剖析探究活动“四个环节”设计的内涵

◇吴佳威（浙江：杭州市钱塘区景苑小学）

一、研究的背景

随着课程改革的不断推进，探究活动作为小学科学课的一种基本学习方式，已被越来越多的教育工作者所认可。然而，在现实教学中，科学探究常被僵化成一种固定的模式：提出问题、建立假设、设计实验方案、收集证据、检验假设、评价交流。教师习惯于给学生准备实验器材，并按照科学探究的流程，要求学生进行预先设计好的实验。笔者认为，科学探究活动在这种机械的模式下，空有形式，缺乏实效，使得学生的耐心和兴趣逐渐消退。教师如果忽视了各个阶段之间的内部联系，那么探究性学习就会成为形式化的标签。

小学科学的特殊性在于它的实践性，即必须让学生亲身体验，以获得丰富的经验。以实践为主的探究活动是学生学习科学的主要途径，科学课应该向学生提供丰富的实验器材，保证学生有充足的探究时间，从而更好地理解科学、领悟科学的本质。新修订的小学科学教科书在科学概念和科学探究双螺旋协同发展的理念指导下，表现为“四个环节”的呈现方式。学生可以针对特定情境下的问题展开探究活动，形成对某一科学概念更全面、更深入的理解。

二、“四个环节”科学学习的设计内涵

基于学习周期的策略，最新修订的小学科学教科书以“四个环节”的呈现方式，将探究活动的组织过程显性化，使师生不必再去识别探究过程，而是把注意力转移到理解活动的意义以及注重它们的联系上来。每一课一般都由聚焦、探索、研讨和拓展四个基本环节构成。

聚焦阶段：此阶段为科学探究活动的第一个基本环节。在这个阶段，教师创设特定的问题情境，引起学生的好奇心，激发学生的求知欲，为学生的自主探索定向。与此同时，教师要引导学生适当转化，变成“是怎么样”“与什么因素有关”等可操作的问题，建立明确的起始目标引领，为下一步的探究找到突破口。

探索阶段：此阶段为科学探究活动的第二个基本环节。在这个阶段，学生摆弄、摸索教师精心提供的仪器和材料进行实验，在对现实材料进行探索的过程中，也许会获得与前概念不一致的全新经验。教师要尝试激活学生的思维，鼓励学生进行发散性思考，由此产生多种与问题解决相关的想法，哪怕只是一些模糊的想法。根据学生获取知识途径的不同，笔者认为，小学科学课大致可以分为观察课、实验课、阅读课三种课型。因此，在这一阶段的活动中，学生将经历观察发现、动手实验、阅读积累等学习过程。学生有了充足的时间和宽广的空间开展科学活动，真正成为学习的主角，进而从活动中收集大量信息，逐渐形成关于科学的初始认知(如下图)。

“四个环节”科学学习的理论模型

研讨阶段：此阶段为科学探究活动的第三个基本环节。在这个阶段，学生分享、研究实验数据和实验结论，进行信息的加工比对，充满了个人认识和事实证据之间、个人认识和概念原理之间的矛盾斗争。学生在这个过程中，进一步暴露自己的前概念，建立自己的新认知。在学生经历交流现象、分析数据、解释论证后，教师要引导学生向全班学生阐述研究时的发现、推断，使探索阶段获得的经验逐步抽象化、理论化，成为一种可交流的形式。

拓展阶段：此阶段为科学探究活动的第四个基本环节。在这个阶段，学生在与学生、与教师的思维碰撞中扩展自己的认知，运用建构的新概念解决类似情境中的问题，以便在课外开展进一步的科学实践，从而实现对新认知的评价创新。

笔者认为，在科学实践的视野下，探究教学不应该是一个遵循固定模式的单向线性过程，而是探索、研讨主导下的“四个环节”协同发展、螺旋上升的过程。与此同时，学生的知识建构将经历感知、认同、内化、应用的多元循环。教师在教学中应当倡导“学为主体，教为主导”，充分发挥学生的独立性和主动性，放手让学生独立自主地进行探索活动，让学生研讨寻求结论。但在整个教学过程中，教师的作用是必不可少的，如，精心选择材料、创设学习情境、鼓励学生发表不同意见、因势利导地帮助学生解决矛盾等。

三、“四个环节”科学学习的组织

小学生的科学探究活动是一个建构科学概念的过程，是通过获得证据对初始认知不断修正、完善，甚至否定的过程。笔者认为，小学科学课堂教学的突出特点就是引导学生自主探究，倡导真情实感、亲身体验。笔者以《机械摆钟》《测量力的大小》这两节课为例，对“四个环节”的设计进行实践。

（一）聚焦

案例：《测量力的大小》聚焦阶段教学设计。

学生拉一拉、压一压多个不同的弹簧；

教师引导学生思考和讨论弹簧的特点。

笔者课前会在每个小组的桌子上放五六个劲度系数各不相同的弹簧，并在上课开始时，让学生拉一拉、压一压各组分配到的弹簧。这个环节会带给学生丰富的弹力体验，比如，有的弹簧很容易拉，有的弹簧要用很大的力才会发生形状的改变。也许会有几个学生用很大的力把弹簧拉直，导致其不能恢复原状。这种情况的出现恰恰为之后介绍测力计如何使用提供了有力的证据。接着让学生针对体验过程中的发现进行交流，引导学生在发言和倾听的过程中，不断汇总弹簧的特性。

