探究性實驗讓學(xué)生的思維深度參與

張慰徛

〔摘? ? 要〕? 思維的深度參與是課堂參與的最高境界?？茖W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，為了努力達(dá)到這種教學(xué)境界，作為小學(xué)科學(xué)教師，應(yīng)該圍繞教學(xué)核心，確定課堂的生長點，創(chuàng)設(shè)探究性實驗教學(xué)情境，引發(fā)學(xué)生深度思考，從而提升學(xué)生的參與度和思維品質(zhì)。本文試從多一點開放、多一點比較、多一點拓展、多一點合作這四個方面，舉例說明如何利用探究性實驗激發(fā)學(xué)生思維的深度參與真正發(fā)生。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；探究性實驗；思維深度參與

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 03? ? 010-012

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心?？茖W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，教師在課堂上要重視實驗教學(xué)，努力創(chuàng)設(shè)適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供充分的科學(xué)探究機會，引導(dǎo)學(xué)生在探究性實驗中積極參與、深度思維，由此更深層次地感悟科學(xué)探究的奧秘。思維的深度參與是課堂參與的最高境界。探究性實驗，是指在實驗結(jié)果未知的情況下，學(xué)生通過自己探索、分析、研究、實驗得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動。在小學(xué)科學(xué)課堂上，教師如何使設(shè)計的實驗活動更具探究性，更能促進(jìn)學(xué)生的思維和實踐能力？筆者覺得不妨做以下嘗試。

一、多一點開放

課堂上，我們習(xí)慣于環(huán)環(huán)相扣式的線性教學(xué)方式：探究教學(xué)環(huán)節(jié)銜接流暢，師生問答順滑，看似一蹴而就水到渠成，但思維參與其實很淺。

三年級下冊教材《使沉在水里的物體浮上來》一課，為了得出“浮上來”這一學(xué)習(xí)結(jié)果，便是如此安排探究實驗的：用橡皮泥和鋁箔做小船來證明“改變物體形狀”的方法可以；用吸管、木塊、泡沫塑料做成一定形狀承載重物來證明“借助漂浮物”的方法可以；用小潛艇排水來證明“改變自身重量”的方法可以；用水、鹽、雞蛋或土豆來證明“水里加鹽”的方法可以。

如果教師將已有材料的使用局限在某個狹隘的探究視角之內(nèi)，學(xué)生帶著教師既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)使用既定的材料，身份只是一名材料操作員，而不是探究者，那材料的使用價值也是低下的，學(xué)生的思維受盡拘束。只有教師引導(dǎo)學(xué)生開放地使用材料，才能引發(fā)學(xué)生思維的深度參與。于是年輕的執(zhí)教教師聽從筆者的建議，將所有材料一股腦兒交給學(xué)生，讓學(xué)生自由探究如何使沉在水下的物體浮起來。探究活動進(jìn)行到一半時，教師讓大家說說自己的發(fā)現(xiàn)。

“我把土豆中間挖掉一大塊，土豆果然就浮起來了，我認(rèn)為這是讓土豆變輕了，土豆就浮起來了！”

“我們組把土豆一切為二，土豆也變輕了，可是半個土豆還是浮不起來?！?/p>

“一組挖，一組切，確實都改變了土豆本身的重量，沉浮現(xiàn)象卻不同，如何解釋呢？”教師巧妙點撥。

“可能挖的組挖得多，切的組切得少。我們組用加鹽的方法，也不是加了一點點鹽土豆就浮起來的，也和加鹽的多少有關(guān)系，所以我想土豆也要減輕到一定重量才能浮起來?！?/p>

“那你們組加了多少鹽，土豆才浮起來的呢？”

“我們忘記統(tǒng)計了……馬上我們重新做一下，做完告訴你們加了幾勺鹽土豆才浮起來了。不過，土豆能浮起來，橡皮泥和鋁箔卻動也不動。”

“我們組把土豆切成一大塊和一小塊，都放進(jìn)水里，可是都沉下去了，后來我們往水里慢慢加鹽，結(jié)果大小兩塊土豆同時浮起來了，好奇怪！”

“我們組讓橡皮泥、鋁箔紙、雞蛋都浮起來了，我們把它們放在泡沫塑料上，雞蛋比較麻煩，它會滾，站也站不住，后來張同學(xué)想了個好辦法，他將吸管做成一個小圈圈當(dāng)作雞蛋的椅子，雞蛋就穩(wěn)穩(wěn)地站在泡沫塑料上浮起來了?！?/p>

