让冰冷的石头热起来

顾超

【摘 要】科学课标指出，应以培养学生科学素养为宗旨，保护好学生的好奇心和求知欲，在课程设置和课堂教学中突出学生的主体地位。课堂教学更应该让学生在新情境中运用所学解决问题，探索出新意义与新知识。教师在教学过程中要不断促进学生的大脑发展，将知识、能力与态度进行整合，让学生成为课堂的主体。本文以科学课堂的教学实践为基础，探索如何让学生成为“心智自由”的探索者。

【关键词】科学教学 心智自由 探究实践

一、何谓心智自由的探索者

在不同情境中创造性地解决问题的能力就是“素养”。《义务教育科学课程标准（2017年版）》指出，小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨。除了学科素养，小学科学更应该关注培养学生的学习素养。

学习素养简而言之就是“学会学习”，学习素养的本质是心智的灵活转换。学习者在新情境中运用所学解决问题，创造出新意义与新知识。具有学习素养的人，是心智自由的人。心智自由的人，有自己的价值准则和独立判断，能灵活地调用自己原有的知识、能力、判断在新的情境下做出更合理和有创意的决定，而不受知识的奴役和情境的限制。他可以根据情境中人的需求、条件和资源的状况，创造性地重新定义情境，进行知识和意义的再生产。

心智自由探索者的特征：有良好的身体基础;有良好的社会性情绪发展;对事物保持好奇心和主动性;专注、坚持，有计划性和反思性;养成善于提问、善于建立联系、善于个性化表达的心智习惯。让每一个学生成为这样心智自由的探索者，应该是我们追求的理想教育。

二、科学课为什么要培养心智自由的探索者

（一）未来发展的需要

当今世界科学技术飞速发展，新的科学发现、技术突破及重大创新不断涌现，真正的学习者应该知道自己是谁、为何而学习，而不是被动地应对无法预测的变化，或是被他人和复杂的局势左右。这类人应该有自己的价值准则和独立人格，内心充实，富有想象力和创造力，将学习所得用于创造更丰沛的人生和更美好的世界。如康德所说，人不应该被作为手段，或被工具化，不应被作为一部机器上的齿轮。人是有自我目的的，是自主、自律、自觉、自立的，由自己来引导内心，是出于自身的理智并按自身的意义来行动的。

（二）人生存发展的需要

课堂教学对于参与者具有个体生命价值。对学生而言，课堂教学是其学校生活最基本的構成，其质量直接影响学生当前乃至今后多方面的发展和成长;对教师而言，课堂教学是其职业生活最基本的构成，其质量直接影响教师对职业的感受与态度、专业水平的发展和生命价值的体现。课堂学习是师生共同参与的整体性实践活动，是师生交互作用并生成智慧的动态过程，是教师和学生共有的人生中重要的生命经历，是个体生命有意义的构成部分。

（三）科学课育人价值的需要

科学课的育人价值是什么？科学课上，学生们心智自由吗？科学课上，学生们都经历了真实的学习了吗？在科学课上，我们经常看到以下现象：学生坐在那里，但只是看上去在学习;学生假装自己听懂了，不断点头，但没有自己真正要问的问题，没有真正的学习主动性，只在配合教师教学的虚假学习;有些课堂看上去很热闹，但学习目标不明确。简单来说，就是只为活动，而不考虑为什么要这样做;有趣但没料，很多时候学生学了，但是很快就忘了，这是缺少策略性的、元认知式的机械学习。学生认为自己是最重要的，而同伴的学习和自己无关;他们很少有机会体会到“同舟共济”，在课堂中的对话或合作很多时候并没有展现出良好的社会性技能，这是没有深度的对话与讨论的竞争性学习。

三、如何成就心智自由的探索者

费希特说，教育必须培养人的自我决定能力，而不是培养人们适应传统的世界。教育不是先着眼于实用性的，也不是先去传授知识和技能， 而是要去“唤醒”学生的力量，培养他们的主动性、抽象归纳能力和理解力，以使他们能在目前还无法预料的未来做出有意义的选择。

（一）不断启动学生自我学习系统

1.学前研究，启动学生自我学习系统

学生具有天生的学习能力，学习首先是学生自我系统的启动。学生应对自己所学的内容产生成就感和价值感，每个学生都有权利知道其所学的知识除了应对考试还意味着什么、对发现自身与世界联系有怎样的价值。