耳闻易忘，目睹为实，躬亲则明。动手体验是了解测量工具的前提，让学生有目的地玩一玩弹簧测力计中最关键的组成部分，为他们创造更加开放的学习环境。教师要通过学生的亲自体验顺势挖掘，激发学生的学习动力。

（二）探索

案例：《机械摆钟》探索阶段教学设计。

引导学生将钟摆简化成摆的物理模型，并画在实验单上；

用铁球、细线等材料组装成摆，强调任务分工，如操作员、计时员、观察员、记录员等；

明确注意事项后，测量摆在10 秒内的摆动次数。

在实际教学中，学生观察和测量钟摆在一定时间内的摆动次数后，其实不太明白为什么研究对象要从钟摆过渡到由铁架台、细绳、螺帽组成的单摆。因此，当学生发现钟摆的规律后，必须进行建模，保留事物最突出的特点，简化成摆这个物理模型。当然，要获得很好的教学效果，就要对教具进行设计和改进。笔者用老年人健身用的、拿在手上的铁球代替螺帽，并用带挂钩的吸盘吸住，将细绳和挂钩连接在一起。因为这个摆锤的质量很大，细绳的质量与它相比可以忽略不计，故每个小组分组实验时连误差都没有出现。

教师不仅要关注学生经历的活动，更要重视对各个活动内在联系的把握，在学生的探索活动中起到点拨、引领、促进的作用，提升实验活动的价值。此外，教具作为促进学生学习的工具，要根据一节课的目标指向来选择。不需要很先进，但必须很精密，便于学生记录准确可靠的实验数据。无论是钟摆还是铁球制成的单摆，目标均指向相同时间内摆动的次数相同。这些都建立在利用自制教具进行实践的基础上。

（三）研讨

案例：《机械摆钟》研讨阶段教学设计。

尝试测量摆在10 秒内的摆动次数，谈一谈数摆动次数时有什么困难；

谁有更好的金点子优化实验方法？小组展开讨论；

小组测量单摆摆动20次所用的时间；

用Excel 汇总实验数据，引导学生对数据进行分析。

学生在尝试测量10 秒内的摆动次数时一定会遇到麻烦，即有时最后只摆动了小半圈，并不正好是整数圈。这时教师就要提示学生对实验方案进行优化，想出更好的金点子，锻炼学生的创新思维能力。讨论后学生会提出测量固定摆动次数所用的时间，通过比较时间来探究摆的特点。笔者根据学生的提议，让学生进行实验，充分发挥学生在课堂中的主体地位。完成测量后，笔者在课前设计好的Excel 表格中输入各小组的数据，并自动生成折线图，引导学生进行横向和纵向分析，进而在交流讨论中归纳出摆的等时性。

真正的研讨，应当提高学生的交流能力，是一个共享、整理、分析活动中所得信息的过程。学生测量和汇总摆动时间后交流自己的发现，通过同伴之间思维的碰撞，把一堂课推向高潮，使每个学生获得的认知更丰富、更完整，让观察到的表层现象逐渐内化成科学知识。

（四）拓展

案例：《测量力的大小》拓展阶段教学设计。

请学生尝试用弹簧测力计测量一个垫圈的重力；

测量失败后，思考该如何测量，根据自己的解决方案进行实验。

通过前阶段弹簧测力计的使用，学生逐渐明确了弹簧测力计的使用方法和注意事项，如，测量物体的重力时不能超过最大测力范围。然而对于轻小的物体，如，做小缆车时使用的垫圈，放到挂钩上后，指针没有动静，有的学生就会认为一个垫圈的重力为0 牛。讨论后，有的学生会想到换用量程更小的弹簧测力计，有的学生会想到用叠加法测量多个垫圈的重力，再转化成一个垫圈的重力。学生依据自己的方法去实验，不仅很有成就感，还再次温习了测力计的使用。

拓展活动能带给学生自由发挥的空间，提升学生的综合能力。在竞争中激发学生参与的积极性，在分享中体验成功的乐趣，从而让学生乐于思考，爱上科学。

四、教学反思

基于“四个环节”的教学法给当前课堂教学带来了启示：在生活中学生直接参与身边事情的产生和发展过程，而身边的很多事情往往蕴含着深刻的科学道理，所以要引导学生聚焦问题后主动探索，充分发挥他们的观察力、想象力和创造力，挖掘其中所包含的科学原理。只有在实验中思维，在思维中实验，才能真正培养学生的核心素养。需要给予学生交流研讨的机会，让学生探究之后，积极主动地发表他们的探究成果，对一些有争论的问题，可以发表各人不同的意见，促使学生更准确、更有条理地进行新的研究。通过研讨把各个学生看到的、想到的集中起来，使大家对所要认识的事物有较为全面的了解，促进他们从感性认识升华到理性认识，建构起准确、完善的科学知识体系。