◇莫宇紅(江蘇:無錫市新吳區(qū)春星小學(xué))
探究實(shí)踐是在了解和探索自然、獲得科學(xué)知識、解決科學(xué)問題,以及技術(shù)與工程實(shí)踐過程中,形成的科學(xué)探究能力、技術(shù)與工程實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力??茖W(xué)課程倡導(dǎo)以探究和實(shí)踐為主的多樣化學(xué)習(xí)方式,引領(lǐng)學(xué)生親身經(jīng)歷以探究實(shí)踐為主的學(xué)習(xí)活動。筆者聚焦問題情境、親歷實(shí)驗(yàn)、討論碰撞、拓展體驗(yàn),讓學(xué)生的科學(xué)探究有方向、有依據(jù)、有共識、有遷移,從而激發(fā)問題意識,產(chǎn)生積極體驗(yàn),學(xué)會合作分享,提高解決問題能力,走向深度的科學(xué)探究實(shí)踐。
愛因斯坦曾經(jīng)說過:“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?!睂W(xué)生喜歡科學(xué)課,喜歡在科學(xué)課上提出各種各樣的問題,喜歡和教師、小伙伴一起分析思考有意思、有價值的問題,喜歡教師多給自己提供表達(dá)觀點(diǎn)、發(fā)表意見的機(jī)會。學(xué)生感興趣的問題很多,但是適合進(jìn)行研究、確實(shí)有價值的問題不多。科學(xué)教師需要有意識、有目的、有方向地培養(yǎng)學(xué)生的問題意識,借助有效舉措提升學(xué)生提出問題、分析問題的能力和水平。優(yōu)秀的科學(xué)教師善于創(chuàng)設(shè)問題情境,尤其是創(chuàng)設(shè)真實(shí)的、學(xué)生感興趣的、與教學(xué)內(nèi)容深入融合的問題情境,讓學(xué)生在這樣的場景和情境中提出真實(shí)面臨的、亟待解決的、富有意義和價值的問題,聚焦問題情境,讓科學(xué)探究實(shí)踐有方向。
如,教學(xué)《形狀與結(jié)構(gòu)》一課時,課堂伊始,教師就創(chuàng)設(shè)問題情境:出示一張薄薄的A4 紙,讓學(xué)生親眼看見紙難以豎起來,形成視覺沖擊,激發(fā)探究欲望。此時教師適時提問:“你有辦法用一張A4 紙支撐起一本科學(xué)書嗎?”學(xué)生感覺難度不大,都躍躍欲試。教師又指出:“注意:要保證書本離桌面15厘米以上(圖片、文字),你們有什么想法或者問題?”難度提升,學(xué)生面對有挑戰(zhàn)、方向明確、可研究的問題,積極、深入地思考。教師聚焦的問題情境,把“引導(dǎo)學(xué)生思考或者提出一個適合研究的問題”作為學(xué)生科學(xué)探究實(shí)踐起始階段的研究重點(diǎn),讓學(xué)生參與問題研究,鼓勵學(xué)生在研究問題的過程中生成新的問題。學(xué)生提出:把A4 紙折成什么形狀可以支撐起一本甚至多本科學(xué)書?A4 紙橫著折能否達(dá)到15 厘米的高度?A4 紙橫折還是豎折承重力大?……一石激起千層浪,思維的火花被點(diǎn)燃,一個個適合研究的問題噴涌而出,學(xué)習(xí)向深層、廣闊和多元漫溯。此時,教師讓學(xué)生取一張A4 紙折一折、試一試,爭取支撐起更多本科學(xué)書。學(xué)生借助學(xué)習(xí)支架和分析解決問題的有效策略,走向科學(xué)探究實(shí)踐的深處。
在探究實(shí)踐中,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力極為重要。探究實(shí)踐的學(xué)習(xí)過程往往圍繞一個需要解決的實(shí)際問題而展開,學(xué)生在真實(shí)、開放的環(huán)境中自主發(fā)現(xiàn)、提出問題,并提出解決問題的設(shè)想,從而根據(jù)設(shè)想選擇解決問題的科學(xué)方法,以親歷探究實(shí)踐過程、最終解決問題為終點(diǎn)。在科學(xué)探究實(shí)踐的“觀察、提問、猜測、驗(yàn)證、結(jié)論”等研究過程中,問題情境的創(chuàng)設(shè)、問題的提出是關(guān)鍵環(huán)節(jié),可以說,一個適當(dāng)問題的提出就是一次研究的開始,也是科學(xué)探究實(shí)踐成功的基礎(chǔ)和保證。
