小學科學課堂探究式教學中師生的思維探戈：挑戰與策略

中圖分類號：G424 文獻標志碼：A DOl: 10.3969/j.issn.1672-1128.2025.07.004

一、引言

探究式學習被認為是當今科學教育的有效學習方法之一Ⅲ。探究式學習強調通過“做”科學的過程來鼓勵學生積極參與、好奇地調查、平等地合作和溝通。《義務教育科學課程標準(2022 年版)》也將“掌握基本的科學方法，具有初步的探究能力”作為基礎教育中學生科學學習的總目標之一3。長期以來，受限于對基礎教育階段科學教育重要性、專業性和特殊性的認識不足，科學教育成為“邊角地帶”，未能發揮其培養具備科學家潛質的青少年群體的功能4，且“對標國家發展對一流科技創新人才的迫切需求，以及國際科學教育先進水平，可以發現，我國小學科學教育發展嚴重滯后”。傳統的科學教學活動以教師為中心，對學生個體差異關注不夠，過度追求教與學同步，對具有科學潛質的偏才、怪才關注不夠。而探究式科學教學則通過讓學生積極參與調查過程及科學知識的建構，形成對自然現象的深層次理解。因此，本研究試圖基于真實的課堂觀察與視頻分析，探討在小學探究式科學教學中如何設計合適的教學干預，以引導學生知識建構的過程和師生思維互動的開展，為推進小學科學教育教學改革提供參考。

二、文獻綜述

美國《國家科學教育標準》（National Science Education Standards）提出，探究式教學有助于培養學生的能力，如“提出問題、計劃和開展調查、使用適當的工具和技術收集數據、批判性地思考證據和解釋之間的邏輯關系、建構和分析替代解釋以及交流科學論據”{S。美國2013年發布的《下一代科學教育標準》（NextGenerationScience Standards）開創性地構建了“科學與工程實踐、學科核心概念、跨學科概念”的三維課程體系，并將探究式教學確立為實現三維目標整合的核心實施路徑。新加坡也強調科學課程旨在培養學生成為探究者，為學生提供探索的機會，并讓他們認識到科學對生活和社會的作用。我國教育界則從20世紀80年代開始進行探究式教學理論的研究和實踐，并不斷強調對學生探究和實踐能力的培養[10]。

探究式教學用于科學領域教學的反響有所不同。一部分研究發現，探究式教學能夠協助教師開展更加高效的科學課堂，如幫助學科素養水平較低的學生有更多培養科學素養的機會;能夠對單一學科的學習效果具有顯著正向影響2；能夠讓學生參與真實數據的調查，從而利用證據來建構科學主張[13]。然而，探究式教學卻常常不能達到預期效果。例如，在工程教育中，探究式教學的影響與傳統課堂無差別4，這種模式對于培養學生科學興趣與取得科學成就有抑制作用[5]，且對比其他教學法，探究式教學對學生的成長沒有更大影響[。這些研究結果的不同可能是由于探究式教學模式受多種因素的影響，其中包括學校的背景特征、教師專業素質（如學科知識、專業技能、教學效能感）等。有研究發現，盡管教師對探究式科學教學持積極態度，但真正實施的頻率并不高。只有更加重視這種教學，以及對探究式學習有豐富經驗的教師，才能較好地開展探究式科學教學[18]。

國內研究者對影響科學教師探究式教學的因素進行了理論推理和實踐歸納，但相關實證研究較為缺乏。且PISA2015的結果表明，我國科學教師在探究式教學水平上與一些發達國家或經濟體之間仍存在較大差距。因此，有必要研究如何開展符合我國課程標準的科學探究課程，以及如何保證學生最大程度地參與科學探究活動，從而促進其科學思維的形成。

三、研究設計

(一）理論框架

教育研究者已經意識到，學生不應僅作為已有知識的接受者，而是應該以知識創造者的身份投入深度學習[20。知識建構理論重視學生的觀點、問題，而非系統的知識單元或主題；關注思想的持續改進，而非尋找結論性答案；關注集體知識，而不僅僅是個人學習；強調去中心化的開放互動，而非權威控制的互動2l。這種對知識本身的關注與探究式教學的目的不謀而合，知識是以人的經驗為基礎建構的，學習者可以與教師或其他學習者在探究式教學中一同建構個人知識。即在探究式學習的環境中，學習者可以自主制訂學習的目標，確定學習的需要，在各種開放的潛在相關資源中進行瀏覽和評價，形成假設，設計并實踐驗證方案，建構結論、意義或理解等。教師應該澄清而不是直接告訴，是引導而不是具體指揮，是推動學習者努力去做而不是將自己的方法強加于學習者[22]。

