科學(xué)問題時具備主動思考、自主探究的意識和能力。學(xué)生通過探索、發(fā)現(xiàn)、討論、交流，碰撞出科學(xué)的火花，收獲新的科學(xué)知識，并運用所學(xué)科學(xué)知識解決生活問題，逐漸形成正確的思維方式和良好的自主學(xué)習(xí)能力。教師是課堂教學(xué)中的組織者、指導(dǎo)者、參與者、傾聽者，需要對學(xué)生在探究活動中的問題和探究行為做出適當(dāng)引導(dǎo)。

（二）夯實學(xué)生科學(xué)探究的過程

探究式學(xué)習(xí)是一種科學(xué)的學(xué)習(xí)過程，教師不僅應(yīng)關(guān)注學(xué)生探究的結(jié)果，更應(yīng)關(guān)注學(xué)生探究的過程及學(xué)生在探究過程中的感受、體驗和收獲。當(dāng)學(xué)生面對科學(xué)問題充滿好奇心和探究欲望，產(chǎn)生不同的猜想時，教師應(yīng)及時引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣思考問題，制訂探究方案，鼓勵生生合作，引導(dǎo)學(xué)生在合作中分享信息、交流想法，在思想碰撞中完善各自的方案和猜想，搜集更多的證據(jù)去驗證猜想、解決問題，經(jīng)歷完整的科學(xué)探究過程。教師在學(xué)生探究的過程中適時給予提醒，輔助學(xué)生發(fā)現(xiàn)、完善探究細節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹、細致的科學(xué)態(tài)度。

（三）培養(yǎng)學(xué)生動手實踐的能力

探究式學(xué)習(xí)注重培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力以及分析和解決問題的能力，促進學(xué)生形成科學(xué)思維。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)修正后的探究方案，帶著問題開展探究活動。學(xué)生通過自主探究、動手實踐、搜集證據(jù)，在做中學(xué)、學(xué)中思，根據(jù)真實的證據(jù)回顧問題、認真思考、合理分析，從而得出科學(xué)的結(jié)論。

二、小學(xué)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)的設(shè)計思路

依據(jù)《2022年版科學(xué)課標》，科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)，主要是指學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程的過程中，逐步形成適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。探究實踐是科學(xué)課程育人價值的重要體現(xiàn)之一。在小學(xué)科學(xué)課堂中設(shè)計探究式學(xué)習(xí)活動，需要讓學(xué)生體驗完整的科學(xué)探究過程，幫助學(xué)生獲取相應(yīng)的科學(xué)知識、深刻了解科學(xué)觀念、提升科學(xué)思維、培養(yǎng)動手實踐能力，并將所學(xué)知識運用于生活當(dāng)中，使學(xué)生在認識科學(xué)本質(zhì)和規(guī)律的過程中逐步形成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和社會責(zé)任。

例如，教科版小學(xué)科學(xué)六年級下冊第四單元“物質(zhì)的變化”第2課“產(chǎn)生氣體的變化”的教學(xué)重點是通過觀察有氣體產(chǎn)生的變化，知道小蘇打和白醋反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是一種新物質(zhì)；教學(xué)難點是收集產(chǎn)生的氣體并描述實驗現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)象區(qū)分物理變化和化學(xué)變化。學(xué)習(xí)本課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了物理變化和化學(xué)變化的概念和特征，并且能對物質(zhì)的變化做出初步的判斷。在日常生活中，學(xué)生雖然接觸過小蘇打，但對小蘇打的化學(xué)成分及性質(zhì)并不熟悉，對于小蘇打和白醋混合后的反應(yīng)更是知之甚少。此外，對于如何求證物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體也需要教師進一步引導(dǎo)：教師需要教會學(xué)生如何去區(qū)別一種物質(zhì)。基于課程標準的要求以及教材內(nèi)容和學(xué)情分析，教師可以確定本課如下教學(xué)目標：自主設(shè)計實驗方案，探究發(fā)現(xiàn)有些物質(zhì)發(fā)生變化會伴隨著一些特殊的現(xiàn)象；小組合作實施實驗方案，仔細觀察實驗過程，相互交流實驗過程中的發(fā)現(xiàn)，能對物質(zhì)變化的現(xiàn)象進行準確描述；分析變化現(xiàn)象，探究氣體生成的原因，判斷物質(zhì)發(fā)生了什么變化。