俄國生理學(xué)家巴甫洛夫指出:“自己動手,自己動腳,用自己的眼睛觀察,這是我們實(shí)驗(yàn)工作的最高原則?!笨茖W(xué)的真理不應(yīng)該在古代先賢的書本上找,而應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論中去找。科學(xué)課程倡導(dǎo)設(shè)計學(xué)生喜聞樂見的科學(xué)探究實(shí)踐活動,讓學(xué)生主動參與、動手動腦、積極體驗(yàn),經(jīng)歷科學(xué)探究以及技術(shù)與工程的過程。為學(xué)生提供充分的探究學(xué)習(xí)機(jī)會,親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn),親眼看到,親耳聽到,親自接觸,讓科學(xué)探究實(shí)踐有理有據(jù),讓人信服。
在教學(xué)《建橋梁》一課前,教師帶領(lǐng)學(xué)生開展了“不一樣的伯瀆河尋訪活動”。學(xué)生在尋訪中了解到,無錫的母親河伯瀆河,河水清澈,景觀優(yōu)美,每天大量的居民在河邊步道上健身,為了便于兩岸通行,居民希望在泰伯公園段建一座橋。那么建橋區(qū)域有什么特點(diǎn)?建造一座怎樣的橋梁比較合適呢?學(xué)生開展了“關(guān)于伯瀆河泰伯公園段建造橋梁”的調(diào)查,通過調(diào)查“建造橋梁的主要作用是什么?預(yù)計橋梁上每天的人、車流量是多少?河面寬度和周邊環(huán)境怎樣?居民和政府對建造橋梁有什么要求?”等問題,知道了“橋上可讓行人和電動車等非機(jī)動車輛通行,橋下可讓小型船只通行;每天人流量約4000 人,非機(jī)動車流量約100 輛;河面寬20米,水位高接近岸邊,岸邊是伯瀆河景觀帶;牢固安全,簡潔美觀,通行方便,控制成本”等信息,并由此思考判斷:有船只通行,那橋梁的高度和跨度要大些;沒有大型載重車輛通過,橋梁承重力的標(biāo)準(zhǔn)可以適當(dāng)降低;水位較高,考慮到汛期安全,橋梁的高度和橋面寬度都需要適度增加;建造經(jīng)費(fèi)有限,橋梁要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、性價比高。
一座好的橋梁要根據(jù)需求有針對性地設(shè)計建造,做到牢固承重力好、美觀實(shí)用、滿足通行需求、適應(yīng)周邊環(huán)境和自然條件、有效控制成本等,其中牢固、承重力好,是保障橋梁質(zhì)量極為重要的方面。不同形狀的橋梁承受力一樣嗎?此時學(xué)生用一張A4 紙做橋面、兩個間距13 厘米的橋墩開展實(shí)驗(yàn),來探究不同形狀橋梁的承重力。通過實(shí)驗(yàn),學(xué)生發(fā)現(xiàn):不同形狀的橋梁承受力不同,其中拱橋承受力最好,其次是吊橋,平板橋承受力最差。隨著項(xiàng)目研究和科學(xué)探究的深入,學(xué)生再次實(shí)驗(yàn)探究“平板橋承受力這么差,有辦法來提升它的承重力嗎?”,進(jìn)一步親歷實(shí)驗(yàn),探索提高平板橋承受力的有效方法,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有針對性地調(diào)整、改進(jìn)橋梁設(shè)計方案。
整堂課教學(xué)中引入項(xiàng)目學(xué)習(xí),在學(xué)生開展“不一樣的伯瀆河尋訪活動”的基礎(chǔ)上,創(chuàng)設(shè)問題情境“征集伯瀆河橋梁設(shè)計方案”,以方案征集為載體,以問題解決為目標(biāo),以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為手段,探索解決一個工程問題至少需要知道什么,探討保障橋梁質(zhì)量最為重要的方面是什么,步步深入引導(dǎo)學(xué)生聚焦核心問題。在調(diào)查問卷、匯總分析、親歷實(shí)驗(yàn)、搜集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上科學(xué)地思維,最終設(shè)計改進(jìn)更加適合的橋梁建設(shè)方案。