科學(xué)探究如何實現(xiàn)深度化

張慰徛

探究是人們探索和了解自然、獲得科學(xué)知識的重要方法，科學(xué)探究是小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)課程的重要方式。教師是探究活動的組織者、引導(dǎo)者和促進(jìn)者，學(xué)生則是學(xué)習(xí)與發(fā)展的主體，由于他們對自然世界有著不同深度的認(rèn)知和理解，導(dǎo)致教師無法觸摸到學(xué)生真實的學(xué)習(xí)需求，所謂“精心設(shè)計的科學(xué)探究”實際上陷入表層化、形式化和低效化等困境。教師應(yīng)為學(xué)生提供自主選擇的學(xué)習(xí)空間和充分的學(xué)習(xí)機(jī)會，使學(xué)生獲得深刻的學(xué)習(xí)體驗，以此實現(xiàn)對探究活動的深度挖掘，從而提升科學(xué)探究活動的有效性和思維度。

一、從學(xué)科的關(guān)聯(lián)中找深度探究活動

小學(xué)科學(xué)課程與其他學(xué)科課程關(guān)系密切，科學(xué)課可以為其他學(xué)科提供課程素材，其他學(xué)科也可以為科學(xué)課提供很多有價值的教學(xué)資源。比如，科學(xué)課可以借鑒語文學(xué)科的教學(xué)方式或內(nèi)容，讓學(xué)生撰寫觀察日記；閱讀科普書籍，按科學(xué)探究的線索重組科學(xué)家傳記中的信息，撰寫科學(xué)小論文、編寫與表演科普劇等，讓學(xué)生在聽、說、讀、寫的過程中發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題。

一位學(xué)生學(xué)習(xí)完課文《曹沖稱象》后產(chǎn)生了批判性思維，從水流、船只、大象的因素，質(zhì)疑了稱象的可行性乃至整個故事的真實性，表達(dá)出“稱象不可行”的觀點，引發(fā)了同班同學(xué)的共鳴。但并沒有看到任何能支撐言論的探究活動實證。

深度學(xué)習(xí)理論提倡將新的知識與原有的知識聯(lián)系起來，形成屬于自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系。而學(xué)生們以上的論斷是較為片面與孤立的。批判性思維需要自由表達(dá)觀點沒錯，可必須有合乎邏輯的實證來支撐。學(xué)生對文本深度的理解帶來了深度的思考，而深度的思考又超出了文本的范疇，走入了需要科學(xué)探究活動支撐的境地之中。這個思維上具有批判性的學(xué)生引發(fā)了整個班級的關(guān)注度無疑是后續(xù)探究活動主體參與度的保證，但該如何引導(dǎo)學(xué)生們選擇恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)探究活動內(nèi)容呢？

首先需要厘清探究的方向，理解曹沖稱象可行不可行這個問題，類同于理解阿基米德說的“如果給我一個支點，我就能撬動整個地球?！边@句話，主旨是杠桿能省力有沒有科學(xué)依據(jù)，那稱象的問題最終需要歸結(jié)于石頭的重量之和是否就等于大象的體重；接著就是選擇實驗器材模擬河水、大象、大船和石塊，利用測量儀器驗證。最后學(xué)生們得出結(jié)論，經(jīng)過科學(xué)探究之后發(fā)現(xiàn)，拋卻其他因素，稱象的方法是符合現(xiàn)代科學(xué)原理的。

小學(xué)科學(xué)教學(xué)和其它學(xué)科之間的教學(xué)任務(wù)和內(nèi)容是不一樣的，但是與各個學(xué)科都存在著一定的聯(lián)系，學(xué)生在某一學(xué)科的基礎(chǔ)性知識被滿足之后，主體亟需再進(jìn)行拓展和延伸式的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，從學(xué)科知識的精深走向自由遷移，小學(xué)科學(xué)學(xué)科可以順勢將其它學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容作為深度探究的來源，創(chuàng)設(shè)多樣的教學(xué)環(huán)境，幫助學(xué)生完善知識體系，進(jìn)行知識的自我創(chuàng)新，提升學(xué)習(xí)效果。

二、從插圖的破綻中找深度探究活動

羅杰斯說過：“有意義的學(xué)習(xí)是在教材同學(xué)生自身的目的發(fā)生關(guān)系，由學(xué)生去認(rèn)知時，才能產(chǎn)生?！爆F(xiàn)在的學(xué)生思維活躍，思想獨立，擅于提出不同的見解，特別喜歡糾錯。而探究活動的深度就是強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者理解新知識時該有批判的態(tài)度，要求學(xué)生善于質(zhì)疑和創(chuàng)新，用理性辨析，用證據(jù)說話，從質(zhì)疑中尋找探究活動的素材十分有意思。比如《羿射九日》課文中，剛說“江河里的水被蒸干了”，后段就出現(xiàn)“過九十九條大河”，一下就被學(xué)生找出了前后矛盾的點。

