科学探究如何实现深度化

张慰徛

探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的重要方法，科学探究是小学生学习科学课程的重要方式。教师是探究活动的组织者、引导者和促进者，学生则是学习与发展的主体，由于他们对自然世界有着不同深度的认知和理解，导致教师无法触摸到学生真实的学习需求，所谓“精心设计的科学探究”实际上陷入表层化、形式化和低效化等困境。教师应为学生提供自主选择的学习空间和充分的学习机会，使学生获得深刻的学习体验，以此实现对探究活动的深度挖掘，从而提升科学探究活动的有效性和思维度。

一、从学科的关联中找深度探究活动

小学科学课程与其他学科课程关系密切，科学课可以为其他学科提供课程素材，其他学科也可以为科学课提供很多有价值的教学资源。比如，科学课可以借鉴语文学科的教学方式或内容，让学生撰写观察日记；阅读科普书籍，按科学探究的线索重组科学家传记中的信息，撰写科学小论文、编写与表演科普剧等，让学生在听、说、读、写的过程中发现科学问题。

一位学生学习完课文《曹冲称象》后产生了批判性思维，从水流、船只、大象的因素，质疑了称象的可行性乃至整个故事的真实性，表达出“称象不可行”的观点，引发了同班同学的共鸣。但并没有看到任何能支撑言论的探究活动实证。

深度学习理论提倡将新的知识与原有的知识联系起来，形成属于自己的认知结构体系。而学生们以上的论断是较为片面与孤立的。批判性思维需要自由表达观点没错，可必须有合乎逻辑的实证来支撑。学生对文本深度的理解带来了深度的思考，而深度的思考又超出了文本的范畴，走入了需要科学探究活动支撑的境地之中。这个思维上具有批判性的学生引发了整个班级的关注度无疑是后续探究活动主体参与度的保证，但该如何引导学生们选择恰当的科学探究活动内容呢？

首先需要厘清探究的方向，理解曹冲称象可行不可行这个问题，类同于理解阿基米德说的“如果给我一个支点，我就能撬动整个地球。”这句话，主旨是杠杆能省力有没有科学依据，那称象的问题最终需要归结于石头的重量之和是否就等于大象的体重；接着就是选择实验器材模拟河水、大象、大船和石块，利用测量仪器验证。最后学生们得出结论，经过科学探究之后发现，抛却其他因素，称象的方法是符合现代科学原理的。

小学科学教学和其它学科之间的教学任务和内容是不一样的，但是与各个学科都存在着一定的联系，学生在某一学科的基础性知识被满足之后，主体亟需再进行拓展和延伸式的跨学科学习，从学科知识的精深走向自由迁移，小学科学学科可以顺势将其它学科的教学内容作为深度探究的来源，创设多样的教学环境，帮助学生完善知识体系，进行知识的自我创新，提升学习效果。

二、从插图的破绽中找深度探究活动

罗杰斯说过：“有意义的学习是在教材同学生自身的目的发生关系，由学生去认知时，才能产生。”现在的学生思维活跃，思想独立，擅于提出不同的见解，特别喜欢纠错。而探究活动的深度就是强调学习者理解新知识时该有批判的态度，要求学生善于质疑和创新，用理性辨析，用证据说话，从质疑中寻找探究活动的素材十分有意思。比如《羿射九日》课文中，刚说“江河里的水被蒸干了”，后段就出现“过九十九条大河”，一下就被学生找出了前后矛盾的点。

前例《曹冲称象》中，学生根据课文内容进行称象的模拟实验，用大铁块替代大象，用大脸盆替代大船，用小石子替代石头，得出称象是符合现代科学原理的。但是在探究过程中却发现实际数据好多组都存在偏差。原因何在？根据课本中的文字表述为“看船身下沉多少，就沿着水面在船舷上画一条线”以及插图中在船舷上画的一段线，教师通过演示实验，先放大铁块画好线，然后两次摆放小石子，“直到船下沉到画线的地方为止”，暗地里将小石子摆放侧重于不同位置但都使水面与画线处齐平，最终两次测小石子的总重产生不一致，学生惊讶万分，全身心投入到深度探究中去，终于发现了问题所在：受大象站立位置的不同或者石块摆放位置的不同，文章所说的在船舷上画一条短短的线作为参照是不够的，最好画满线，绕着船体画一圈线。

在此例活动中学生经过深度探究，获得发现、分析和解决问题的能力，同时，学习态度积极，学习动机充裕，保持了较高投入的学习状态。

三、从数据的缺憾中找深度探究活动

深度学习视域下的理解力是相互联系的，并不是孤立与不相关的实施。深度探究活动应从为学生塑造一定的学习背景出发，帮助学习者举一反三，灵活地将所学知识应用到相似的问题情境中去，引导学生实现科学研究新观念的建构。

笔者曾执教苏教版五年级科学课《测心跳》。在学生掌握测量心跳的方法后，安排学生分别测量安静状态下、绕操场跑一圈后、休息三分钟后的心跳并制表绘图（由于要控制变量，所以测量只能一次性完成）。测试结果看上去很完美，一个班级几十位学生无一不把实验数据表格填得满满的，根据数据绘图也没有任何差错，感叹这帮学生数学学得真棒！