要突破本課的教學(xué)重難點，達成教學(xué)目標，最有效的教學(xué)策略是開展探究式學(xué)習(xí)。教師創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課，通過問題引導(dǎo)，組織學(xué)生大膽猜想、假設(shè)，再提供少許線索，讓學(xué)生經(jīng)歷自主制訂實驗方案、親自動手實踐、搜集證據(jù)、驗證猜想、獲得科學(xué)結(jié)論的探究式學(xué)習(xí)過程，同時指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用所學(xué)科學(xué)知識解決生活問題。學(xué)生經(jīng)歷完整的探究過程，通過觀察、分析、對比實驗現(xiàn)象，認識到物質(zhì)發(fā)生變化時常常伴隨一些現(xiàn)象，物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化會產(chǎn)生新物質(zhì)。學(xué)生在深入探究物質(zhì)變化的活動中，能夠尊重實驗事實，愿意與他人交流實驗現(xiàn)象、分享觀點，并初步感受物質(zhì)變化對生活的影響，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任。

三、小學(xué)科學(xué)課堂探究式學(xué)習(xí)的教學(xué)實施過程例說

（一）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出探究問題

科學(xué)課程與生活聯(lián)系緊密，很多科學(xué)探究都始于生活中的發(fā)現(xiàn)。教師在課堂上直接講述科學(xué)原理，或者單刀直入探究某一問題，都會使課堂教學(xué)枯燥、生硬，且不利于培養(yǎng)學(xué)生的探究實踐能力和科學(xué)思維。創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境后，則能夠有效提升科學(xué)課堂的教學(xué)質(zhì)量。創(chuàng)設(shè)形神兼?zhèn)涞慕虒W(xué)情境，不僅可以活躍課堂氣氛，讓學(xué)生樂于觀察生活中的現(xiàn)象，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。教師在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時，應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：第一，針對性原則。創(chuàng)設(shè)情境不僅僅是活躍課堂氛圍，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合教學(xué)目標引入課堂內(nèi)容，并為后面的教學(xué)發(fā)揮導(dǎo)向作用。第二，常見性原則。創(chuàng)設(shè)情境應(yīng)盡量選擇學(xué)生在生活中常見的事例，使學(xué)生容易產(chǎn)生共鳴，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。第三，真實性原則。創(chuàng)設(shè)情境要真實，真實的情境才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第四，層次性原則。創(chuàng)設(shè)情境要從學(xué)生實際出發(fā)，設(shè)計有層次、有梯度的問題，逐漸銜接課堂教學(xué)內(nèi)容；不管是觀察現(xiàn)象，還是開展探究學(xué)習(xí)的過程，都應(yīng)經(jīng)歷循序漸進的過程，從簡單到復(fù)雜，由易到難。

在“產(chǎn)生氣體的變化”一課中，教師基于情境創(chuàng)設(shè)的針對性、常見性、真實性、層次性原則，創(chuàng)設(shè)了一個巧用科學(xué)的魔術(shù)情境：教師在講臺上展示學(xué)生常常接觸的氣球，接著提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考的方向。

師：同學(xué)們，有什么辦法可以使氣球變大？

生1：用嘴向氣球里吹氣，可以使氣球變大。

生2：把水灌進氣球里，也可以使氣球變大。

……

師：不用充氣，也不用灌水，只需往這個癟的氣球中滴入少量神奇的液體，就可以使氣球變大，你們相信嗎？

一石激起千層浪，這是超乎學(xué)生想象的神奇方法，迅速吸引了學(xué)生的注意力。學(xué)生紛紛望向講臺，期待教師展示這種神奇的方法。教師通過演示實驗，科學(xué)、直觀地呈現(xiàn)了氣球變大的過程。強烈的視覺沖擊使學(xué)生驚嘆科學(xué)的魅力，學(xué)生對現(xiàn)象背后的科學(xué)知識產(chǎn)生了好奇心，激發(fā)了強烈的探究欲望。教師順勢提出問題：“為什么只需往氣球中滴入少量神奇的液體，就可以使氣球變大呢？想知道其中的秘密嗎？我們一起來探究產(chǎn)生氣體的變化。”好奇心是推動學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，創(chuàng)設(shè)貼合課程主題的情境是課堂教學(xué)的關(guān)鍵。

