小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中探究性問題的有效生成

吳開其 張晉

摘 要 小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課中探究性問題的生成不同于簡(jiǎn)單的提問，而是在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生結(jié)合真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境以及自己原有經(jīng)驗(yàn)，為了進(jìn)一步探究事物本質(zhì)或規(guī)律而產(chǎn)生疑問的過程。探究性問題的產(chǎn)生主要源自實(shí)驗(yàn)材料投放差異、實(shí)驗(yàn)操作差異以及學(xué)生思維方式。教師可以通過在單元教學(xué)主線中尋找延伸點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生聚焦現(xiàn)象差異的原因，幫助學(xué)生明確解決問題的方式，從而促進(jìn)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中探究性問題的有效生成。

關(guān)鍵詞 小學(xué)科學(xué) 實(shí)驗(yàn)課 探究性問題 有效生成

科學(xué)課堂有價(jià)值問題的產(chǎn)生是一堂探究性實(shí)驗(yàn)課的開始，同時(shí)也是一堂實(shí)驗(yàn)課是否具有深度的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。以往的科學(xué)實(shí)驗(yàn)課，教師常把問題直接給出，讓學(xué)生動(dòng)手驗(yàn)證，或者以任務(wù)的形式一起去探究某事物。這些做法都與當(dāng)今“先學(xué)后教，以學(xué)定教，以學(xué)生發(fā)展為本”等教育理念相違背。[1]小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，中段學(xué)生要能從具體現(xiàn)象與事物的觀察、比較中，提出可探究的科學(xué)問題。高段學(xué)生能從事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系等角度提出適合自己探究的科學(xué)問題。可見小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課應(yīng)當(dāng)將探究性問題的生成作為教學(xué)的重點(diǎn)。

一、何為實(shí)驗(yàn)課中探究性問題的有效生成

美國教育家加里·D·鮑里奇指出：“有效的問題是那些學(xué)生能夠積極組織回答并有效參與學(xué)習(xí)過程的問題?！眴栴}的生成不同于問題的提出，我們通常說的問題的提出是預(yù)設(shè)的，具有很強(qiáng)的目標(biāo)指向性，如教師的課堂提問，學(xué)生課堂中按要求提問。而探究性問題的生成則更強(qiáng)調(diào)由事實(shí)材料或?qū)嶋H現(xiàn)象引出，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知需要而自然產(chǎn)生。鑒于小學(xué)科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)主要為“物質(zhì)科學(xué)”領(lǐng)域，筆者將本文討論的有效生成界定為：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，結(jié)合真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境以及自己原有經(jīng)驗(yàn)，為了進(jìn)一步探究事物本質(zhì)或規(guī)律而產(chǎn)生出疑問的過程。其具備以下三個(gè)特點(diǎn)。

1.問題產(chǎn)生的主體為學(xué)生

實(shí)驗(yàn)課可視為問題的解決過程，發(fā)現(xiàn)問題和表征問題是實(shí)驗(yàn)課的起始[2]，往往教師追求目標(biāo)的達(dá)成，在這種價(jià)值取向下，類似這樣的教學(xué)用語開始出現(xiàn)：“我們的饅頭遇碘變藍(lán)了，那么其他食物遇碘又會(huì)怎樣呢？請(qǐng)同學(xué)們帶著這一問題開始實(shí)驗(yàn)?！薄拌F釘放入硫酸銅，鐵釘會(huì)改變嗎？如果會(huì)，那會(huì)發(fā)生怎樣的現(xiàn)象呢，趕快動(dòng)手試試吧?！币陨狭信e的教師課堂用語看起來自然、有邏輯。但是不難看出教師這樣的引導(dǎo)其實(shí)已經(jīng)將發(fā)現(xiàn)問題這一環(huán)節(jié)省去，而是直接呈現(xiàn)問題，學(xué)生只需表征問題，將教師的引導(dǎo)聽懂即可。結(jié)果是學(xué)生將實(shí)驗(yàn)當(dāng)作任務(wù)完成，探究的對(duì)象已經(jīng)給出，被動(dòng)地產(chǎn)生一點(diǎn)探究欲望。相反，若放慢節(jié)奏，教師提示一句：“請(qǐng)同學(xué)們觀察自己桌上的實(shí)驗(yàn)材料，你想做點(diǎn)什么？”“我想看看我們小組帶的材料中，紅薯、蘿卜以及菠菜在碘滴上去后的顏色?！边@樣做雖然看似多余，但正是這樣，學(xué)生自己提出問題的同時(shí)表征問題也就形成了，接下來的探究實(shí)驗(yàn)才是學(xué)生自己愿意做的事。