除了個體層次的知識建構，學習共同體對知識的建構也十分重要。學習共同體是為完成真實任務或問題，學習者與其他人相互依賴、探究、交流和協作的一種學習方式[23]。探究式教學中的學習共同體被賦予了新的內涵，知識歷經社會建構的過程，通過共同體成員的協商而形成共享的目標、信念系統和體現一定規范的集體故事。這些共享的經驗建構起了集體知識庫，這個知識庫又在一次次的互動中不斷得以更新，從而實現知識的再次整合[24。在探究式教學中，知識能夠極大程度地通過學習共同體進行建構。由此，本研究建構了在小學科學課堂中的探究式教學模式 (見圖1)。

（二）研究問題

圖1所示的探究式教學中，為了實現知識的建構，教師和學生需要在探究活動中通過頻繁的互動來形成學習共同體，整個過程都應當遵循科學探究的過程，體現科學課程的嚴謹性。但即使是這樣的一種教學模式，仍有一些問題需要厘清。本研究基于過往研究與理論，提出以下研究問題：一是教師如何在探究式教學中處理學生提出的不確定性問題并引導學生思維的發展；二是教師如何輔助學生在探究式活動中思考、交流和自我建構；三是教師如何輔助學生從觀點出發建構知識；四是教師在單元課程中如何進行知識間的銜接和建構。

（三）研究對象

本研究以北京市某小學四年級某班學生和一位科學教師作為研究對象。教師有多年小學科學教學經驗，所研究班級共有37名學生；教學內容為“聲音是怎樣傳播的”，共占用三個課時共135分鐘。本課程通過循序漸進的知識建構與多項探究式學習活動，引導學生思考驗證“聲音可以在氣體中傳播”“聲音可以在液體中傳播”和“聲音可以在固體中傳播”三個猜想。課程設計理念遵循科學探究的全過程，通過教師話語引導，幫助學生從一個現象觀察開始提出問題，并在思考問題時提出假設，最后驗證假設。在此過程中，學生小組發揮了知識整合和探究學習的功能。具體教學環節如圖2所示。

由于課時限制，三節課在物理時間上并非連貫，但整個教學過程緊緊圍繞核心目標并在教師引導下開展了多種多樣的探究學習活動，特別是學生經歷了多次整理與討論。這一特征也體現在美國科學教育課程開發的過程中，即一個科學概念是在不斷總結與討論后，在全班形成一個共識的概念來解釋目標現象[25]。

（四）研究方法

本研究的目的并非評價課程或教師的授課質量，而是挖掘如何高效組織探究式教學課堂，因此主要采用了課堂觀察、課堂錄像、課堂錄音和教師訪談收集話語文本數據。課堂觀察主要記錄教學環節的開展情況以及課堂中出現問題的時間節點，以便后續處理和標注數據。課堂錄像和課堂錄音是主要分析材料，收集資料時使用了教室前后雙機位錄像并為每個小組配備了錄音筆。此外，還根據研究問題對課堂話語進行了典型片段抽選，以探究教師在課堂上的教學機智。

四、結果與分析

（一）引導思維：開放空間中的調控藝術

在探究式教學中，學生的思維通常不可預測地發散，因此教師需要把握教學的整體走向，確保學生思維的成長與單元教學一致，表1列舉了教師引導學生思維的一個示例。

該段對話是整個課程的引入部分。在第一次探究式活動之后，教師在教室里用敲擊后的樂器代替聲源，學生在不同位置（即不同點位）繪制聲源與點位的空間位置圖。隨后，學生展示了各組的結果并進行分析。需要說明的是，在前一節課中，學生已經提出了關于聲音的問題，因此才有關于學生問題研究順序的討論 (09)。

