解構探究性實驗過程

章冬琴

〔摘? ? 要〕? 本文從科學探究過程、建構科學概念步驟、支配實驗材料、師生語言交流四方面解構課堂的探究過程，以“光是怎樣傳播的？”“空氣占據空間嗎？”兩個課堂探究性實驗課的實錄為背景，提出基于核心素養導向的教學建議。

〔關鍵詞〕? 小學科學；探究性實驗；教學啟示

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 12? ? 055-057

《義務教育科學課程標準（2022年版）》提出，科學學習要以探究為核心，讓探究成為科學學習的主要方式。在一堂不成功的科學課上，教師一個勁兒地講述、解釋、提問，甚至演示一下“實驗”，而學生只是看著，獲取最終的結論，偶爾只是根據要求進行實驗步驟的演繹。而在一堂較為成功的科學課上，我們看到的是學生自主地進行科學探究，通過經歷材料的探索、語言的交流，即師生之間的、生生之間的熱烈研討，最終獲取科學知識，拓展科學思維。在小學科學教學中培養小學生的科學核心素養，教師應著重培養“好奇”“探究”“求真”“創新”四個方面。小學階段的學習著重于學生的體驗和感知。如今，新時代教育高質量發展要求學生探求對所觀察事物的有條理的解釋，對這些解釋進行檢驗進而從事對物質宇宙的探索。在“雙減”政策的倡導下，更加科學的探究會讓課堂更有效，讓學生習得更科學的方法，有利于為其初高中學習奠定基礎。

探究性實驗是經過教師準備的材料，使觀察者——學生產生想要探索的愿望，探究科學的真理。最后，教師聽取學生談論自己的發現，幫助他們得出一致的結論。科學的探究即根據實驗現象和結果、經過嚴密分析推理解決問題的實驗方法。為了更好地培養學生的科學探究能力，教科版改版新教材中著重要求教師給學生制作腳手架，在教學中用點撥性的語言、動作等多種方式，讓學生展示思考過程和方法，從而引導學生進行科學有效的探究。教學評價是落實小學科學核心素養的重要體現。新的小學科學課程標準建立了以小學科學核心素養及其表現水平為主要維度的學業質量水平標準。

因此，基于小學科學核心素養進行科學探究就顯得尤其重要。筆者收集整理“新時代教育高質量發展”背景下的課堂實錄，就“光是怎樣傳播的？”“空氣占據空間嗎？”兩個探究性實驗課，從科學探究過程、建構科學概念步驟、支配實驗材料、師生語言交流四方面解構探究過程，并提出基于核心素養導向的教學建議。

一、“光是怎樣傳播的”課堂實錄及教學啟示

（一）問題導入，猜想光的傳播路徑

教師演示：使用激光筆、手電筒、燈泡三種光源發光，從講臺射向教室天花板。詢問學生光的傳播路線是怎樣的。

學生活動：在記錄單上畫出自己認為的光的傳播路線；交流討論猜想的依據。

（二）提出問題，對“光沿直線傳播”進行猜測

教師提問：哪些方法可以證明你對光傳播方式的猜測？

學生舉例：如何驗證光沿直線（曲線）傳播。

（三）制定計劃，開展“光是沿直線傳播”的有關探究

教師PPT出示備選材料。

學生觀察：備選材料特點，討論以上材料的實驗方法。

提出實驗方法，并說明理由。

學生在記錄單上畫出自己的實驗方法。

（四）交流匯報，獲得結論

教師：組織學生對實驗結果展開匯報交流討論。

學生：分享自己的發現；傾聽其他同學的意見；對實驗方法開展自我反思，評價改進。

教師引導：整合學生尋找到的證據，組織學生分析得出結論。

學生辯論：從各種方法中，找到光沿直線傳播的證據，并以此類推，證明手電筒和小燈泡的光也是沿直線傳播，只是方向不同而已；討論分析影子形成的原因，進一步理解光沿直線傳播。

這是一節較為完整的探究課例，以觀察光源的路徑導入課題，讓學生思考光源的傳播路徑并進行合理猜測，通過課堂上的實驗材料選擇實驗進行驗證猜想，最終得出自己的結論。這體現了科學課以探究為核心的理念。在教師精心準備實驗材料的前提下，學生進行自主探究。雖然材料經過教師的精心設計，但也并不意味著學生不會走上歧途，也不意味著他們只有一條通往發現的道路。情況正相反，有時候學生的觀察也會千差萬別，他們的觀點會同主概念并不相連，這些現象也會引發料想不到的事件，常常會成為一項探究或研究的出發點。

由于每位學生的認知水平不同，不同的討論能夠碰撞出思維的火花。作為一個探究者，不管是小學生還是科學家，在遇到意外情況下，都會運用自己的背景結構進行思考，因此許多方面都可以進行探究，并讓學生對實驗方法展開思考。對于教師提供的材料應如何使用，學生會有很多不同的想法，并博采眾長，為后續論證交流積累論據。通過不同的方法搜集證據，驗證自己的想法是否正確。在交流中進一步加深對光在空氣中沿直線傳播的概念認知。最后，頭腦風暴式的討論可以加強學生進行合理實驗設計的能力。