“還可以用透明膠帶里的塑料圈當(dāng)雞蛋的椅子！”另外一位學(xué)生受到啟發(fā)脫口而出。

學(xué)生使用的方法竟然比教科書還要復(fù)雜得多！在用好材料的基礎(chǔ)上，學(xué)生思維的深度參與真正發(fā)生了：他們不光得出了“水里加鹽的方法可以使沉下去的物體浮起來”等預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果，更清楚地知道這一條并非適用于所有實驗材料，如橡皮泥、鋁箔，產(chǎn)生了初步的密度概念；他們在其他學(xué)生發(fā)問和自身探究的雙重需求下，確定了下一步探究的方向和目標(biāo)，比如確定加鹽的量，比如驗證其他組奇妙的發(fā)現(xiàn)；他們在探究活動中，學(xué)會了靈活巧妙利用材料解決實際問題……思維深度由此體現(xiàn)。

葉瀾教授曾說：課堂應(yīng)是向未知方向挺進(jìn)的旅程，隨時都有可能發(fā)現(xiàn)意外的通道和美麗的圖景，而不是一切都必須遵循固定線路而沒有激情的行程。課堂教學(xué)的變化是未知的，教師不光應(yīng)該根據(jù)探究活動的不同特點用好材料，更應(yīng)該開放地利用材料主動設(shè)計教學(xué)，給學(xué)生帶來未知與意外，留下多一點的不確定性因素，給予學(xué)生更多思維的空間，使學(xué)生摩擦出更多的思維火花，給教學(xué)探究活動以更大的包容度和自由度。

二、多一點比較

俄國教育家烏申斯基說過：比較是一切理解和思維的基礎(chǔ)，我們正是通過比較來理解新世界上的一切。不管是自覺還是不自覺，只要處于思考狀態(tài)，都會與比較有緣。在科學(xué)教學(xué)中，比較也是普遍存在的：相似可以比較；差別可以比較；矛盾可以比較；聯(lián)系可以比較；變化可以比較……我們要善于發(fā)現(xiàn)并抓住實驗過程中的比較，甚至在條件適合的情況下，人為地創(chuàng)造比較，以便提煉出引發(fā)學(xué)生思考的問題。

三年級下冊《觀察》一課，筆者最終選定小青橘替代茶葉作為綜合觀察活動的主要實驗材料。小青橘在本地區(qū)不被學(xué)生熟悉，外形又類似普通橘子，學(xué)生應(yīng)該很容易就會將兩者主動進(jìn)行比較，實現(xiàn)思維的深度參與。現(xiàn)摘錄部分課堂實錄，希望取得拋磚引玉的效果。

師：你觀察得真仔細(xì)！我們還能觀察些什么呢？觀察它的表面特征就夠了嗎？

生：剝開來，嘗一嘗！

師：有道理。剝開后會有什么發(fā)現(xiàn)呢？

生：我吃的橘子都是金黃色的，味道甜甜的，有點酸，這個青橘看起來還沒長大，應(yīng)該是酸酸的。

師：哦，剝開來里面有果肉。那果肉是怎么樣的呢？

生：可能跟我們平時吃的橘子一樣，里面是一瓣一瓣的。

師：那你覺得會有幾瓣？

生：五瓣吧，因為它很小，所以應(yīng)該沒有多少瓣。

生：果肉表面應(yīng)該有一條一條白色的東西。

生：里面還有種子。

師：你覺得種子會有多大？

生：很小很小，還沒有長大呢！

生：應(yīng)該沒有種子，它自己還是橘子寶寶呢。

師：很小很小的話，可能你觀察起來就沒有那么容易了，給你一個好東西，能幫助你觀察得更清楚……

生：放大鏡！

師：真厲害，連“秘密武器”都知道了！你需要嗎？

生：要！

師：還有沒有其他學(xué)生需要這個“武器”？你為什么要放大鏡？

生：我還可以用放大鏡觀察小青橘的表皮。（橘汁水等）

（教師調(diào)動學(xué)生積極性，給提出觀察方向的小組分發(fā)放大鏡）

師：那么大家剝開小青橘，看看到底是不是像你們猜的一樣吧！

（學(xué)生剝青橘并觀察，教師巡視）

師：來，說說你們又觀察到了什么？

生：很難剝，跟我們平時吃的橘子皮不一樣。

師：真的嗎？有什么不一樣？

生：這個皮很薄。

生：剝的時候聞到了一股酸味，太酸了！

師：我也聞到嘍！

生：有白色的筋，但是很少！

生：果肉是綠色的！

生：有籽。

生：籽很大，很多。和我之前想的完全不一樣，小青橘有大籽！

師：我也看到了，這么小的橘子居然能結(jié)出這么大的籽呀！

生：可能它天生個頭小，是橘子中的侏儒。

……

這些帶有比較色彩的探索性問題的設(shè)計，都是為了讓學(xué)生在已有認(rèn)知的基礎(chǔ)之上觀察新事物，制造沖突與矛盾，發(fā)展學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生全面深入地了解被觀察物體，多方向、多角度地思考問題，以突破已有的認(rèn)知。

