師生同歷探究路

姜玲 左一朋 高琦

摘要：新一輪小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確將科學(xué)探究的8個要素作為學(xué)段目標(biāo)，但在實際教學(xué)中會發(fā)現(xiàn)，許多小學(xué)生反復(fù)經(jīng)歷著一種為了得出目標(biāo)結(jié)論的“假探究”，那教師如何引導(dǎo)小學(xué)生走向“真探究”呢？本文嘗試通過在IYPT背景下舉辦的教師學(xué)術(shù)交流活動案例，在真實走過的團(tuán)隊合作、共同計劃、總結(jié)匯報、辯論對抗的過程中，以教師自身真切經(jīng)歷“真探究”的過程，促進(jìn)教師對指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究過程的思考，旨在讓教師真正關(guān)注到小學(xué)生科學(xué)探究的各個環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：IYPT;科學(xué)探究;小學(xué)科學(xué)

引言

2017年《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確從提出問題、作出假設(shè)、制定計劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評價這8個要素來描述科學(xué)探究的學(xué)段目標(biāo) [1]。小學(xué)科學(xué)教育也走向了關(guān)注學(xué)生創(chuàng)造性思維的時代。如，新編蘇教版小學(xué)科學(xué)教材新增了“像科學(xué)家那樣”和“像工程師那樣”這樣雙線并進(jìn)的項目化學(xué)習(xí)板塊。這些項目化專題，需要老師對科學(xué)家探究的過程有一個清晰的認(rèn)知，在自身經(jīng)歷完整探究過程的基礎(chǔ)上，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷“像科學(xué)家那樣”的探究過程。

1 研究現(xiàn)狀

由前蘇聯(lián)在1988年發(fā)起的國際青年物理學(xué)家競賽（簡稱IYPT），旨在鍛煉中學(xué)生解決復(fù)雜科學(xué)問題的能力，并且能夠針對這些問題給出令人信服的解決方案[2]。為此南京市玄武區(qū)借鑒IYPT的競賽形式，開展了以提升教師科學(xué)探究能力為導(dǎo)向的專項學(xué)術(shù)交流活動，明確了科學(xué)探究的過程。以專家組給定的開放性賽題為基礎(chǔ)，各片區(qū)教師合作探討，最終以團(tuán)隊辯論的形式進(jìn)行對抗。

2 探究過程

2.1 分析問題確定方向

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?！币员敬螌W(xué)術(shù)交流的一道賽題為例：乒乓球彈跳情況與注入其中液體有什么關(guān)系？本題出自IYNT（國際青少年科學(xué)家錦標(biāo)賽），對于這樣開放性的探究問題，老師們需要理解問題，并對各種研究因素進(jìn)行假設(shè)。如：彈跳情況包括哪些內(nèi)容？初次彈跳高度、彈跳頻率等等。注入液體的密度、注入液體占據(jù)球內(nèi)的體積比、注入液體的黏度等都是值得研究的問題。

新課標(biāo)指出：科學(xué)探究需要圍繞以提出和聚焦的問題設(shè)計研究方案，通過搜集和分析信息獲取證據(jù)，經(jīng)過推理得出結(jié)論，并通過有效表達(dá)與他人交流自己的探究結(jié)果和觀點[1]。如何進(jìn)行問題聚焦并設(shè)計研究方案去探究呢？為此，我們做了以下嘗試：

2.2 作出假設(shè)進(jìn)行預(yù)實驗

假設(shè)的確立需要考慮到實驗的可行性，對此我們針對初次彈跳高度進(jìn)行了假設(shè)，確定以液體占據(jù)乒乓球內(nèi)體積比進(jìn)行實驗。

