解构探究性实验过程

章冬琴

〔摘    要〕  本文从科学探究过程、建构科学概念步骤、支配实验材料、师生语言交流四方面解构课堂的探究过程，以“光是怎样传播的？”“空气占据空间吗？”两个课堂探究性实验课的实录为背景，提出基于核心素养导向的教学建议。

〔关键词〕  小学科学；探究性实验；教学启示

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  12    055-057

《义务教育科学课程标准（2022年版）》提出，科学学习要以探究为核心，让探究成为科学学习的主要方式。在一堂不成功的科学课上，教师一个劲儿地讲述、解释、提问，甚至演示一下“实验”，而学生只是看着，获取最终的结论，偶尔只是根据要求进行实验步骤的演绎。而在一堂较为成功的科学课上，我们看到的是学生自主地进行科学探究，通过经历材料的探索、语言的交流，即师生之间的、生生之间的热烈研讨，最终获取科学知识，拓展科学思维。在小学科学教学中培养小学生的科学核心素养，教师应着重培养“好奇”“探究”“求真”“创新”四个方面。小学阶段的学习着重于学生的体验和感知。如今，新时代教育高质量发展要求学生探求对所观察事物的有条理的解释，对这些解释进行检验进而从事对物质宇宙的探索。在“双减”政策的倡导下，更加科学的探究会让课堂更有效，让学生习得更科学的方法，有利于为其初高中学习奠定基础。

探究性实验是经过教师准备的材料，使观察者——学生产生想要探索的愿望，探究科学的真理。最后，教师听取学生谈论自己的发现，帮助他们得出一致的结论。科学的探究即根据实验现象和结果、经过严密分析推理解决问题的实验方法。为了更好地培养学生的科学探究能力，教科版改版新教材中着重要求教师给学生制作脚手架，在教学中用点拨性的语言、动作等多种方式，让学生展示思考过程和方法，从而引导学生进行科学有效的探究。教学评价是落实小学科学核心素养的重要体现。新的小学科学课程标准建立了以小学科学核心素养及其表现水平为主要维度的学业质量水平标准。

因此，基于小学科学核心素养进行科学探究就显得尤其重要。笔者收集整理“新时代教育高质量发展”背景下的课堂实录，就“光是怎样传播的？”“空气占据空间吗？”两个探究性实验课，从科学探究过程、建构科学概念步骤、支配实验材料、师生语言交流四方面解构探究过程，并提出基于核心素养导向的教学建议。

一、“光是怎样传播的”课堂实录及教学启示

（一）问题导入，猜想光的传播路径

教师演示：使用激光笔、手电筒、灯泡三种光源发光，从讲台射向教室天花板。询问学生光的传播路线是怎样的。

学生活动：在记录单上画出自己认为的光的传播路线；交流讨论猜想的依据。

（二）提出问题，对“光沿直线传播”进行猜测

教师提问：哪些方法可以证明你对光传播方式的猜测？

学生举例：如何验证光沿直线（曲线）传播。

（三）制定计划，开展“光是沿直线传播”的有关探究

教师PPT出示备选材料。

学生观察：备选材料特点，讨论以上材料的实验方法。

提出实验方法，并说明理由。

学生在记录单上画出自己的实验方法。

（四）交流汇报，获得结论

教师：组织学生对实验结果展开汇报交流讨论。

学生：分享自己的发现；倾听其他同学的意见；对实验方法开展自我反思，评价改进。

教师引导：整合学生寻找到的证据，组织学生分析得出结论。

学生辩论：从各种方法中，找到光沿直线传播的证据，并以此类推，证明手电筒和小灯泡的光也是沿直线传播，只是方向不同而已；讨论分析影子形成的原因，进一步理解光沿直线传播。

这是一节较为完整的探究课例，以观察光源的路径导入课题，让学生思考光源的传播路径并进行合理猜测，通过课堂上的实验材料选择实验进行验证猜想，最终得出自己的结论。这体现了科学课以探究为核心的理念。在教师精心准备实验材料的前提下，学生进行自主探究。虽然材料经过教师的精心设计，但也并不意味着学生不会走上歧途，也不意味着他们只有一条通往发现的道路。情况正相反，有时候学生的观察也会千差万别，他们的观点会同主概念并不相连，这些现象也会引发料想不到的事件，常常会成为一项探究或研究的出发点。

由于每位学生的认知水平不同，不同的讨论能够碰撞出思维的火花。作为一个探究者，不管是小学生还是科学家，在遇到意外情况下，都会运用自己的背景结构进行思考，因此许多方面都可以进行探究，并让学生对实验方法展开思考。对于教师提供的材料应如何使用，学生会有很多不同的想法，并博采众长，为后续论证交流积累论据。通过不同的方法搜集证据，验证自己的想法是否正确。在交流中进一步加深对光在空气中沿直线传播的概念认知。最后，头脑风暴式的讨论可以加强学生进行合理实验设计的能力。