在這段對話中，教師的話語占較大比重，在整個課程中也是如此。小學生探究學習能力不足，所以需要教師提供更多支持，這也是小學探究式教學的普遍特點之一。本部分的目的是引導學生畫出并表達“聲音是從聲源向四面八方傳播”。教師雖然之前讓學生繪制了空間位置圖，但并沒有直接提出“關系”一詞，而是引導學生自己說出了這個詞 (01)。教師的目的不是直接告訴學生“標準化知識”，而是通過學生的自我建構對現象進行理解，并逐漸接近“標準化知識”（04、06、10)，可見教師在這個過程中保持了足夠的耐心，讓學生自我建構，并反復詢問學生對現象的理解（11）是否與集體認識一致。學生在繪圖和表達環節，有時會有意料之外的表現。教師通過小組個別指導、同伴作品欣賞、語言線索的強調、動作和符號的表達等方式，最終引導學生建構出了“標準化知識”。特別值得一提的是，學生在這個環節建構的知識不僅僅是“聲音是從聲源向四面八方傳播的”，還指出了“聲音傳播是有范圍（距離）的，傳播越遠聲音越小”的現象，這是一個非教學線索，不在教師預設的“標準化知識”范圍內，但學生這種想法充分體現了思維的開放性。教師并沒有被打亂教學，而是在尊重學生想法的前提下，耐心引導學生重新回到“正題”，繼續完成自我建構。

本例的預設情境部分花費了許多時間。可以看出，與教學進度相比，教師更愿意放慢速度，用更多時間幫助學生整理現象、思考并進行知識的自我建構。探究式教學需要給予學生充分關注。面對相同的現象，模型建構和結論得出的路徑通常并非如教師想象的那樣簡單直接。教師預設的“客觀定律”并非直接顯現于現象之中，學生需要通過探究將離散的線索與經驗素材進行意義關聯，教師則引導學生逐步將這些現象轉化為系統化的科學認知。可見，基于不同的認知背景對現象進行探究并進行合理引導，及時將學生的思維與課堂走向進行協調才是探究式教學的核心。

（二）協調建構：個體探究與集體共識的平衡

盡管探究式教學強調學生建構知識的自主性，但仍需要教師給予教學支架以幫助完成知識的建構。那么，教師在多大程度上、用何種方式對探究式教學活動進行引導才能夠有效保證學生的知識建構呢？

表2完整展示了一個教師如何引導學生進行探究的例子。教師利用罩住聲源仍然可以聽到聲音的現象來引導學生探究聲音傳播的原理。在這一示例中，結論是經過多次討論與引導后才得出的。在此過程中，學生們的探究方向不確定且各不相同（04、06、10)。雖然幾位學生都基于演示現象做出了分析，但其中一位學生提出了超出本學段的“粒子”概念。這個概念是之前一位熱愛科學的學生提出的，雖然他自己在課外學習中了解了粒子并能夠說出聲音在微觀層面是通過粒子傳播的，但其他學生并不能像他一樣，而只是接受了這個看似權威的說法，并把所有的解釋都簡單地歸結為粒子。對于多數學生來說，粒子的概念只是看似可以解釋現象。這時，教師巧妙地以一個玩笑避開了這個“誤入歧途”的說法（11）。教師發現學生對現象的理解存在問題后，通過多次追問逐步引導學生進行思考（13、15、17、19、21、23、25、27)。學生根據教師的引導，逐步推進思考，就像進行一場思維的“探戈”。但教師并沒有直接提出與學生存在分歧的地方，而是首先總結了學生提出的觀點（13），然后根據學生觀點的共同之處再進一步提問。教師接下來的對話幾乎都在使用問句展開，借此支持并引導學生建構標準化知識。

在探究式教學中，教師經常會遇到教學計劃以外的情況，需要采用合適的策略來保持預設方向。雖然課程所探究的方向是給定的，但也需要尊重學生提出的那些看似無關的理解，因為這種理解可能源自學生的直觀感受。教師要引導學生比較自己的直觀感受或最初構想與最終集體構想的差異，以便更好地建構自己的知識。

（三）聚焦觀點：從零散觀察到科學知識的轉化

由于知識本身就具有默會與不可言傳的成分，因此教師如何在規則或技術規條外傳授知識就成了值得思考的一個方面2。小學生的認知發展仍處于較低水平，在科學探究活動中，學生的言語只是基于簡單的生活經驗。雖然學生能夠組織語言描述現象或想法，但很少能夠用科學語言揭示原因，所以在探究過程中仍需要教師的支持，比如關于聲源傳播范圍的討論(見表3）。