课前笔者布置了学前小研究，让学生自主阅读六种常见岩石的资料，通过三个步骤进行自主研究：画一画每种岩石的显著特征，思考资料是从哪几个方面来描述岩石特征的;可以通过查字典或请教别人来查一查不理解的地方;想一想怎样从一堆岩石中识别出它们分别是哪种岩石，方法是什么。教师赋予学生更多的自由，学生把能解决的放在课前解决，让每个学生按照自己的能力选择最适合自己的方式接受新知识、自由学习。从学前反馈来看，学生通过多种途径，收集了大量六种常见岩石的资料，并进行了资料学习。启动学生自我学习系统，让其带着思考进入课堂，为课堂自由性的学习和探讨提供保证。

2.学前交流，搭建相互学习平台

让学生在课堂上真正地进入学习，生生交流互动是最有效的方式，彼此互为讲授者和学习者，完成课堂上第一次自由学习。

学生学习前已对岩石的相关资料有了初步的认识，但学生学前情况会有差别，学前充分的学生希望展示自己学习的成果，学前不充分的学生希望快速了解未知的，这为生生交流提供了可能性。因此本课一开始，学生进行小组交流：组员轮流在组内交流学前前两项;一位同学交流完，其他同学可以提问或补充，小组内可以自己解决问题，小组内不能解决的问题记下来;全部交流讨论，这些岩石的特征都是从几个方面来描述的。通过小组学习，生生交流，这样的小组学习也是自由的，帮助学前有问题的学生第一次进行学习。接着，全班交流进行第二次学习，从而梳理六种岩石的特征，并且解决了诸如盐酸、混凝土、化石等认知问题，为识别岩石打下基础。

3.制造冲突，启动心智自由转换

在新情境中迅速寻找到自己想要的资源，并建立知识间的联系，对新情境进行判断和问题解决是学习素养形成的关键。

遇到真正的岩石能够根据资料辨认出来，是真正识别岩石特征的难点。将文字和冷冰冰的岩石匹配在一起，对学生来说是一个很大的挑战。辨认岩石的过程中，每个学生的出发点和依据都是不一样的，有的以颜色为首要条件，有的以颗粒为首要条件，有的先按颜色、再按颗粒、再按手感，顺序不一样，由此，体现了学生对岩石显著特征认识的不同差异。这也为学生要经历合作中的冲突、讨论与观点碰撞提供了很好的可能性，学生在辩论中不仅加强了对岩石的观察，也进一步增强了对文字资料的理解。在一块又一块岩石的辨认活动中，学生不断养成善于提问、建立联系、个性化表达的心智习惯，进而促进学生个人和团队共同进步。

（二）高阶学习带动低阶学习

1.挑战性的问题驱动学生主动思考

巴罗斯和坦布林说，知识的获得来源于对问题的认识和解决的过程。学习开始时遇到问题，问题本身推动了解决问题和推理技能的应用，同时也激发了学生主动查找信息、学习关于此问题的知识和结构以及解决问题的动力。

本节课一开始就用具有挑战性的问题创设高阶思维的情境，激发学生学习的内动力。从学前的最后一题“想一想：怎样从一堆岩石中识别出它们分别是哪种岩石？方法是什么？”，到“课上如果真有一堆岩石放在你面前，你能识别出这些岩石吗？”，最后全班进行一次比赛，看看哪个小组能既快又准确地识別，始终围绕着挑战性的问题来驱动学生主动投入思考。有挑战性的驱动性问题能引发学生对概念的思考和探索，能更好地使学生投入学习。学生始终知道自己的学习目标是什么，对自己所学的内容产生成就感。

2.用问题解决认知策略来带动学生的学习

高阶认知都会涉及大量的低阶认知，没有对大量背景知识、概念知识、已有经验进行搜寻、组织、比较、分类等，就几乎无法有高阶认知。

这节课笔者主要运用问题解决策略。问题解决是一个明确结构不良问题的目标与克服障碍的过程。学生在学习中面对的往往都是结构良好的问题，这些问题有给定条件和目标，从而有比较清晰的问题解决路径，学生运用现成的方法就可以找出问题的答案。而生活中他们要面对的更多的是结构不良的问题，问题给定的条件、问题解决的路径及可利用的资源都不清晰。对岩石特征文字学习、搜寻、组织、比较的低阶认知在学前研究查阅资料和课上生生互动交流中完成。“如何从一堆岩石中辨别出常见的岩石”就是一个复杂的结构不良问题。对学生而言，首先需要明确目标是什么：“我想实现什么？这个问题是我能达到的目标吗？”其次，问题解决过程要分析阻碍目标实现的障碍和可以利用的资源，这就需要学生对问题情境进行仔细分析。如果学生不对问题情境进行仔细分析，得出的结果往往是粗糙的。对这些障碍性条件的分析有助于强化学习，加强学生对概念的理解。