三、多一點拓展

如果我們的設(shè)計思路、教學(xué)方式、探究內(nèi)容等形成定勢的話，學(xué)生會產(chǎn)生疲倦感，思維的深度發(fā)生自然成為水中月、鏡中花了。我們應(yīng)該根據(jù)教材特點，拓展一些材料簡單又有趣的動手實驗，喚起學(xué)生探究興趣和探究期待，從而使深度思維成為可能。

江蘇省特級教師許春良給三年級下冊教材《使沉在水里的物體浮上來》一課添加了“浮沉子魔術(shù)”導(dǎo)入環(huán)節(jié)。但浮沉子的作用并不單單是在導(dǎo)入環(huán)節(jié)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而更為重要的是提供了促使學(xué)生思維深度發(fā)展的方向。無論是“借助漂浮物”“改變自身重量”還是“水里加鹽”的方法讓沉下去的物體浮起來，都有一個“度”的問題，學(xué)生在課堂上已經(jīng)初步感受到了這個“度”的存在：漂浮物只能承載一定重量的物體浮起來；自身重量減輕到一定程度才能浮起來；加鹽到一定的量才能使土豆或雞蛋浮起來。經(jīng)歷了這一番初步感知，再來親手制作浮沉子，解讀浮沉子的奧秘。這肉眼難以覺察的細(xì)微改變，需要學(xué)生親手調(diào)整浮沉子的重量，一次次嘗試驗證之后，思維的深度必然水到渠成。

四、多一點合作

合作不是一個選項，而是取得成功的必要條件。探究性實驗相比于驗證性實驗，對于小學(xué)生個體來說有一定的難度，所以其本身自帶合作的屬性，思維的深度參與在群體中才能得以充分挖掘。

合作可以帶來多元思維，每個人都有不同的經(jīng)驗、知識和觀點，通過合作，可以讓不同思維碰撞融合，從而產(chǎn)生更多創(chuàng)新和有價值的想法，開闊了視野，拓展思維的邊界；合作可以互相啟發(fā)思維，在分享自己的思考過程、思路和解決問題方法的同時，相互激發(fā)新的思考方向，擴(kuò)展自己的思維方式和思考模式，提升自己的思維能力；合作可以促進(jìn)批判性思維，小組成員間相互挑戰(zhàn)和質(zhì)疑，可以減少個人思維盲區(qū)，發(fā)現(xiàn)問題的不足和局限性，并為問題提供更深入的洞察和解決方案，從而加深對問題的理解和思考。

探究性實驗項目誰來設(shè)計？團(tuán)隊合作所帶來的結(jié)果，超過了每個個體的努力之和。充分合作挖掘每個個體的差異與能力就能推動探究性實驗的延展與創(chuàng)新。在四年級“冷和熱”單元“探究一杯熱水在變涼過程中水溫是怎樣變化的”活動中，學(xué)生對于“假如繼續(xù)觀測下去，水溫會怎樣變化？”有了自己的疑惑，部分學(xué)生認(rèn)為，在同一室溫下水的溫度總是低于空氣溫度的。這個問題在五年級“熱傳遞”單元中也有顯現(xiàn)，部分學(xué)生認(rèn)為，室內(nèi)的鐵片等金屬溫度會低于室溫，這為打開后續(xù)的探究鋪設(shè)了坦途；部分學(xué)生對概念文字的深度理解也能將探究性實驗往深里挖掘，如對于“絕大多數(shù)物體受熱時體積會增大，遇冷時體積會縮小……”，就有學(xué)生揪住了“絕大多數(shù)”，又引發(fā)了一次深入探究。

例證是不能窮盡的，也無須窮盡。登山則情滿于山，觀海則意溢于海。我們唯有潛心鉆研教材與學(xué)生，充分利用實驗材料，激勵學(xué)生積極主動地探索和發(fā)現(xiàn)，努力讓思維的深度參與在探究性實驗中真正發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]喻伯軍.《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》課例式解讀[M].北京：教育科學(xué)出版社，2022.