表3展示了教師對學生觀點進行提煉的三個片段（01-06、07-10、11-19)，提煉模式各有不同。第一個片段發生在不同組繪制的空間點位圖分享過程中。教師首先對學生的話語進行總結后，發現學生只是提出了聲音傳播的一種可能性，而并非直接回答先前的問題。因此，教師追問了“所以你們的觀點是什么”（03)，并根據回答再次總結設問 (05)。這是典型的“引發—回應—反饋”（Initiate-Response-Feedback，IRF）過程。教師根據學生觀點調整教學進程并提煉成焦點推進教學。第二個片段發生在對鐘罩實驗演示結果（抽真空后）進行小組討論后，學生思考聲音與真空環境的關系。教師注意到小組討論環節中學生對“真空”條件的未知(08）后進行了詢問，并及時補充真空的概念推進探究過程 (09)。學生得到概念的補充后迅速對現象進行剖析并能夠根據現象得出結論 （10)。在這一環節，教師發現了學生在探究性學習中產生阻礙的因素，及時回應并進行再次總結，最終引導學生得出相應結論。第三個片段源于在得出“聲音可以通過空氣傳播”的結論后推進“液體與固體是否可以傳播聲音”的探究過程。在這個片段中，教師并未像探究氣體傳播聲音那樣給定實驗過程，而是將探究的主體地位交還給學生，并多次讓學生講述自己的探究方法（11、15)。同時，教師仍把握著探究的大體方向，并讓學生對不同的觀點進行辯駁或補充 (13)。即使不同小組因為實驗操作差異而得出相反結論，教師也沒有否定，而是為學生“辯解”，并希望他們再次實驗，重新驗證結論(19)。教師接納學生提出的觀點，但又讓學生在不同觀點之間討論、思考，最后轉向集體關注的焦點并進行知識的建構處理。

教師在以上片段中對課堂的開放程度逐步增大，學生的自主程度也在增大。教師無論以何種方式組織探究，都能重視學生的觀點并及時調整。在學生所述信息的基礎上，提煉出一個個“焦點”，并基于“焦點”展開交流與討論，最終通過集體的知識建構形成科學知識——這種從學生出發的將信息轉化為知識的過程可以有效幫助個體進行知識建構。

（四）銜接知識：多角度現象與進階資源的整合

盡管探究式課堂通常會圍繞一個核心主題展開，如本課聚焦“聲音是怎樣傳播的”這一主題，但在課程內部，為了完善學生對主題的理解，需要從多維度進行知識構建并輔以實例論證，因此教師必然要對不同知識間的銜接進行設計。

表4展示了教師如何處理不同知識探究過程中的兩個片段（01-05、06-08)。可以觀察到，在銜接階段，教師給予了較多的支持，而學生在這段時間里多以簡單的機械回答為主（02、04)，更多的是關注教師的思路。教師在這兩個片段中展示了不同的銜接策略。

第一個片段發生在“聲音向四面八方傳播”和“聲音可以在氣體中傳播”這兩個知識之間。由于這兩個知識都需要學生通過探究活動來建構，故教師首先對剛剛建構出的知識進行了總結，然后又回到了最初的演示現象本身，但此時關注的重點并不是為什么教室中各個位置都能聽到敲擊樂器發出的聲音，而是換了一個角度提問，即“我們是如何聽到這個聲音的”。雖然這兩者之間沒有明顯的因果關系，但它們都基于最初的現象，使學生從不同角度展開思考。因此，當完成一個方向的探究后，教師用語言引導學生再回到現象本身，并從另一個角度思考現象中蘊含的問題。

片段二發生在學生已經對氣體、液體和固體在宏觀層次上傳播聲音的特性有了一定理解之后，教師接下來要解釋微觀層次上聲音的傳播原理。由于在課堂上無法進行微觀層次的實際探究，教師使用了多媒體作為輔助。有趣的是，對于微觀層次的介紹并不在教材規定的范圍內，但在此之前，學生多次提到了“粒子”，甚至多次偏離了探究方向。當時，教師均以幽默的方式將這個話題模糊處理了。對此，教師解釋稱，微觀和宏觀屬于不同的思考維度，小學階段主要側重宏觀維度的思辨和表達，如果在宏觀討論中加人微觀討論，可能會使一些同學感到困惑甚至造成誤解。因此，教師暫時回避了在課堂上對微觀內容進行深入討論。但在核心教學任務已完成的前提下，教師決定為學生提供拓展學習資源，以滿足學生強烈的求知欲，并借此幫助他們深化對課堂所學知識的理解。教師在拓展內容的銜接話語中仍多次強調讓學生關注焦點問題，即“聲音是如何傳播的” (06)，引導大家從微觀機制上深化理解的也是“聲音是如何傳播的”這一核心內容。