2.問題形成源自真實(shí)現(xiàn)象

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)者要想完成對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)，即達(dá)到對(duì)該知識(shí)所反映事物的性質(zhì)、規(guī)律以及該事物與其他事物之間聯(lián)系的深刻理解，最好的辦法是讓學(xué)習(xí)者到現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)環(huán)境中去感受、去體驗(yàn)。[3]在情境性學(xué)習(xí)中，教師不是將準(zhǔn)備好的內(nèi)容給學(xué)生，而是提供解決問題的原型，并指導(dǎo)學(xué)生探索。而科學(xué)實(shí)驗(yàn)課能為學(xué)生提供的原型更多的是實(shí)驗(yàn)材料和工具，這樣學(xué)生才能由事實(shí)提出問題?！拔野l(fā)現(xiàn)我杯子里的馬鈴薯剛上課時(shí)都是浮在鹽水上面的，現(xiàn)在怎么沉下去了？”“老師，你昨天讓我養(yǎng)的蝌蚪，今天一看不知道怎么少了4只？”這些源自學(xué)生自己的觀察體會(huì)而得出的問題無疑會(huì)激發(fā)他們學(xué)習(xí)探索的興趣，具備較高的探究?jī)r(jià)值。

3.生成的問題值得進(jìn)一步探究

問題的提出是為了進(jìn)一步的探究學(xué)習(xí)，不能是空中樓閣，也不能是原地打轉(zhuǎn)，而是讓學(xué)生盡可能地在“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)跳一跳。例如課堂中學(xué)生會(huì)問：“白醋為什么能和小蘇打反應(yīng)？”“磁鐵為什么能吸鐵？”這樣的問題雖然我們鼓勵(lì)學(xué)生問，但是其實(shí)都是無效的問題，沒辦法進(jìn)一步探究?！靶√K打粉與白醋反應(yīng)和將小蘇打粉調(diào)入水中再與白醋的反應(yīng)有什么區(qū)別？”“磁鐵隔著水可以吸鐵嗎，我猜測(cè)磁鐵隔著手也能吸鐵？”這樣的問題才是符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的問題，而且是能馬上動(dòng)手探究的問題。

二、探究性問題有效生成的條件

什么情況會(huì)使課堂生成有效的問題？首先得讓學(xué)生看到現(xiàn)象，在探究性實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)更多地讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象的不同。而小學(xué)科學(xué)在選擇實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和安排實(shí)驗(yàn)上，都有很大的靈活性和自由度，也具有很大的創(chuàng)造性空間[4]，因此造成的現(xiàn)象不同就有很多來源，學(xué)生就有更多的問題空間。

1.源自實(shí)驗(yàn)材料投放差異

實(shí)驗(yàn)材料的不同會(huì)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同，學(xué)生在關(guān)注不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果時(shí)自然會(huì)產(chǎn)生疑問，當(dāng)這種疑問用話語表達(dá)時(shí)，探究性的問題很可能就產(chǎn)生了。比如在教科版科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)的溶解單元，教師執(zhí)教時(shí)，并沒有先講第五節(jié)“溶解的快與慢”，而是直接講第六節(jié)“100毫升水能溶解多少克食鹽”。在準(zhǔn)備材料時(shí)，教師故意將某些杯子的水換成熱水。在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，就有學(xué)生問“老師，怎么我們組有個(gè)杯子的水是燙的??？”當(dāng)時(shí)教師采用冷處理方式，讓學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)要求但沒有解決這個(gè)問題。這杯不同的熱水則會(huì)讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)不同。

2.源自實(shí)驗(yàn)操作差異

這種差異對(duì)于學(xué)生來說是自然的、無意識(shí)的，學(xué)生按照自己認(rèn)為理所當(dāng)然的方法做出來的，最后因?yàn)榇嬖诓町?，?shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同，從而提出探究問題。在教科版科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)磁鐵單元最后一節(jié)“做一個(gè)指南針”中，按照預(yù)設(shè)學(xué)生利用摩擦磁化繡花針的方法制得一個(gè)磁針。由于不同學(xué)生磁化的方法不同，最后得到的指南針有的針尖指向北方，有的針頭指向北方。此過程中生成的問題須是學(xué)生留意到自己在相同實(shí)驗(yàn)器材下自己的操作不同而造成結(jié)果不同，學(xué)生可能會(huì)問：“我應(yīng)該怎樣做才能磁化出符合要求的磁針？”