前例《曹沖稱象》中，學(xué)生根據(jù)課文內(nèi)容進(jìn)行稱象的模擬實驗，用大鐵塊替代大象，用大臉盆替代大船，用小石子替代石頭，得出稱象是符合現(xiàn)代科學(xué)原理的。但是在探究過程中卻發(fā)現(xiàn)實際數(shù)據(jù)好多組都存在偏差。原因何在？根據(jù)課本中的文字表述為“看船身下沉多少，就沿著水面在船舷上畫一條線”以及插圖中在船舷上畫的一段線，教師通過演示實驗，先放大鐵塊畫好線，然后兩次擺放小石子，“直到船下沉到畫線的地方為止”，暗地里將小石子擺放側(cè)重于不同位置但都使水面與畫線處齊平，最終兩次測小石子的總重產(chǎn)生不一致，學(xué)生驚訝萬分，全身心投入到深度探究中去，終于發(fā)現(xiàn)了問題所在：受大象站立位置的不同或者石塊擺放位置的不同，文章所說的在船舷上畫一條短短的線作為參照是不夠的，最好畫滿線，繞著船體畫一圈線。

在此例活動中學(xué)生經(jīng)過深度探究，獲得發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，同時，學(xué)習(xí)態(tài)度積極，學(xué)習(xí)動機(jī)充裕，保持了較高投入的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

三、從數(shù)據(jù)的缺憾中找深度探究活動

深度學(xué)習(xí)視域下的理解力是相互聯(lián)系的，并不是孤立與不相關(guān)的實施。深度探究活動應(yīng)從為學(xué)生塑造一定的學(xué)習(xí)背景出發(fā)，幫助學(xué)習(xí)者舉一反三，靈活地將所學(xué)知識應(yīng)用到相似的問題情境中去，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)科學(xué)研究新觀念的建構(gòu)。

筆者曾執(zhí)教蘇教版五年級科學(xué)課《測心跳》。在學(xué)生掌握測量心跳的方法后，安排學(xué)生分別測量安靜狀態(tài)下、繞操場跑一圈后、休息三分鐘后的心跳并制表繪圖（由于要控制變量，所以測量只能一次性完成）。測試結(jié)果看上去很完美，一個班級幾十位學(xué)生無一不把實驗數(shù)據(jù)表格填得滿滿的，根據(jù)數(shù)據(jù)繪圖也沒有任何差錯，感嘆這幫學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)得真棒！

但實驗真的成功了嗎？仔細(xì)比較數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的問題。如小組內(nèi)各成員間數(shù)據(jù)十分接近，如好幾位同學(xué)跑步一圈后與安靜狀態(tài)時心跳速度沒有明顯差異等等問題，根本無法利用這些數(shù)據(jù)繼續(xù)再進(jìn)行科學(xué)上的分析與研究。怎么會發(fā)生這種情況？筆者詢問一些數(shù)據(jù)明顯有問題的學(xué)生，他們不愿承認(rèn)他們的測試有問題。

教師有兩種教學(xué)策略。第一種是完全相信學(xué)生得到的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析；第二種則是以此為契機(jī)，圍繞某些異常數(shù)據(jù)展開深入的探討。很明顯教師應(yīng)該選擇第二種策略，即把教學(xué)活動的目標(biāo)指向從數(shù)據(jù)分析調(diào)整到尊重數(shù)據(jù)的新維度之上。怎樣才能讓學(xué)生意識到科學(xué)學(xué)習(xí)過程中真實數(shù)據(jù)的重要性呢？

教師可以將異常數(shù)據(jù)標(biāo)示出來，引導(dǎo)學(xué)生反思：有沒有完全遵循實驗方法（完成規(guī)定的跑步運(yùn)動）？自己的測量方法有沒有問題？表格中的數(shù)據(jù)是否受他人影響？在此基礎(chǔ)上，教師要求學(xué)生重復(fù)剛才的實驗活動，獲得真實度更高的數(shù)據(jù)。前后兩次探究活動經(jīng)歷讓學(xué)生意識到尊重事實的科學(xué)態(tài)度非常重要。一位學(xué)生說道：“如果不能保證數(shù)據(jù)的真實性，那還不如讓它空著?！闭f得多好?。√摷俚某鋵嶏枬M比空著可怕千萬倍！

