小學科學 “探究實踐”教學路徑探索

我國非常重視科學教育，在2001年我國的基礎教育課程改革中將“科學探究”作為我國科學教育改革的基本理念和重要內容。隨著課程改革二十余年的推進，《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）中將“探究實踐”作為關鍵詞，取代了“科學探究”。為什么新課標提出了“探究實踐”而不再繼續使用“科學探究”？“科學實踐”與“探究實踐”有什么區別和聯系？一線教師如何實現讓學生從“科學探究”向“探究實踐”的學習轉變？這些問題值得教師深入思考。

一、從“科學探究”轉向“探究實踐”的意義

科學探究指的是學生用以獲得知識、領悟科學的思想觀念、領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。對“科學探究”的理解，自2001年課改后在科學課堂中呈現出來的樣態主要是學生圍繞具體的研究問題在教師的引導下自主設計探究方法，收集數據或信息，然后進行匯報、分享等，它重視完整的研究過程，強調的是讓學生經歷科學探究的歷程，即科學方法的習得。

而探究實踐主要指在了解和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題，以及技術與工程實踐過程中，形成的科學探究能力、技術與工程實踐能力和自主學習能力。探究實踐并不否認科學是一個探究的過程，它更關注的是探究過程中產生知識的具體活動。顯然它是學生形成其他素養要求的主要途徑，同時它也是一種關鍵能力。“掌握基本的科學方法，具有初步的探究實踐能力”是新課標提出的教學目標之一。在核心素養中，將“科學探究”修改為“探究實踐”，包括科學探究以及技術與工程實踐；在學科核心概念的學習中，突出科學探究，強調“做中學”和“學中思”；在技術與工程部分，強調技術與工程問題的規范性，讓學生養成通過“動手做”解決問題的習慣，培養學生的探究實踐能力。

因此，在科學課中教師要積極引導學生親歷科學探索歷程，通過自己的探究實踐去認識世界，探索事物的規律，初步形成基本的科學觀念，并能用于解釋有關的自然現象，解決簡單的實際問題，在這一過程中發展學生的科學思維。

二、“探究實踐”教學活動的設計

（一）剖析·解構

目前，小學科學教學中教師圍繞科學概念開展的科學探究活動，大多數是驗證性活動。驗證性探究實驗結果是已知的。教師讓學生經歷一個實驗驗證的過程，旨在讓學生親歷科學探究過程，培養學生的探究能力。但驗證性的科學探究活動缺少對學生科學思維的培養。下面以“運動的小車”為例來具體分析。

在“運動的小車”一課中，探索部分第二項活動是撞擊實驗，需要學生測量簡單的實驗數據：讓小車滑下后撞擊木塊，通過改變斜面的坡度來改變小車撞擊木塊的速度；測量撞擊后木塊移動的距離，通過比較距離的大小來推斷運動小車具有的能量大小。教師通過實驗數據，讓學生明白：斜面坡度越大，小車撞擊木塊的速度越快，撞擊后木塊移動的距離越長，說明小車具有的能量越大；相反，斜面坡度越小，小車撞擊木塊的速度越慢，撞擊后木塊移動的距離越短，說明小車具有的能量越小。學生通過觀察距離的遠近，來推斷運動小車所具有的能量大小。

通過調查統計，教師發現學生已經知曉“物體運動的速度不同，具有的能量也不同”，或者說學生對于“物體具有的能量大小與小車運動距離的遠近的關系”已有認識。顯然這個探究性活動屬于驗證實驗，教材這樣安排是為了讓學生親歷探究過程，使其在加深對科學概念理解的過程中提升探究實踐能力。但是，這樣的教學安排，顯然不能促進學生高階思維的形成。

（二）設計·重構

從“科學探究”走向“探究實踐”的活動設計，需要教師緊緊抓住探究實踐的核心任務。“運動的小車”一課的核心任務是讓學生通過撞擊實驗了解物體具有能量，且能量的大小與小車運動的速度有關。為此，教師要打破教材上驗證性實驗的設計思路，從培養學生的邏輯推理能力的角度設計實驗活動。

教師可以把教材中的科學探究活動設計成探究實踐活動，具體的任務是“讓學生借助小車運動的能量，撞擊指定地點的障礙物，使它的終點（離起點最近的點）剛好移動在紅色區域內（9～9.5厘米）”，并設計任務單，見表1。

任務二：撞擊活動

借助小車運動的能量，撞擊指定地點的障礙物，使它的終點（離起點最近的點）剛好移動在紅色區域內（9～9.5厘米），反復3次，以平均值為準。

表1撞擊活動任務單

從以上任務單中就可以發現，這樣的教學設計主要是讓學生以“調試”為主要任務，這樣的活動設計更加符合學生的學習心理，具有挑戰性，凸顯了學生即研究者。探究實踐過程，即學生在課堂中進行實踐并且伴隨著對科學概念的理解而不斷形成科學思維的過程。