3.源自學(xué)生思維方式

問題還得對(duì)現(xiàn)象經(jīng)過思考后形成，同樣觀察到的現(xiàn)象，但不同學(xué)生可能因?yàn)樗季S方式差異形成不同問題，甚至只有部分學(xué)生能發(fā)現(xiàn)問題?？茖W(xué)課堂中常見的幾種思維方式有線性思維、發(fā)散思維和逆向思維。比如教科版科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)觀察鐵與硫酸銅的反應(yīng)，在發(fā)散思維下，有的學(xué)生會(huì)問“鋁和銅能和硫酸銅反應(yīng)產(chǎn)生現(xiàn)象嗎？”更具發(fā)散的會(huì)問“硬幣、石頭這些會(huì)和硫酸銅反應(yīng)嗎”。比如白醋和小蘇打反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，教材是先倒三匙醋，再倒入一匙小蘇打，然而在逆向思維下，有的學(xué)生問“白醋倒入小蘇打會(huì)反應(yīng)嗎？難道反應(yīng)會(huì)不同？”又比如探究溫度和水的變化，學(xué)生看到放了冰塊的燒杯壁外有水珠問：“這水珠從哪兒來的？”“剛才老師明明裝水試過了，杯子不漏水的，難道水珠是從外面來的？”這些問題就是線性邏輯思維的結(jié)果。當(dāng)然不同思維可以復(fù)合在一起形成高級(jí)思維，比如學(xué)生在看到燒杯中水沸騰時(shí)問：“氣泡是從哪兒來的？是從杯子外還是燒杯內(nèi)？”

三、怎樣促使問題有效生成

學(xué)生的主體建構(gòu)與教師的價(jià)值引導(dǎo)是辯證統(tǒng)一的關(guān)系[5]，問題的生成與預(yù)設(shè)也是辯證統(tǒng)一的[6]。要使課堂生成有效的問題，教師并不是什么都不做，相反科學(xué)課堂中教師必要的預(yù)期、引導(dǎo)能促使學(xué)生形成自主探究，課前課中好的預(yù)設(shè)能促使學(xué)生問題的生成。

1.在單元教學(xué)主線中尋找延伸點(diǎn)

教學(xué)主線是在整體解讀視點(diǎn)的穿針引線下，教學(xué)點(diǎn)之間彼此相連、融通共生、建立意義關(guān)系，生成完整的意義鏈[7]，這條意義鏈在科學(xué)中就是各個(gè)主題的線索。

教師需要做的是融點(diǎn)成線，飽和細(xì)節(jié)，然后在線上找點(diǎn)，瞻前顧后，最后鞏固加強(qiáng)主線。比如教科版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“時(shí)間的測(cè)量”單元：第一步，融點(diǎn)成線。通覽教材7個(gè)小節(jié)不難得出本主題主線——“感受體會(huì)時(shí)間→分析時(shí)間與影子關(guān)系→制作太陽鐘并測(cè)量時(shí)間→分析時(shí)間與滴水的關(guān)系→制作水鐘并測(cè)量時(shí)間→分析擺與時(shí)間關(guān)系→用單擺測(cè)時(shí)間”。第二步，飽和細(xì)節(jié)，以怎樣才能使自己做的簡(jiǎn)易裝置測(cè)量的時(shí)間更準(zhǔn)為目的，不斷補(bǔ)充課堂需要探究的內(nèi)容，并生成相應(yīng)問題。比如：“水鐘是怎樣測(cè)量時(shí)間的？”“我們制作的滴漏水鐘應(yīng)該怎樣打孔？打多大的孔合適？”“滴漏水鐘滴的水先快后慢怎么辦？”“怎樣讓其不影響測(cè)時(shí)間？”細(xì)節(jié)補(bǔ)充后就會(huì)形成更多的、更具操作性的探究小主題。第三步，主線上找點(diǎn)，從點(diǎn)延伸達(dá)到承上啟下效果。比如，教師可以將擺作為重點(diǎn)，讓學(xué)生觀察擺，得出方向不變性和周期不變性的性質(zhì)，再讓學(xué)生想想周期不變的性質(zhì)有什么用？在教學(xué)主線下的探究實(shí)驗(yàn)環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生能結(jié)合更多的現(xiàn)象主動(dòng)生成更多問題。教師需要做好預(yù)設(shè)，找準(zhǔn)哪些是值得探究的、可能延伸探究的主題。

