师生同历探究路

姜玲 左一朋 高琦

摘要：新一轮小学科学课程标准中明确将科学探究的8个要素作为学段目标，但在实际教学中会发现，许多小学生反复经历着一种为了得出目标结论的“假探究”，那教师如何引导小学生走向“真探究”呢？本文尝试通过在IYPT背景下举办的教师学术交流活动案例，在真实走过的团队合作、共同计划、总结汇报、辩论对抗的过程中，以教师自身真切经历“真探究”的过程，促进教师对指导学生进行科学探究过程的思考，旨在让教师真正关注到小学生科学探究的各个环节。

关键词：IYPT;科学探究;小学科学

引言

2017年《义务教育小学科学课程标准》明确从提出问题、作出假设、制定计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价这8个要素来描述科学探究的学段目标 [1]。小学科学教育也走向了关注学生创造性思维的时代。如，新编苏教版小学科学教材新增了“像科学家那样”和“像工程师那样”这样双线并进的项目化学习板块。这些项目化专题，需要老师对科学家探究的过程有一个清晰的认知，在自身经历完整探究过程的基础上，引领学生经历“像科学家那样”的探究过程。

1 研究现状

由前苏联在1988年发起的国际青年物理学家竞赛（简称IYPT），旨在锻炼中学生解决复杂科学问题的能力，并且能够针对这些问题给出令人信服的解决方案[2]。为此南京市玄武区借鉴IYPT的竞赛形式，开展了以提升教师科学探究能力为导向的专项学术交流活动，明确了科学探究的过程。以专家组给定的开放性赛题为基础，各片区教师合作探讨，最终以团队辩论的形式进行对抗。

2 探究过程

2.1 分析问题确定方向

爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”以本次学术交流的一道赛题为例：乒乓球弹跳情况与注入其中液体有什么关系？本题出自IYNT（国际青少年科学家锦标赛），对于这样开放性的探究问题，老师们需要理解问题，并对各种研究因素进行假设。如：弹跳情况包括哪些内容？初次弹跳高度、弹跳频率等等。注入液体的密度、注入液体占据球内的体积比、注入液体的黏度等都是值得研究的问题。

新课标指出：科学探究需要围绕以提出和聚焦的问题设计研究方案，通过搜集和分析信息获取证据，经过推理得出结论，并通过有效表达与他人交流自己的探究结果和观点[1]。如何进行问题聚焦并设计研究方案去探究呢？为此，我们做了以下尝试：

2.2 作出假设进行预实验

假设的确立需要考虑到实验的可行性，对此我们针对初次弹跳高度进行了假设，确定以液体占据乒乓球内体积比进行实验。

2.2.1实验液体的选择与确定

首次实验选取最常见的水作为实验液体，将水依次按照体积比为0，1/4，1/2，3/4，1的比例进行注射。

2.2.2乒乓球释放高度的选择

在同一接触面上，选择不同高度分别测出四种体积比下注水乒乓球弹起高度。

2.2.3乒乓球落地接触材料的选择

在同一高度下，分别测定乒乓球在3种不同接触面的弹起高度，重复测量确定松木板在乒乓球弹起时稳定性最佳。

2.3 发现问题工具迭代

2.3.1问题：弹起方向不一

在经历多次手动释放实验后，我们发现手动释放乒乓球在下落时会给乒乓球一个切向的力，从而导致释放后乒乓球每次弹起方向不一。

策略：创新释放装置

通过分析、实验和迭代，我们从开洞托的方式修改成到夹的方式，并最终采用二段式释放装置，利用铝型材的小凹槽，借助一根小竹签形成单点接触，微小用力固定，自然松开释放，即可使乒乓球依靠自身的重力竖直落下。

2.3.2问题：无法垂直接触

在乒乓球弹起时，每次都会向同一方向偏移，这一现象引起了我们的好奇，通过实际测量发现是由于测试板自身工艺以及地面平整问题导致乒乓球下落接触面并非水平面。

策略：水平仪器校平

对此我们借助水平仪校准，以保证每一次测试中乒乓球都是自由落体，并垂直下落测试面，水平的标尺一定垂直于测试面，尽可能保证数据的准确性。

2.3.3问题：造成重心偏移

常见的针扎式开孔导致乒乓球表面的平整度受到影响，而防水胶布、热熔胶等常见封口材料会造成重心偏移，从而使乒乓球在下落过程中产生自旋，到达测试面后弹跳方向不能保证竖直向上，对实验数据造成了极大的影响。

策略：精准定位封口打磨

利用激光切割机制作乒乓球球心定位器，并在垂直于水平面的鉆台打孔，避免重心的偏移和小孔形状对实验的影响。采用502胶封口，通过打磨的方式尽可能减少乒乓球重心偏离带来的影响。

2.4 思维碰撞唇枪舌剑

科学探究的过程需要运用科学语言与他人交流和沟通，实验后两个团队教师以正反方的角度进行辩论，正方教师对研究报告的陈述要突出重点，介绍研究的实验设计、迭代过程和实验结论。而反方则就正方陈述中的问题提出质疑，总结正方报告的优缺点。

在交流中，正方教师要尝试走出语言习惯的舒适圈，使用科学的语言阐述乙方的研究过程。而反方教师要同时思辨，根据正方提供的研究，在短暂的头脑风暴中例举出思路清晰的问题并作出总结报告。

2.5 团队反思归于教学

新课标指出学生对于反思评价的学段目标为：能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告[1]。因此对抗结束后，我们需要思考：如果让学生进行类似的对抗？每个探究要素的达成度如何评价？如：学生的某一个思维的妙处、某一个学生在设计时的思考、学生在某个过程中更新迭代的自我思考都可以成为评价点。因此评价应该贯穿在探究活动的各个环节，以评促学，以评促教。

3 结语

通过这样的学术交流，让教师亲历了“真探究”的过程，使得教师在探究中领略团队合作、更新迭代、思考、汇报的乐趣。促进教师以自身体验融入教学，提升对科学探究的认识，指导学生真正落实科学探究的各个要素，从而培养学生养成科学思维方法，发展其思维能力、实践能力以及科学语言的表达能力。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社.2017.

[2]周璇. 基于SYPT对学生问题解决能力培养的研究[D]. 2019.