三、“探究實踐”活動的實施

結合上述設計，教師進行了課堂實踐，從中也獲得了一些新的啟發。縱觀教師整個教學過程，基于教材與學生的研究，形成了符合學生心理特點的基于“探究實踐”的學習路徑進階，即以某個任務或目標為導向，引導學生在“調試”為任務驅動的探究實踐活動中建構教材所承載的科學概念的同時又可以反觀學生的科學思維能力發展狀況。

（一）在探究實踐中發展科學概念

科學概念反映了人類對某一科學事物認識已經達到的水平，從教育心理學來講，科學概念是對事物本質屬性的認識，是在感覺和知覺基礎上產生的對科學事物的概括性認識。其科學教育的目標之一就是要幫助學生在探究實踐活動中建立起符合客觀事實的科學概念。

如“運動的小車”一課，教師把第二項活動“撞擊小車”改為“調試”任務后，學生用提供的材料開始實驗并記錄了調試的結果，見表2。教師可以從學生的記錄中反觀學生的思考過程：學生一開始嘗試從25度的坡度上釋放小車，讓其去撞擊阻礙物，3次實驗后障礙物平均移動了10.3厘米，大于目標（ 9～9.5 厘米）的要求；第2輪學生將角度調小至20度，顯然學生頭腦中有這樣的前概念，角度越大，小車下滑后撞擊障礙物所具有的能量越大，反之則反，因此，學生做了這樣的調試；當學生達成目標后，為了再次驗證自己的想法，學生嘗試了第3輪，改為15度的坡度。3次實驗測試平均值為8厘米，應該說3輪結果驗證了學生的猜想。因而“斜面坡度越大，小車撞擊木塊的速度越快，撞擊后木塊移動的距離越長，說明小車具有的能量越大”的科學概念自然而然地建構起來了。

借助小車運動的能量，撞擊指定地點的障礙物，使它的終點（離起點最近的點）剛好移動在紅色區域內（9～9.5厘米），反復3次，以平均值為準。

表2撞擊活動第3小組記錄單

（二）在探究實踐中反觀科學思維

“科學思維”在新課標中作為課程目標列入其中，可見培養學生的科學思維是科學課程的任務。而科學思維是從科學的視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，包括模型建構、推理論證、創新思維等。在科學課上，如何培養學生的推理論證能力、創新思維能力呢？這就需要教師進行課堂改革。

從表2中可以看到學生在整個調試過程中思維的變化過程。前3次的調試學生是建立在“斜面坡度越大，小車撞擊木塊的速度越快，撞擊后木塊移動的距離越長，說明小車具有的能量越大”這個科學概念基礎之上的，而當第3輪調試結果未能達到（9～9.5厘米）目標要求后，學生第4輪的調試也證明了他們的想法，即“斜面坡度越大，小車撞擊木塊的速度越快，撞擊后木塊移動的距離越長，說明小車具有的能量越大”。當然，教師也可以從學生的記錄中發現他們其他思維的痕跡，見表3。學生第1輪以30度為基點進行調試，發現結果大于期望目標值，因此憑借頭腦中的科學概念，第2輪將角度設置為17度，但發現調試結果小于期望目標值，于是第3輪又將角度調至20度，此時發現調試結果又大于期望目標值。至此，學生是建立在原有科學概念的基礎上做出的調試，符合學生的認知規律。但是從第四輪將角度調至25度這一行為來看，學生的思維是混亂的，科學概念在其頭腦中并沒有得到完全建構。第5輪、第6輪的調試看似符合邏輯推理，但是縱觀整個調試的記錄，可以看出這一組學生所表現出來的科學素養明顯低于第3組，在一定程度上可以看出學生思維的發展水平。

借助小車運動的能量，撞擊指定地點的障礙物，使它的終點（離起點最近的點）剛好移動在紅色區域內（9～9.5厘米），反復3次，以平均值為準。

表3撞擊活動第7小組記錄單

從“科學探究”走向“探究實踐”的學習，是一種教學理念的變革，體現了研究者對長期“科學探究”課堂所形成的一種固式作出的改進。新課標用“實踐探究”代替“科學探究”是科學教育改革中的一種進步，但是要讓學生在課堂中主動參與科學實踐活動，還需要教師仔細研究教材，尤其是處在教材新舊更替的階段，要積極作出回應，“教”教材的同時“用”好教材，方能達成新一輪課程改革的初衷。

【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（2022年版）[M.北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]盧姍姍，畢華林.從“科學探究”到“科學實踐”：科學教育的觀念轉變[J].課程與教學，2015（1）.