四、從理解的疑惑中找深度探究活動

教師要深入理解教材內(nèi)容，了解學(xué)生現(xiàn)階段的思維水平，在教材問題的基礎(chǔ)上關(guān)注生成，讓隱形的思維可視化。二年級上冊教材《天氣的影響》一課，討論第二個環(huán)節(jié)：誰關(guān)心天氣，為什么？其中一幅圖片為農(nóng)民曬谷。有些課堂反應(yīng)出來教師指導(dǎo)學(xué)生探究淺嘗輒止，只停留在“看圖說話”的層面：農(nóng)民關(guān)心天氣，在天氣晴朗時晾曬稻谷。教材受篇幅限制只能例舉有關(guān)農(nóng)民的一幅圖片，但教學(xué)就只限于此嗎？學(xué)生的認(rèn)知觀“非好即壞”，十分片面，如果就此圖片談理解，也算完成了教學(xué)任務(wù)，但無疑這種探究活動是極其淺層的。這時候教師必須圍繞問題情境進(jìn)行課堂深度對話，通過追問的方式，激發(fā)學(xué)生的深度探究，“農(nóng)民只喜歡晴朗的天氣嗎？”學(xué)生探究的深度一下子被打開：“農(nóng)民喜歡播種的時候是下雨天”“喜歡冬天下雪蓋住麥子?！薄^續(xù)追問，“如果秋收的時候一直下雨，會產(chǎn)生什么后果呢？”讓學(xué)生認(rèn)識到，雨水能讓莊稼得到滋潤孕育出糧食，但同樣也能讓糧食受潮產(chǎn)生霉變不可食用，同樣的天氣根據(jù)不同的對象會產(chǎn)生或好或壞的影響，幫助學(xué)生形成辯證的科學(xué)觀。

接著再看滑雪的圖片，學(xué)生不光對教材描述的“惡劣天氣下貿(mào)然滑雪會有生命危險”理解，并能深層思考，如果沒有前述“惡劣天氣”即大風(fēng)、嚴(yán)寒、冰雪天氣的鋪墊，哪來可以滑雪的樂趣？

不能觸及學(xué)科教學(xué)本質(zhì)的教學(xué)結(jié)果必定是淺層的，基于核心素養(yǎng)的深度探究活動必然指向科學(xué)學(xué)科研究的本質(zhì)內(nèi)容?！短鞖獾挠绊憽?，從課題本身來看，并沒有明確的好壞指向，但在日常的教學(xué)之中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)教師們過多地去解讀“惡劣天氣”，這就需要教師根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知理解現(xiàn)狀，將重心放在能夠啟發(fā)學(xué)生思考隱藏在圖片背后的思想和觀點的問題，深入學(xué)科素養(yǎng)內(nèi)核進(jìn)行探究活動設(shè)計。

五、從偶然的筆誤中找深度探究活動

英國心理學(xué)家貝恩布里奇說過：“錯誤人皆有之，作為教師不利用是不可原諒的?！苯處熗ㄟ^正確引導(dǎo)，豐富學(xué)生的情感體驗，使筆誤小組更樹立學(xué)習(xí)的信心；巧加點撥，激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行深度探究，使課堂探究活動“更上一層樓”。

三年級上冊《把鹽放到水里》，師生共同探究影響鹽在水中溶解快慢的因素，第一輪實驗得出結(jié)論：與水的溫度有關(guān)，溫度越高，溶解越快。第二輪實驗采用攪拌與不攪拌進(jìn)行對比，得出結(jié)論：與攪拌有關(guān)，攪拌能使溶解加快。但是有一組學(xué)生，參考第一輪實驗結(jié)論寫出的結(jié)論為：與攪拌有關(guān)，攪拌越快，溶解越快。這明顯和實際實驗有所出入，學(xué)生們都把目光聚焦在這個小組的結(jié)論上，如果簡單地讓這個小組修改結(jié)論與大家保持一致，那就只引發(fā)了一次全體關(guān)注的普通糾錯。教師提問，什么叫“攪拌越快”？學(xué)生很容易說出來里面包含有“攪拌得快”和“攪拌得慢”之區(qū)分，加上“不攪拌”，三種情況，和剛才的實驗不相符。如果將這一組筆誤的結(jié)論作為新探究活動的假設(shè)，那這個假設(shè)值不值得探究呢？拋給學(xué)生，學(xué)生說當(dāng)然有用，成立的話我們可以用不同速度的攪拌控制鹽溶解的速度?！拔恼卤咎斐?，妙手偶得之?！鄙燥@深度的探究活動自然而來，為了驗證這一新的假設(shè)，學(xué)生們尤其是筆誤的那一組學(xué)生忙碌地投入到新的探究活動中去了。

教師在精心設(shè)計探究問題時，探究問題可以來自學(xué)生，也可以來自他人，無論問題來自何方，都必須與學(xué)生探究能力的水平相符。此外，教師還要時刻關(guān)注課堂問題的生成狀態(tài)，通過對課堂發(fā)生的問題進(jìn)行現(xiàn)場處理也是一種深度探究的表現(xiàn)。

科學(xué)探究應(yīng)當(dāng)是學(xué)生自主提出猜想與假設(shè)、自行設(shè)計探究方案并付諸行動化的過程。具有深度的探究活動不是憑空產(chǎn)生的，教師在設(shè)計和實施教學(xué)時必須直面學(xué)生的未知，充分調(diào)動學(xué)生的探究熱情，合理利用學(xué)生已有的經(jīng)驗，讓學(xué)生圍繞著問題展開持續(xù)循環(huán)的探究學(xué)習(xí)，唯如此，科學(xué)探究才能真正走向深度化！