2.引導(dǎo)學(xué)生聚焦現(xiàn)象差異的原因

引導(dǎo)學(xué)生聚焦實(shí)驗(yàn)材料差異。前面舉的溶解實(shí)驗(yàn)例子中，教師故意讓幾個(gè)學(xué)生使用熱水溶解食鹽，因此教師要有意識(shí)地關(guān)注這幾個(gè)學(xué)生，當(dāng)老師走過去時(shí)，學(xué)生說：“老師，我都開始溶解第9份了，他們才倒第6份?！庇直热缰疤骄康挠媚Σ链呕樀膶?shí)驗(yàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不同時(shí)，教師并沒有讓學(xué)生過多地討論，而是讓學(xué)生重新拿一根針做，因?yàn)橹挥性谧龅倪^程中才能清楚地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后的實(shí)質(zhì)。這一次，學(xué)生們你看我，我看你。由于針尖鋒利，他們基本上是從針頭向針尖方向摩擦磁化，只是選擇的磁鐵磁極不同。等還沒有把第二個(gè)指南針做完，一位學(xué)生拿著手中的磁鐵說：“老師，我想是因?yàn)橛械耐瑢W(xué)用磁鐵紅色的這頭去磨，而有的是用藍(lán)色的這頭磨的?！苯處煂W(xué)生的話用規(guī)范的語言解釋：“你認(rèn)為造成不同的現(xiàn)象是由于用磁體不同磁極去磁化針造成的?！?/p>

3.拋錨式教學(xué)，邊實(shí)驗(yàn)邊生成問題

拋錨式教學(xué)也被稱為“基于問題的教學(xué)”，包括以下五個(gè)環(huán)節(jié)[9]：首先是創(chuàng)設(shè)情境，比如教師裝著不小心的樣子將粉筆頭落進(jìn)硫酸銅溶液中，這一情境仿佛是以往科學(xué)家成功前的意外，學(xué)生的視線馬上聚焦在這個(gè)粉筆頭上；其次是確定問題，學(xué)生自然形成問題：“粉筆頭和鐵釘在硫酸銅中有什么不同反應(yīng)發(fā)生”；再次是自主學(xué)習(xí)，在發(fā)散思維下，探究其他金屬或非金屬放入硫酸銅溶液中的現(xiàn)象；然后是協(xié)作學(xué)習(xí)，分工完成實(shí)驗(yàn)并記錄如鋁、銅、鵝卵石等與硫酸銅溶液的反應(yīng)；最后是效果評(píng)價(jià)。

4.幫助學(xué)生明確和解決問題

很多時(shí)候?qū)W生只能意會(huì)，不能言傳，尤其是教師將其作為范例讓其展學(xué)時(shí)，學(xué)生容易語無倫次，甚至造成恐慌。此時(shí)教師應(yīng)當(dāng)成為學(xué)生的平等對(duì)話者[10]，幫助他們明確問題，并試著指導(dǎo)其解決問題。當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)自己可以更快地溶解時(shí)，教師可以引導(dǎo)一句：“哦，真棒，那你想一想，這又說明了什么呢？”學(xué)生的猜想其實(shí)就是一個(gè)值得探究的問題，教師再把他們的想法稍變一下：“溫度真的會(huì)影響食鹽溶解的快慢嗎？”這樣，一個(gè)在課堂中有效的問題就生成了。

教師會(huì)問不代表學(xué)生也會(huì)問，有時(shí)教師希望的只是學(xué)生多學(xué)點(diǎn)知識(shí)，但往往會(huì)忽略他們的提問，學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)中提出新問題并探究新問題時(shí)，其知識(shí)的達(dá)成已經(jīng)水到渠成。作為核心課程的小學(xué)科學(xué)課給予學(xué)生廣大的提問和探索空間，探究性實(shí)驗(yàn)課帶給學(xué)生的發(fā)展又是其他課程無法比擬的，從學(xué)生一個(gè)“問”開始，也就是從學(xué)生自身發(fā)展開始。

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【責(zé)任編輯 陳國慶】