在教學(xué)過程中,學(xué)生控制變量,開展對比實(shí)驗(yàn),在親歷實(shí)驗(yàn)、親歷實(shí)踐中感受科學(xué)探究實(shí)踐要尊重事實(shí),要有認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。在發(fā)現(xiàn)不同的橋梁承重力不同,不同的橋梁制作工序、成本不同,同一種橋梁在材料相同的前提下,也有多種改進(jìn)承重力的方法。在一次又一次親歷實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生充分感受了科學(xué)學(xué)習(xí)特別是工程實(shí)踐的迭代樂趣,充分感受到科學(xué)來不得絲毫馬虎和懈怠,充分感受到工程師和科學(xué)家縝密的思維、大膽的質(zhì)疑、不怕失敗的堅(jiān)韌,從而不斷依托實(shí)驗(yàn)證據(jù)優(yōu)化設(shè)計方案,逐步走向理想中的科學(xué)探究實(shí)踐。
探究實(shí)踐重視師生互動、生生互動,引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識和方法進(jìn)行總結(jié)、反思和遷移,促進(jìn)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí),克服學(xué)習(xí)過程中的困難,為成為一個具有終身學(xué)習(xí)能力的學(xué)習(xí)者打下基礎(chǔ)??茖W(xué)教師需要引導(dǎo)學(xué)生有效表達(dá),與他人交流自己的探究結(jié)果和觀點(diǎn),這是一個信息輸出的過程,有利于學(xué)生內(nèi)化理解,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。鑒于此,在科學(xué)教學(xué)中應(yīng)該給予學(xué)生充分的討論空間、充足的討論時間,讓學(xué)生在討論、質(zhì)疑、碰撞中,達(dá)成探究實(shí)踐的共識??茖W(xué)教學(xué)中的討論碰撞,承載著學(xué)生思維發(fā)展的重任,不僅是學(xué)生思維的顯性化過程,更是學(xué)生思維精細(xì)化發(fā)展的需要。討論碰撞激發(fā)科學(xué)思維,科學(xué)思維建構(gòu)科學(xué)概念。師生有價值的科學(xué)思維過程是一個不斷激起矛盾并解決矛盾、思維經(jīng)歷清晰—模糊—再清晰不斷反復(fù)的過程,從而達(dá)到思維的科學(xué)深入與明晰。
在教學(xué)《搭支架》一課時,教師通過“野餐采摘活動中小明家準(zhǔn)備了折疊凳、折疊桌、小型人字梯等物體,在觀察和使用中發(fā)現(xiàn)這些物體結(jié)構(gòu)上有什么共同特點(diǎn)?”這一情境導(dǎo)入課堂,學(xué)生由此建立“支架”概念,并產(chǎn)生探究“三角形、四邊形、五邊形等形狀的支架哪種更加穩(wěn)固”的欲望。在親歷實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,學(xué)生發(fā)現(xiàn)三角形支架不易變形、最穩(wěn)固,使用也最為廣泛。但是,生活中人們也使用到其他形狀的支架,其他形狀的支架有什么好處?有什么辦法可以使易變形的支架結(jié)構(gòu)變得穩(wěn)定牢固?這些想法也沖擊著學(xué)生,學(xué)生特別希望得到答案。于是,學(xué)生分組討論,交流各自的想法并說明理由。學(xué)生討論爭辯、思維碰撞,表達(dá)不同的觀點(diǎn),展示不同的思考維度。有學(xué)生表示:四邊形、五邊形支架雖然穩(wěn)定性不強(qiáng),但是它空間大、間隔大,利于擴(kuò)大物品的內(nèi)部空間,而且造型美觀多樣,也可以通過架梁的方法形成大小不同的三角形,提升其穩(wěn)定性;也有學(xué)生表示:四邊形支架結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、易變形,這是它重要的特點(diǎn),也是一個顯著的優(yōu)點(diǎn),比如,伸縮門、升降架、便攜式置物架、置酒架等,都很好地發(fā)揮了它這一特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),不是任何場所、任何物品都需要非常穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)的……思維角度不同,表達(dá)的觀點(diǎn)就不同,讓人耳目一新,印象深刻,有理有據(jù)的分析獲得了聽課者的一致認(rèn)可。