雖然教師在處理不同知識間的銜接時，會根據建構知識的不同，采取不同程度的教學支架，但其共同點是教師仍然需要維護學生在探究中的主體性，有效引導學生建構知識間的聯系或區別。

五、結語

本研究通過對真實情境下的小學科學探究式教學課堂進行分析，發現在組織探究式教學的過程中，教師的重要性仍然不可忽視。教師在探究式學習中起到引導作用，扮演著“領頭羊”的角色。作為參與探究的一員，教師不僅要指導學生進行理解、思考和討論，同時也要逐步引導那些暫時缺乏探究技能的學生。本案例展示的探究式教學課程是一個典型的“有指導的探究教學”。在這種教學方式下，教師鼓勵學生提出每一步的探究方案，充分調動學生積極思考。這種開放而有序的探究教學有助于培養學生的自主學習能力。但教師的提問、指導(教學支架）又穿插于學生的探究過程之中，對學生思考的指向起到了重要幫助作用[27]。雖然本研究對探究式教學中教師如何合理地進行干預作多方面分析，但在真實的課堂中所面臨的問題往往不止如此，即使教師有著嚴密且全面的教學設計，也無法預測所有學生在探究過程中的思想變化。教師應充分利用探究實驗和實踐活動在培養科學思維方面的優勢，逐漸將“解題式探究”轉化為學生的實驗探究活動[28]。對于小學科學教育，還要特別注意為學生提出的問題應設置進階路徑，使他們能通過逐個解決問題來探索和發現科學原理，層層推進理論并由此理解核心概念的相關性和重要性[2。此外，教師所營造的情境也要與學生的經驗相聯系，要與學生的真實好奇相聯結，強調所學知識、能力的真實運用和學生在復雜情境中的真實思維[30。當教師創設一個情境，展示一個現象，不是直接灌輸結論，而是希望學生自主建構對該情境的理解時，事實上就打開了一個有多種可能性的空間，教師對此不可能有完全充分的預判，需要在教學現場與學生進行一場思維的即興共舞。而在這場思維共舞中，教師既不應過早地使這種開放的空間坍縮為唯一的標準答案，也不應任由學生盲目探索、散漫表達而忽略了教學目標。

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The Interaction Between Teachers’ and Students’ Thinking in Inquiry-based Teaching in Primary Science Classrooms: Challenges and Strategies

WUYangwei1LIU Fan1ZHAO Wei2 (1.Capital Normal University/ College of Education， Beijing 100048; 2.Beijing Fengtai Caoqiao Primary School， Beijing 100071)

Abstract:This study examines ascience lesson froma primary schol，specificall focusing on the topic of How Sound Travels.Itmeticulouslyexaminesclasroomdynamicsanddiscoursetounderstandthecomplexitiesandobstacles encountered byteachersduring inquiry-basedlearning.Thisincludesnavigatingstudentsthroughhypothesisformation，model construction，experimental design，andconclusiondrawing withintheframework of scientificinquiry.Additionalythestudy delves into theguidance and coping strategies thatteachers consciouslyemploy，which are informed bytheir experiences， intuitions，ortheoreticalframeworks.Thefindingssuggestthatininquiry-basedteaching，teachersmustcultivatetolerancefor students’thoughtprocesesandaligntheirinstructionwithcuricularobjectives.Simultaneously，theymustbalancethe considerationof students’ideas with the articulation and integrationof diverse knowledge components.Astheyengagewith students’spontaneous thought， teachers mustoffer guidance to ensure the effective structuringof the communityof inquiry.

Keywords:Elementary Science; Typical fragmentanalysis; Inquiry-based Teaching;KnowledgeBuilding;Teachertudent Dialogue;Teaching Strategies

(編輯 郭向和 校對 姚力寧)