基于直觀體驗(yàn)的小學(xué)科學(xué)“真探究”策略

□林曉峰

直觀體驗(yàn)指的是通過對(duì)客觀事物的直接接觸而獲得感性認(rèn)識(shí)，讓客觀事物在大腦中形成最直接、最生動(dòng)的反映。腦科學(xué)研究表明：人在兒童時(shí)期最早發(fā)育的是和語言、感官有關(guān)的區(qū)域，而負(fù)責(zé)邏輯思維的前額皮層則成熟得較晚。因此，利用直觀體驗(yàn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，是開展科學(xué)“真探究”的前提。

一、基礎(chǔ)性直觀體驗(yàn)，提出能理解的問題

科學(xué)探究往往從問題的提出開始。只有那些能引發(fā)學(xué)生思考，且學(xué)生內(nèi)心深處渴望解決的科學(xué)問題，才能引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)探究。換言之，科學(xué)問題一定是基于學(xué)生的不同理解水平提出的。那些基礎(chǔ)性的直觀體驗(yàn)，如推、拉、按等學(xué)生生活中熟悉的體驗(yàn)活動(dòng)，便是引導(dǎo)他們理解問題的有效途徑。

（一）充分體驗(yàn)，建構(gòu)核心概念

科學(xué)概念的建構(gòu)，由于受到客觀條件的限制，往往會(huì)涉及一些看不見、摸不著，或者不易觀察、不易測(cè)量的內(nèi)容。學(xué)生只有通過對(duì)大量感性認(rèn)識(shí)的整理與分析，將其轉(zhuǎn)化為理性的證據(jù)，才能歸納、概括出事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)部聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)概念的建構(gòu)。比如，學(xué)生在初次接觸“力”“能量”等比較抽象、不易解釋的科學(xué)概念時(shí)，無法理解力是物體間的相互作用，能量是物體做功能力的大小。傳統(tǒng)教學(xué)試圖通過車的發(fā)展史讓學(xué)生認(rèn)識(shí)不同的力，通過快速運(yùn)動(dòng)的物體的圖片讓學(xué)生認(rèn)識(shí)能量。這表面上是在聯(lián)系生活實(shí)際喚醒舊知，實(shí)際上用的仍是一些遠(yuǎn)離學(xué)生生活的現(xiàn)象，其本質(zhì)仍是以抽象的現(xiàn)象解釋抽象的概念。事實(shí)上，教師只需帶領(lǐng)學(xué)生開展推一推、拉一拉、敲一敲、彈一彈等直觀體驗(yàn)活動(dòng)，即可充實(shí)學(xué)生對(duì)“力”和“能量”的感性認(rèn)識(shí)。在感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上提出的探究問題顯然更有價(jià)值。

（二）關(guān)鍵體驗(yàn)，擊破探究難點(diǎn)

有時(shí)，探究的難點(diǎn)源于個(gè)人主觀感受的不充分。比如學(xué)生在研究杠桿時(shí)，“省力”一詞是難點(diǎn)。為了加深學(xué)生的理解，教師設(shè)計(jì)了一個(gè)“省力”體驗(yàn)活動(dòng)（如圖1）：先在塑料瓶上放一根筷子，一頭掛有重物，另一頭讓學(xué)生用手指按??；然后移動(dòng)筷子，讓學(xué)生感受手指上力的變化，以簡單按壓的方式建立起“省力”和“不省力”的直觀體驗(yàn)；最后再帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)省力條件進(jìn)行分析和研究。

圖1

基礎(chǔ)性直觀體驗(yàn)活動(dòng)本身難度不大，多是學(xué)生日常生活中熟悉的活動(dòng)，但這些活動(dòng)卻能使學(xué)生充分感知事物，從而擊破探究難點(diǎn)。這些活動(dòng)更強(qiáng)調(diào)主體根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)、理解賦予事物意義，而這種理解往往決定了科學(xué)探究的第一個(gè)環(huán)節(jié)——提出問題的有效性。

二、全過程直觀體驗(yàn)，搜集深層次的證據(jù)

學(xué)生的探究活動(dòng)是對(duì)科學(xué)家研究工作的一種仿真。二者在本質(zhì)上都屬于科學(xué)探究的范疇。但因知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知水平的不同，這種探究活動(dòng)又表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)：（1）學(xué)生的探究活動(dòng)從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，以獲得的相關(guān)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行歸納和推理，形成對(duì)事物或現(xiàn)象特征的認(rèn)知；（2）學(xué)生的科學(xué)探究有著自我中心化的傾向；（3）學(xué)生的科學(xué)探究帶有很強(qiáng)的主觀性。