該課例獲得的教學啟示如下：第一，指定的觀察。教師以三種不同的光源讓學生觀察光的傳播路線，給予學生明確的觀察問題。激光筆、手電筒、燈泡不同的光源呈現的現象也不一樣，打開激光筆可以很明顯看到一條直線，但是常見的手電筒和燈泡卻呈現不同的現象。這引發了學生的認知沖突，從而思考，光是如何進行傳播的呢？第二，從表達到很清楚地觀察。通過充分的觀察，學生在組內交流并畫出光的傳播路線，有了好的材料支架，就能夠有表達的欲望。在此過程中，學生能逐步建構、內化那些可使其從事更高層次活動的思維能力。這節課，教師樹立了基于學生立場的課程教學意識，堅守注重實踐的認知原則。第三，建議進行合理探究。學生對“光沿直線傳播”進行合理猜測后，開始制定探究計劃。教師引導學生用實驗證明對光的傳播方式的猜測。有了明確而有邏輯的教學主導思路，課堂就會呈現高質量的發展，從而架起學生與科學之間的橋梁。第四，探究問題進行熱烈研討。由于教師提供了備選材料，因此學生進行了充分的探究，并能結合自己已有的經驗和認知水平，分享和表達自己的發現。教師搭建了表達支架，使得學生能夠進行充分而熱烈的研討，從各種方法中，找到光沿直線傳播的證據。進而以此類推，證明手電筒和小燈泡的光也是沿直線傳播的，只是方向不同而已，從而提升學生對科學本質的認識，提升科學教育的價值。

二、“空氣占據空間嗎？”課堂實錄及教學啟示

【教學過程】

（一）創設情境，營造自主探究的思維環境

師：同學們，上課！

這是一個有水位線的塑料杯，老師將小石頭放進去，會發生什么現象呢？大家請看一下。

師：那為什么會上升呢？

引入今天的課題。

師：一張紙丟入水中會怎么樣呢？

師：這樣做里面的紙會濕嗎？你這樣推測的理由是什么呢？

學生表達觀點。

請同學們認真觀看紙丟入水中的微視頻。

清楚了嗎？我們來試試吧。

師：為什么紙沒有濕呢？請同學們描述一下你觀察到的現象。請你分享。

（二）親歷實踐，培養自主探究的能力

師：接下來我們通過幾個小實驗，進一步研究空氣能否占據空間。

請同學們認真觀看微視頻，仔細觀察實驗中需要注意的幾個問題。

學生討論并開始實驗。

（三）教師引領，促成自主探究的有效展開

師：剛才，每個小組的同學已經把三個實驗中的泡沫小球位置貼在班級匯總表上。請同學們說一說，三次實驗中，水位有什么變化呢？說明了什么？

水為什么進不去呢？

水位為什么會上升呢？

水位為什么會下降呢？

課堂小結。

提問思考：在剛才的三次實驗中，你們分別看到了哪些現象？

課堂小結：這些現象告訴我們什么？

（四）拓展延伸，促成自主探究的有效展開

比一比：在不傾斜水瓶的情況下，用最快的方法將水移到杯中。

師：這是用什么辦法做到的呢？

【教學啟示】

本堂課由石頭會占據空間，引出如果把紙從空氣中放入水里會不會濕的問題，發現紙進入水中沒有濕，于是讓學生抓住矛盾的實質，鼓勵他們把自己的發現說出來。教師需思考：在什么情況下給以指示才是有價值的？這堂課在什么時候避免給以指示？在進行探究前的過程中，學生與學生中的語言和思維的相互作用，營造了一種自主探究的氛圍。學生根據水位的變化進行實驗結果的匯總，研討出實驗的結論。

上完這節課后筆者反思，該實驗的對象是空氣，既看不見也摸不著，非常抽象，因此，如何讓學生親歷實驗以真正理解科學知識成了關鍵。我們要讓學生深刻地認識事物的本質屬性。空氣本質上是一類客觀存在并且有特殊性的物質，它的特殊性就是包含的微粒比較少，但因微粒的間距很大，因此其也占據空間。給學生以證據，就可以讓他們理解空氣是占據空間的。

從該課例中可以獲得以下啟示：第一，應選擇合適的時機開始討論，并為探究做充足準備。第二，幫助學生精確地感覺。第三，鼓勵學生清楚地表達。第四，把矛盾的事件列出來。第五，在適當的時候提供準確的詞匯。

三、總結與反思

新時代，教育高質量發展應注重了解學生學到了什么，而教學評價是教學活動的重要組成部分，也是落實小學科學核心素養的重要保障。應以課程目標、課程內容和學業質量為依據，創設與學生生活、社會和科技發展息息相關的問題情境，考查學生運用科學探究掌握科學知識的情況以及學生小學科學核心素養的不同表現，同時要關注學生的小學科學核心素養的整體性和綜合性。

因此，教師要有整體的和高度的學科認知，并用小學科學核心素養引領小學科學課堂教學，在教學中科學探究并貫穿落實“科學觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態度與責任”。教師要從學生的視角組織學生探索，落實科學知識、科學方法、科學思想、科學本質、科學精神、科學實踐，培養學生正確的價值觀、必備品格和關鍵能力。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.