但实验真的成功了吗？仔细比较数据，发现了严重的问题。如小组内各成员间数据十分接近，如好几位同学跑步一圈后与安静状态时心跳速度没有明显差异等等问题，根本无法利用这些数据继续再进行科学上的分析与研究。怎么会发生这种情况？笔者询问一些数据明显有问题的学生，他们不愿承认他们的测试有问题。

教师有两种教学策略。第一种是完全相信学生得到的数据，在此基础上进行数据的处理分析；第二种则是以此为契机，围绕某些异常数据展开深入的探讨。很明显教师应该选择第二种策略，即把教学活动的目标指向从数据分析调整到尊重数据的新维度之上。怎样才能让学生意识到科学学习过程中真实数据的重要性呢？

教师可以将异常数据标示出来，引导学生反思：有没有完全遵循實验方法（完成规定的跑步运动）？自己的测量方法有没有问题？表格中的数据是否受他人影响？在此基础上，教师要求学生重复刚才的实验活动，获得真实度更高的数据。前后两次探究活动经历让学生意识到尊重事实的科学态度非常重要。一位学生说道：“如果不能保证数据的真实性，那还不如让它空着。”说得多好啊！虚假的充实饱满比空着可怕千万倍！

四、从理解的疑惑中找深度探究活动

教师要深入理解教材内容，了解学生现阶段的思维水平，在教材问题的基础上关注生成，让隐形的思维可视化。二年级上册教材《天气的影响》一课，讨论第二个环节：谁关心天气，为什么？其中一幅图片为农民晒谷。有些课堂反应出来教师指导学生探究浅尝辄止，只停留在“看图说话”的层面：农民关心天气，在天气晴朗时晾晒稻谷。教材受篇幅限制只能例举有关农民的一幅图片，但教学就只限于此吗？学生的认知观“非好即坏”，十分片面，如果就此图片谈理解，也算完成了教学任务，但无疑这种探究活动是极其浅层的。这时候教师必须围绕问题情境进行课堂深度对话，通过追问的方式，激发学生的深度探究，“农民只喜欢晴朗的天气吗？”学生探究的深度一下子被打开：“农民喜欢播种的时候是下雨天”“喜欢冬天下雪盖住麦子。”……继续追问，“如果秋收的时候一直下雨，会产生什么后果呢？”让学生认识到，雨水能让庄稼得到滋润孕育出粮食，但同样也能让粮食受潮产生霉变不可食用，同样的天气根据不同的对象会产生或好或坏的影响，帮助学生形成辩证的科學观。

接着再看滑雪的图片，学生不光对教材描述的“恶劣天气下贸然滑雪会有生命危险”理解，并能深层思考，如果没有前述“恶劣天气”即大风、严寒、冰雪天气的铺垫，哪来可以滑雪的乐趣？

不能触及学科教学本质的教学结果必定是浅层的，基于核心素养的深度探究活动必然指向科学学科研究的本质内容。《天气的影响》，从课题本身来看，并没有明确的好坏指向，但在日常的教学之中，经常发现教师们过多地去解读“恶劣天气”，这就需要教师根据学生已有的认知理解现状，将重心放在能够启发学生思考隐藏在图片背后的思想和观点的问题，深入学科素养内核进行探究活动设计。

五、从偶然的笔误中找深度探究活动

英国心理学家贝恩布里奇说过：“错误人皆有之，作为教师不利用是不可原谅的。”教师通过正确引导，丰富学生的情感体验，使笔误小组更树立学习的信心；巧加点拨，激发了学生进行深度探究，使课堂探究活动“更上一层楼”。

三年级上册《把盐放到水里》，师生共同探究影响盐在水中溶解快慢的因素，第一轮实验得出结论：与水的温度有关，温度越高，溶解越快。第二轮实验采用搅拌与不搅拌进行对比，得出结论：与搅拌有关，搅拌能使溶解加快。但是有一组学生，参考第一轮实验结论写出的结论为：与搅拌有关，搅拌越快，溶解越快。这明显和实际实验有所出入，学生们都把目光聚焦在这个小组的结论上，如果简单地让这个小组修改结论与大家保持一致，那就只引发了一次全体关注的普通纠错。教师提问，什么叫“搅拌越快”？学生很容易说出来里面包含有“搅拌得快”和“搅拌得慢”之区分，加上“不搅拌”，三种情况，和刚才的实验不相符。如果将这一组笔误的结论作为新探究活动的假设，那这个假设值不值得探究呢？抛给学生，学生说当然有用，成立的话我们可以用不同速度的搅拌控制盐溶解的速度。“文章本天成，妙手偶得之。”稍显深度的探究活动自然而来，为了验证这一新的假设，学生们尤其是笔误的那一组学生忙碌地投入到新的探究活动中去了。

教师在精心设计探究问题时，探究问题可以来自学生，也可以来自他人，无论问题来自何方，都必须与学生探究能力的水平相符。此外，教师还要时刻关注课堂问题的生成状态，通过对课堂发生的问题进行现场处理也是一种深度探究的表现。

科学探究应当是学生自主提出猜想与假设、自行设计探究方案并付诸行动化的过程。具有深度的探究活动不是凭空产生的，教师在设计和实施教学时必须直面学生的未知，充分调动学生的探究热情，合理利用学生已有的经验，让学生围绕着问题展开持续循环的探究学习，唯如此，科学探究才能真正走向深度化！