该课例获得的教学启示如下：第一，指定的观察。教师以三种不同的光源让学生观察光的传播路线，给予学生明确的观察问题。激光笔、手电筒、灯泡不同的光源呈现的现象也不一样，打开激光笔可以很明显看到一条直线，但是常见的手电筒和灯泡却呈现不同的现象。这引发了学生的认知冲突，从而思考，光是如何进行传播的呢？第二，从表达到很清楚地观察。通过充分的观察，学生在组内交流并画出光的传播路线，有了好的材料支架，就能够有表达的欲望。在此过程中，学生能逐步建构、内化那些可使其从事更高层次活动的思维能力。这节课，教师树立了基于学生立场的课程教学意识，坚守注重实践的认知原则。第三，建議进行合理探究。学生对“光沿直线传播”进行合理猜测后，开始制定探究计划。教师引导学生用实验证明对光的传播方式的猜测。有了明确而有逻辑的教学主导思路，课堂就会呈现高质量的发展，从而架起学生与科学之间的桥梁。第四，探究问题进行热烈研讨。由于教师提供了备选材料，因此学生进行了充分的探究，并能结合自己已有的经验和认知水平，分享和表达自己的发现。教师搭建了表达支架，使得学生能够进行充分而热烈的研讨，从各种方法中，找到光沿直线传播的证据。进而以此类推，证明手电筒和小灯泡的光也是沿直线传播的，只是方向不同而已，从而提升学生对科学本质的认识，提升科学教育的价值。

二、“空气占据空间吗？”课堂实录及教学启示

【教学过程】

（一）创设情境，营造自主探究的思维环境

师：同学们，上课！

这是一个有水位线的塑料杯，老师将小石头放进去，会发生什么现象呢？大家请看一下。

师：那为什么会上升呢？

引入今天的课题。

师：一张纸丢入水中会怎么样呢？

师：这样做里面的纸会湿吗？你这样推测的理由是什么呢？

学生表达观点。

请同学们认真观看纸丢入水中的微视频。

清楚了吗？我们来试试吧。

师：为什么纸没有湿呢？请同学们描述一下你观察到的现象。请你分享。

（二）亲历实践，培养自主探究的能力

师：接下来我们通过几个小实验，进一步研究空气能否占据空间。

请同学们认真观看微视频，仔细观察实验中需要注意的几个问题。

学生讨论并开始实验。

（三）教师引领，促成自主探究的有效展开

师：刚才，每个小组的同学已经把三个实验中的泡沫小球位置贴在班级汇总表上。请同学们说一说，三次实验中，水位有什么变化呢？说明了什么？

水为什么进不去呢？

水位为什么会上升呢？

水位为什么会下降呢？

课堂小结。

提问思考：在刚才的三次实验中，你们分别看到了哪些现象？

课堂小结：这些现象告诉我们什么？

（四）拓展延伸，促成自主探究的有效展开

比一比：在不倾斜水瓶的情况下，用最快的方法将水移到杯中。

师：这是用什么办法做到的呢？

【教学启示】

本堂课由石头会占据空间，引出如果把纸从空气中放入水里会不会湿的问题，发现纸进入水中没有湿，于是让学生抓住矛盾的实质，鼓励他们把自己的发现说出来。教师需思考：在什么情况下给以指示才是有价值的？这堂课在什么时候避免给以指示？在进行探究前的过程中，学生与学生中的语言和思维的相互作用，营造了一種自主探究的氛围。学生根据水位的变化进行实验结果的汇总，研讨出实验的结论。

上完这节课后笔者反思，该实验的对象是空气，既看不见也摸不着，非常抽象，因此，如何让学生亲历实验以真正理解科学知识成了关键。我们要让学生深刻地认识事物的本质属性。空气本质上是一类客观存在并且有特殊性的物质，它的特殊性就是包含的微粒比较少，但因微粒的间距很大，因此其也占据空间。给学生以证据，就可以让他们理解空气是占据空间的。

从该课例中可以获得以下启示：第一，应选择合适的时机开始讨论，并为探究做充足准备。第二，帮助学生精确地感觉。第三，鼓励学生清楚地表达。第四，把矛盾的事件列出来。第五，在适当的时候提供准确的词汇。

三、总结与反思

新时代，教育高质量发展应注重了解学生学到了什么，而教学评价是教学活动的重要组成部分，也是落实小学科学核心素养的重要保障。应以课程目标、课程内容和学业质量为依据，创设与学生生活、社会和科技发展息息相关的问题情境，考查学生运用科学探究掌握科学知识的情况以及学生小学科学核心素养的不同表现，同时要关注学生的小学科学核心素养的整体性和综合性。

因此，教师要有整体的和高度的学科认知，并用小学科学核心素养引领小学科学课堂教学，在教学中科学探究并贯穿落实“科学观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”。教师要从学生的视角组织学生探索，落实科学知识、科学方法、科学思想、科学本质、科学精神、科学实践，培养学生正确的价值观、必备品格和关键能力。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.