搜集證據(jù)在科學(xué)探究中的主要作用有兩個(gè)：一是為探究活動(dòng)指明方向，決定科學(xué)探究的內(nèi)容和方法，使探究過程有的放矢；二是為后續(xù)的信息處理、結(jié)論得出提供事實(shí)依據(jù)。因此，證據(jù)本身的真實(shí)性是科學(xué)探究的關(guān)鍵?？茖W(xué)事實(shí)證據(jù)是“人們通過感官獲得，以感覺、知覺、直覺、表象形式描述出來的外在經(jīng)驗(yàn)知識(shí)”。充分的全過程體驗(yàn)有助于學(xué)生在課堂上有效獲取科學(xué)事實(shí)證據(jù)。

以教科版《科學(xué)》四年級(jí)上冊(cè)第二單元中的《食物在口腔里的變化》一課為例，僅通過食物品嘗和角色扮演來讓學(xué)生理解食物在口腔里的變化，只能幫助他們形成一個(gè)基于表面現(xiàn)象的推測(cè)，而對(duì)于食物在口腔里究竟是如何一步一步轉(zhuǎn)變，各個(gè)結(jié)構(gòu)分別起到什么作用，學(xué)生的認(rèn)知是不充分的。此時(shí)，教師應(yīng)給予學(xué)生充足的時(shí)間，讓他們分別咀嚼5下、10下、20下……直至食物即將被吞下。同時(shí)讓他們邊咀嚼，邊觀察食物的具體變化，感受每一次咀嚼具體是哪些結(jié)構(gòu)在起作用。學(xué)生在多感官參與的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)現(xiàn)食物在口腔里的具體變化，以及這種變化在整個(gè)消化過程中所發(fā)揮的作用。

學(xué)生探究活動(dòng)的全過程都在直觀體驗(yàn)中進(jìn)行，所獲得的科學(xué)事實(shí)就是他們的親身體驗(yàn)與感受。這樣的體驗(yàn)和感受真實(shí)且強(qiáng)烈，在這個(gè)過程中搜集的證據(jù)也更有深度、更有層次。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的思考才是真正有價(jià)值，且符合學(xué)生內(nèi)心需求和科學(xué)探究要求的。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要盡可能親身經(jīng)歷全過程，并通過深層次的體驗(yàn)獲取認(rèn)知上的滿足以及內(nèi)心的感悟。

三、開放性直觀體驗(yàn)，激發(fā)有廣度的思維

隨著《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布，科學(xué)思維被提到空前的高度。心理學(xué)研究表明，小學(xué)生的思維主要屬于初步邏輯思維，還帶有具體形象性，并逐步向抽象邏輯思維過渡。因此，如何引導(dǎo)學(xué)生發(fā)生思維的轉(zhuǎn)變就顯得尤為重要。

所謂開放性直觀體驗(yàn)，是指在一個(gè)較容易的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，通過積累直觀體驗(yàn)而點(diǎn)燃更多思維火花的體驗(yàn)性活動(dòng)。思維會(huì)隨著體驗(yàn)發(fā)生改變，學(xué)習(xí)是一個(gè)源于體驗(yàn)，并隨著學(xué)習(xí)者體驗(yàn)的不斷改變，修正所獲得觀念的持續(xù)過程。開放性直觀體驗(yàn)活動(dòng)可以點(diǎn)燃學(xué)生的思維火花。

以教科版《科學(xué)》二年級(jí)下冊(cè)第一單元中的《磁鐵能吸引什么》一課為例。教師設(shè)計(jì)了一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，讓各小組在教室里尋找盡可能多的鐵制品，把它們貼在設(shè)有強(qiáng)磁的黑板上。尋找鐵制品本身沒有多大難度，對(duì)學(xué)生的發(fā)展意義也比較有限。但就是這么一個(gè)開放性活動(dòng)，給了學(xué)生充分感知磁性的機(jī)會(huì)，讓他們?cè)谧杂蓢L試和體驗(yàn)中點(diǎn)燃了不同維度的思維火花。

生1：水筆的頭是鐵制品，筆身不是鐵制的，不能被吸引。

師：這給我們什么啟示？

生1：描述物體的材料時(shí)，我們需要精準(zhǔn)到具體的部分。

生2：我用鑰匙試了一下，發(fā)現(xiàn)鑰匙不能被吸引。

師：這說明什么？

生2：有時(shí)候，光靠感覺去判斷物體的材料是不準(zhǔn)確的，還需要用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