（二）大膽猜想與假設(shè)，制訂探究方案

制訂合理的探究方案是探究式學(xué)習(xí)的前提。在科學(xué)課堂中，學(xué)生大膽猜想與假設(shè)是展開探究實踐的基礎(chǔ)，探究方案的制訂需要以學(xué)生的猜想與假設(shè)為依托。探究方案能夠幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標，有計劃、有步驟地進行實驗探究，培養(yǎng)科學(xué)思維。探究方案是否完善，直接關(guān)系探究的效果和課堂教學(xué)質(zhì)量的高低。

在“產(chǎn)生氣體的變化”一課中，為了加深學(xué)生對化學(xué)變化和物理變化的科學(xué)認識，突破本課教學(xué)重難點，教師創(chuàng)設(shè)了“氣球變大”的魔術(shù)情境讓學(xué)生直觀地觀察到固體和液體混合會產(chǎn)生氣體的現(xiàn)象。學(xué)生面對神奇的科學(xué)魔術(shù)，會聯(lián)想到物質(zhì)變化這個知識點，猜想神奇的液體在氣球里面會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新物質(zhì)。教師層層遞進，提供少許線索，展示生活中常見的食鹽、白糖、小蘇打、水、白醋，并說明“氣球變大”的魔術(shù)中使用了其中的兩種物質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想與假設(shè)。

生1：氣球變大肯定有氣體產(chǎn)生，難道是水和小蘇打混合后會有氣體產(chǎn)生？

生2：如果小蘇打和白醋混合產(chǎn)生了氣體，那么氣球變大是可以輕松實現(xiàn)的。

生3：可能是白醋和白糖混合產(chǎn)生了氣體。

師：要驗證你們的猜想，應(yīng)該怎么做？

面對不同的猜想與假設(shè)，教師注重培養(yǎng)學(xué)生對猜想與假設(shè)做出驗證的意識，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計探究方案，這體現(xiàn)了探究式學(xué)習(xí)的開放性，也有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的思維習(xí)慣。學(xué)生通過小組合作，自主交流和討論，設(shè)計出兩組對比實驗的探究方案：將白糖、食鹽、小蘇打分成兩組，分別滴入水和白醋，觀察實驗現(xiàn)象。

（三）進行實踐探究，得出科學(xué)結(jié)論

實踐探究和搜尋證據(jù)是突破課堂教學(xué)重難點的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學(xué)生通過親自動手實驗，將觀察到的實驗現(xiàn)象和收集到的證據(jù)進行整理，并展開分析、討論，得出實驗事實與猜想假設(shè)之間的關(guān)系，通過比較、分類、歸納、概括等方法處理信息，最后得出科學(xué)結(jié)論。實踐探究過程培養(yǎng)了學(xué)生動手實踐能力、歸納總結(jié)能力、分析和解決問題的能力，有效提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

學(xué)生根據(jù)上述自主設(shè)計的兩組對比實驗的探究方案，親自動手進行實踐探究。學(xué)生將食鹽、白糖、小蘇打這三種物質(zhì)分別與水、白醋混合，觀察并記錄混合時所伴隨的現(xiàn)象。學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)小蘇打和白醋混合時立刻產(chǎn)生大量氣泡，而其他對比組則沒有出現(xiàn)這樣奇特的現(xiàn)象，從而揭開了“氣球變大”魔術(shù)的奧秘：神奇的液體是白醋，氣球里面裝有小蘇打，小蘇打和白醋混合產(chǎn)生氣體，使氣球變大。教師順勢就學(xué)生的探究結(jié)果提出問題。

師：小蘇打和白醋混合，發(fā)生了什么變化？

生1：發(fā)生了化學(xué)變化，因為產(chǎn)生了新物質(zhì)。

生2：小蘇打和白醋混合產(chǎn)生了氣體，氣體是新物質(zhì)，所以小蘇打和白醋混合發(fā)生了化學(xué)變化。其他組沒有新物質(zhì)產(chǎn)生，發(fā)生的是物理變化。