每一種表達(dá)都是一朵思維的火花,火花帶動火花,閃耀智慧的靈光,燃燒熱愛科學(xué)的熊熊火焰。在課堂上,學(xué)生討論交流,把自己的新思考、新觀點(diǎn)、新疑惑、新發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出來。討論交流激發(fā)了學(xué)生的頭腦風(fēng)暴,促進(jìn)了學(xué)生思維的創(chuàng)新與發(fā)展,思維頻繁碰撞、溝通交往密切,讓學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生達(dá)成探究的共識,師生之間、生生之間的關(guān)系也更加和諧融洽。
著名的兒童心理學(xué)家皮亞杰說過:“一切真理都要有學(xué)生自己獲得或由他重新發(fā)現(xiàn),至少由他重新建立,而不是簡單傳遞給他?!睂W(xué)習(xí)是一種能動建構(gòu)的過程,其目標(biāo)是為了探尋更多的未知領(lǐng)域,解決更多的現(xiàn)實(shí)問題。學(xué)生在探究實(shí)踐中,自己提出問題并找到解決問題的途徑與方法,從而建構(gòu)知識,并用建構(gòu)的知識解決現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)問題,實(shí)現(xiàn)知識向能力、知識向素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。科學(xué)教師在注重科學(xué)課堂探究實(shí)踐教學(xué)的同時,還要極其重視拓展學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn),讓探究實(shí)踐從課內(nèi)向課外遷移,從科學(xué)教室之內(nèi)向教室之外遷移,從學(xué)校向家庭和社會遷移。
在日常教學(xué)中,科學(xué)教師要引導(dǎo)學(xué)生積極參與小發(fā)明、小創(chuàng)造、小種植、小飼養(yǎng)、小制作等實(shí)踐體驗(yàn)活動,讓他們在親身的實(shí)踐體驗(yàn)中增長知識、增長才干。如,在校園科技節(jié)中,廣泛開展科技小制作、科學(xué)小點(diǎn)子等活動,學(xué)生學(xué)以致用,金點(diǎn)子頻現(xiàn);又如,在科技社團(tuán)課程中,以項(xiàng)目化形式組織限定材料、制定要求、規(guī)定時間的智力競技挑戰(zhàn),學(xué)生用10 張A4 紙搭高塔,用20 根小棒架橋梁,用30 根紙棒建房屋等,每一個項(xiàng)目學(xué)生都熱情參與,智慧火花推動項(xiàng)目成果不斷更迭、優(yōu)化;再如,在家庭小實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生比較洗滌劑酸堿度、菜品農(nóng)藥殘留等,讓科技點(diǎn)亮生活,讓科學(xué)服務(wù)生活。學(xué)生親身經(jīng)歷一系列實(shí)驗(yàn)過程,拓展了體驗(yàn),感受了成功,獲得了更多的科學(xué)知識,并將知識遷移轉(zhuǎn)化為多方面的科學(xué)探究實(shí)踐能力,在實(shí)踐中養(yǎng)成了耐心細(xì)致、堅(jiān)持不懈的科學(xué)態(tài)度,培養(yǎng)了不畏艱難、勇于探索的科學(xué)精神。
探究實(shí)踐讓學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)有聲有色,讓學(xué)生的科學(xué)生活多姿多彩。聚焦問題情境,讓科學(xué)探究實(shí)踐有方向;聚焦親歷實(shí)驗(yàn),讓科學(xué)探究實(shí)踐有依據(jù);聚焦討論碰撞,讓科學(xué)探究實(shí)踐有共識;聚焦體驗(yàn)拓展,讓科學(xué)探究實(shí)踐有遷移?!八挠小本哿Γ尶茖W(xué)探究實(shí)踐向更深處漫溯!