2.2.1實驗液體的選擇與確定

首次實驗選取最常見的水作為實驗液體，將水依次按照體積比為0，1/4，1/2，3/4，1的比例進(jìn)行注射。

2.2.2乒乓球釋放高度的選擇

在同一接觸面上，選擇不同高度分別測出四種體積比下注水乒乓球彈起高度。

2.2.3乒乓球落地接觸材料的選擇

在同一高度下，分別測定乒乓球在3種不同接觸面的彈起高度，重復(fù)測量確定松木板在乒乓球彈起時穩(wěn)定性最佳。

2.3 發(fā)現(xiàn)問題工具迭代

2.3.1問題：彈起方向不一

在經(jīng)歷多次手動釋放實驗后，我們發(fā)現(xiàn)手動釋放乒乓球在下落時會給乒乓球一個切向的力，從而導(dǎo)致釋放后乒乓球每次彈起方向不一。

策略：創(chuàng)新釋放裝置

通過分析、實驗和迭代，我們從開洞托的方式修改成到夾的方式，并最終采用二段式釋放裝置，利用鋁型材的小凹槽，借助一根小竹簽形成單點接觸，微小用力固定，自然松開釋放，即可使乒乓球依靠自身的重力豎直落下。

2.3.2問題：無法垂直接觸

在乒乓球彈起時，每次都會向同一方向偏移，這一現(xiàn)象引起了我們的好奇，通過實際測量發(fā)現(xiàn)是由于測試板自身工藝以及地面平整問題導(dǎo)致乒乓球下落接觸面并非水平面。

策略：水平儀器校平

對此我們借助水平儀校準(zhǔn)，以保證每一次測試中乒乓球都是自由落體，并垂直下落測試面，水平的標(biāo)尺一定垂直于測試面，盡可能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.3.3問題：造成重心偏移

常見的針扎式開孔導(dǎo)致乒乓球表面的平整度受到影響，而防水膠布、熱熔膠等常見封口材料會造成重心偏移，從而使乒乓球在下落過程中產(chǎn)生自旋，到達(dá)測試面后彈跳方向不能保證豎直向上，對實驗數(shù)據(jù)造成了極大的影響。

策略：精準(zhǔn)定位封口打磨

利用激光切割機(jī)制作乒乓球球心定位器，并在垂直于水平面的鉆臺打孔，避免重心的偏移和小孔形狀對實驗的影響。采用502膠封口，通過打磨的方式盡可能減少乒乓球重心偏離帶來的影響。

2.4 思維碰撞唇槍舌劍

科學(xué)探究的過程需要運用科學(xué)語言與他人交流和溝通，實驗后兩個團(tuán)隊教師以正反方的角度進(jìn)行辯論，正方教師對研究報告的陳述要突出重點，介紹研究的實驗設(shè)計、迭代過程和實驗結(jié)論。而反方則就正方陳述中的問題提出質(zhì)疑，總結(jié)正方報告的優(yōu)缺點。

在交流中，正方教師要嘗試走出語言習(xí)慣的舒適圈，使用科學(xué)的語言闡述乙方的研究過程。而反方教師要同時思辨，根據(jù)正方提供的研究，在短暫的頭腦風(fēng)暴中例舉出思路清晰的問題并作出總結(jié)報告。

2.5 團(tuán)隊反思?xì)w于教學(xué)

新課標(biāo)指出學(xué)生對于反思評價的學(xué)段目標(biāo)為：能對探究活動進(jìn)行過程性反思，及時調(diào)整，并對探究活動進(jìn)行總結(jié)性評價，完善探究報告[1]。因此對抗結(jié)束后，我們需要思考：如果讓學(xué)生進(jìn)行類似的對抗？每個探究要素的達(dá)成度如何評價？如：學(xué)生的某一個思維的妙處、某一個學(xué)生在設(shè)計時的思考、學(xué)生在某個過程中更新迭代的自我思考都可以成為評價點。因此評價應(yīng)該貫穿在探究活動的各個環(huán)節(jié)，以評促學(xué)，以評促教。

3 結(jié)語

通過這樣的學(xué)術(shù)交流，讓教師親歷了“真探究”的過程，使得教師在探究中領(lǐng)略團(tuán)隊合作、更新迭代、思考、匯報的樂趣。促進(jìn)教師以自身體驗融入教學(xué)，提升對科學(xué)探究的認(rèn)識，指導(dǎo)學(xué)生真正落實科學(xué)探究的各個要素，從而培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維方法，發(fā)展其思維能力、實踐能力以及科學(xué)語言的表達(dá)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社.2017.

[2]周璇. 基于SYPT對學(xué)生問題解決能力培養(yǎng)的研究[D]. 2019.