直觀的實驗現(xiàn)象不僅讓學(xué)生認識到物質(zhì)變化會伴隨一些現(xiàn)象的產(chǎn)生，而且能幫助學(xué)生強化化學(xué)變化和物理變化的區(qū)別。教師在探究活動中的問題引導(dǎo)，將零散的科學(xué)知識系統(tǒng)化，提高了學(xué)生處理科學(xué)信息、得出科學(xué)結(jié)論的能力。

（四）知識遷移運用，融入生活實踐

科學(xué)源于生活，又服務(wù)于生活。學(xué)生不僅要學(xué)科學(xué)，還要會用科學(xué)。教師在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的學(xué)習(xí)過程發(fā)現(xiàn)、實踐、分析、論證生活中的現(xiàn)象，獲取科學(xué)知識，但不能止步于獲取科學(xué)知識，還應(yīng)鼓勵學(xué)生帶著科學(xué)知識走出課堂，融入生活實踐，服務(wù)社會。將科學(xué)與生活相結(jié)合的探究式學(xué)習(xí)不僅鍛煉學(xué)生的動手實踐能力，拓展學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的科學(xué)態(tài)度，更能激發(fā)學(xué)生的探究熱情和創(chuàng)新動力，讓學(xué)生從中體驗到科學(xué)學(xué)習(xí)帶來的成就感，提升社會責(zé)任感。

在“產(chǎn)生氣體的變化”探究式學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過查閱資料發(fā)現(xiàn)小蘇打和白醋混合產(chǎn)生的氣體是二氧化碳，教師順勢提出問題。

師：二氧化碳有什么用途呢？

生1：二氧化碳可以滅火。

生2：二氧化碳可以和綠色植物進行光合作用。

……

學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗紛紛搶答。教師抓住二氧化碳可以滅火這一個用途，將所學(xué)知識運用于生活當(dāng)中，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計一個制作微型滅火器的方案。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自主查閱資料，小組合作，根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)，利用身邊的材料設(shè)計滅火裝置，羅列出所需材料，繪制設(shè)計圖，小組間交流、分享設(shè)計思路，修正和完善設(shè)計圖。接著，教師展示自己利用身邊的簡易材料氣球、塑料瓶、吸管和夾子自制的微型滅火裝置，并請學(xué)生上臺動手操作實踐。學(xué)生利用微型滅火裝置收集二氧化碳氣體，并使用微型滅火裝置成功將蠟燭熄滅。學(xué)生親眼見證探究成果確實能夠巧妙地運用于生活實踐當(dāng)中，于是產(chǎn)生了制作的信心，激發(fā)了制作熱情和創(chuàng)新動力。教師順勢鼓勵學(xué)生課后根據(jù)自己繪制的設(shè)計圖，動手制作微型滅火裝置。

在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的實際情況，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活，有計劃、按步驟、分階段、循序漸進地開展探究式學(xué)習(xí)。教師在學(xué)習(xí)活動中是“指路人”，把握學(xué)生探究、思考的基本方向，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動參與、積極探究。學(xué)生的學(xué)習(xí)活動由個體獨學(xué)轉(zhuǎn)化集體協(xié)作學(xué)習(xí)，促進學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間形成一種共同探究的局面。學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的探究活動中交流與討論、設(shè)計探究方案、動手實驗，并根據(jù)實驗現(xiàn)象認真思考、合理分析信息，得出科學(xué)結(jié)論，感受到科學(xué)探究的樂趣和成就感。小學(xué)科學(xué)課堂有效開展探究式學(xué)習(xí)，潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，提高了課堂教學(xué)的實效。

參考文獻

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注：本文系南寧市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度B類（自籌經(jīng)費重點）課題“小學(xué)科學(xué)實驗器材改進與創(chuàng)新的實踐研究”（2021B068）的階段研究成果。

作者簡介：林湲（1991— ），福建龍巖人，本科，二級教師，研究方向為小學(xué)科學(xué)教學(xué)。

（責(zé)編 韋榕峰）