（三）让学生经历有意义的探究实践

科学作为一系列实践的观点源自无数历史学家、哲学家、心理学家和社会学家的努力。“实践”强调的是“做”和“学”的不可分割性，这意味着不仅仅是“做”和技能的获得，同时包含着“学”，包含知识、行动和态度，包含着对知识的深度理解。让学生经历有意义的探究实践，意味着学生要像一个真正的科学家、工程师、作家、数学家、新闻工作者那样，遇到真实的问题并在多种问题情境中经历持续的实践，而不是按部就班完成探究的流程。

1.让学生经历“以为会原来不会”的探究实践

一节课上学生的思维是否发展了、学习是否真正发生了，不是看教师教了什么，而是看学生学了什么。科学课必须有认知冲突，让学生经历“以为会原来不会”的探究实践。在家中的学习过程中，部分学生觉得自己对岩石资料的收集和整理已经不错了，在学前交流后大部分学生进行了资料学习，觉得也能初步掌握岩石的知识。但真正辨认岩石时，前面的“会”就变成了“不会”，学生必须重新面对新的情景，调整方法，针对“不会”寻找解决策略。这个过程让学生经历分析与探索问题，学生理解该做些什么、为什么要这样做，如此，让学生充满着思维的张力。

2.让学生经历“以为对原来不对”的试错过程

心智自由的首要条件是未成熟的状态，学生在学习过程中出错是一种重要的学习资源，教师可以在错误中发展他们的判断力和创造力。本节课笔者进行了两次辨认岩石的活动，第一次是根据资料观察岩石进行比对，学生在冲突争论中达成“共识”，将六种岩石辨认了出来，并能自信满满地向全班同学介绍，同时在教师揭秘时进行反思，进一步加深了学生对岩石特征的认识。第二次是对不同颜色花岗石的观察，这次学生比第一次更自信满满，然而在再次揭秘时让他们进一步反思观察的策略和方法。问题解决的过程需要通过尝试错误来寻找最优的问题解决路径，这就要求学生评估自己解决问题的结果，在情境中进行尝试。如果问题没得到解决，就需要探查原因、纠正错误、发现问题，再提出新的解决方案。

3.让学生经历“有价值的结果”的成就体验

教学目标达成、探究结果有效，是一节科学课的根本。一节课最终的结果要有质量，并在群体中进行交流才能体现出其价值。本课的学前研究从对岩石有抽象的认识，到讨论辨别这六种岩石的研究方法，最终从学前研究中提炼出辨别生活当中岩石的方法。探究结果指向驱动性问题“如何从一堆岩石中辨别出常见的岩石”，具有思维的真实性。这个探究结果既反映了学生个人思考探究的结果，同时也体现了小组合作探究的结果。探究结果指向了核心知识的深度理解，学生不仅仅是简单地观察，还是结合资料深入地理解和探究。

重新认识“学习”和“知识”。以往的学习概念基于联想心理学，这种心理学排除身体活动和目的性，仅仅以观念为对象。在这种学习概念中，学习被贬斥为大脑细胞突触的联结，是一种单纯的心理活动。最典型的现象就是静心修炼，“苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为，所以动心忍性，曾益其所不能”。表现在课堂上，就是专心听讲，认真笔记，反复操练，最终形成所谓的“知识结构”。这种外在的知识，我们以为是游离于学生灵魂和精神之外的僵死的知识。这种压缩式成长的学习观、知识观应予以摒弃。在今天，学习的内涵已经发生了翻天覆地的变化。日本的佐藤学认为，学习是一种构筑世界、构筑伙伴、构筑自身三位一体的对话性实践，学习也是一种借助于同他人的团结与协作形成的合作性实践。同样，人们对知识内涵的认识也发生了根本性的变化。

超越系统逻辑知识的传递，注重学生的已有相关经验，在探明学生“已经知道什么”的基础上，帮助他获得“想知道什么”，而作为“知道”的结果，重要的不是结论性知识是否绝对、完整，而是学生参与课程获得的当下体验和概念。因此，课堂上，学生通过师生对话、生生合作以及师生围绕核心问题展开的探究过程使个体获得关于人、自然、社会和自我认同的认识和情感体验，从而实现对既往“经验”的超越。

笔者从事小学科学教育三十年，经历了我是教科学的、我是教孩子学科学的，到现在我是用科学教孩子的变化的历程。现在思考更多的是孩子为什么要学科学，如何以生为本、以学定教，通过合作学习，让学生学习真实有效地发生，让学生在课上思维真正得以成长，努力让每个学生都可以成为心智自由的探索者。