生3：我覺得凳腳也是鐵制的，但不能被吸到黑板上。

生4：我剛剛用手掂過凳子，發(fā)現(xiàn)凳子很重，黑板上的磁鐵磁性不夠。

生5：這說明磁性是有強(qiáng)弱的。

……

體驗(yàn)學(xué)習(xí)是一種強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程的非結(jié)果本位學(xué)習(xí)方式。庫伯認(rèn)為，傳統(tǒng)理性主義教育方法只關(guān)注行為的結(jié)果，與之相比，體驗(yàn)學(xué)習(xí)更加關(guān)注學(xué)習(xí)的過程。開放性直觀體驗(yàn)雖然沒有明確的結(jié)果指向，但對(duì)活動(dòng)過程提出了更高的要求，對(duì)開發(fā)學(xué)生潛能、拓寬學(xué)生的思維廣度具有重要意義。學(xué)生根據(jù)自身能力體驗(yàn)，積累不同的認(rèn)知，在研討中碰撞出不同的思維火花。教師則通過開放性科學(xué)探究，引導(dǎo)學(xué)生從自己積累的感性認(rèn)識(shí)中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)，提高學(xué)生解決新問題的積極性，拓寬學(xué)生思維的廣度。

四、延續(xù)性直觀體驗(yàn)，推動(dòng)基于結(jié)論的探究

課堂結(jié)束≠探究結(jié)束。人類認(rèn)識(shí)自然世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的腳步從未停止，課堂中的科學(xué)探究亦是如此?？茖W(xué)探究沒有終點(diǎn)，本質(zhì)上這是由一個(gè)探究推動(dòng)下一個(gè)探究的不斷延續(xù)的過程。前一個(gè)科學(xué)探究產(chǎn)生的直觀體驗(yàn)，能夠激發(fā)下一個(gè)科學(xué)探究的欲望。

學(xué)生對(duì)自身充分體驗(yàn)過的項(xiàng)目往往帶有強(qiáng)烈的主動(dòng)性和認(rèn)知感受。正是這種主動(dòng)性和認(rèn)知感受給學(xué)生帶來了強(qiáng)大的探究動(dòng)力，使學(xué)生逐步深入思考自己開展的探究項(xiàng)目中的問題，在思維提升、能力發(fā)展、情感培養(yǎng)方面也變得更加主動(dòng)積極。

以教科版《科學(xué)》三年級(jí)上冊(cè)第二單元中的《一袋空氣的質(zhì)量是多少》一課為例。教師引導(dǎo)學(xué)生利用改良后的可樂瓶收集空氣，經(jīng)準(zhǔn)確測(cè)量得知，一袋空氣的質(zhì)量相當(dāng)于25顆綠豆、15根回形針、175粒米粒的質(zhì)量。這一探究結(jié)論事實(shí)上推動(dòng)了下一個(gè)探究活動(dòng)的開始。此時(shí)，教師只要再讓學(xué)生把質(zhì)量相同的空氣、綠豆、回形針、米粒放在一起掂一掂、比一比，學(xué)生借助直觀的感受、體驗(yàn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)：相同質(zhì)量的物質(zhì)，空氣掂起來明顯感覺更輕；空氣的體積明顯要比其他三者大很多。這樣，學(xué)生的思考就將從“空氣質(zhì)量”的探究逐步延伸到對(duì)“空氣密度”的探究。當(dāng)然，“密度”的探究不是本課的學(xué)習(xí)范圍，可以留到課后或是下一堂課。到時(shí)，學(xué)生再帶著這個(gè)延續(xù)性直觀體驗(yàn)去思考“為什么上一節(jié)課我們會(huì)覺得空氣沒有質(zhì)量”，課堂學(xué)習(xí)不斷向科學(xué)本質(zhì)推進(jìn)。

延續(xù)性直觀體驗(yàn)既是對(duì)前一個(gè)科學(xué)探究結(jié)論的有效總結(jié)，也是提出下一個(gè)科學(xué)探究問題的感性基礎(chǔ)。前一個(gè)探究的結(jié)論即下一個(gè)探究的起點(diǎn)。

“走向探究的科學(xué)課”是科學(xué)教師追求的目標(biāo)和前進(jìn)的方向。直觀體驗(yàn)是學(xué)生把握自然規(guī)律、獲取科學(xué)信息的一種動(dòng)態(tài)化的感性認(rèn)知活動(dòng)。它可以發(fā)生在探究前的問題提出階段、探究過程的證據(jù)搜集階段、研討時(shí)的思維碰撞階段和得出結(jié)論后的探究延伸階段。總之，直觀體驗(yàn)可以貫穿科學(xué)探究的全過程，是開展科學(xué)“真探究”的基礎(chǔ)。