進階式探究實踐活動“種子發(fā)芽實驗”的設計與實施

周文翠

〔摘? ? 要〕? 2022年版《義務教育科學課程標準》總目標指出，科學課程旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，主要是指學生在學習過程中逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。因此，知識灌輸式的小學科學教學模式亟待改變。筆者以“種子發(fā)芽實驗”為例，通過創(chuàng)設真實的問題情境，以問題驅(qū)動實踐活動，引導學生自主設計并開展深層次的進階式科學探究實踐活動，以在探究式實踐活動中提高學生的科學核心素養(yǎng)。

〔關鍵詞〕? 小學科學；核心素養(yǎng)；進階式探究實踐活動

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 15? ? 040-042

基于我國義務教育科學教育現(xiàn)狀，2022年版《義務教育科學課程標準》提煉了包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任四個方面在內(nèi)的核心素養(yǎng)發(fā)展要求。特別是將科學探究修改為探究實踐，在原有的基礎上突出了技術與工程實踐，旨在引導學生通過實踐培養(yǎng)學習興趣、科學思維和探究實踐能力以及解決實際生活中問題的能力。然而，如何讓探究式實踐活動在實際教學過程中高效落地仍不清晰，“我說你做”模式仍普遍存在。針對這一情況，筆者以“種子發(fā)芽實驗”為例，提出進階式探究實踐活動支架，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。

一、問題聚焦求真實，融會科學知識

由于生活經(jīng)驗有限，小學生的認知存在一定局限性，脫離學生的問題難以引起學生共情，因此創(chuàng)設真實的貼近學生的問題情境尤為重要。它可以起到在課堂初期快速引導學生進入課堂狀態(tài)的作用，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，啟發(fā)學生開展深層次的科學探究。本探究實踐活動從學生身邊的動植物入手，融入已有的科學知識和生活經(jīng)驗創(chuàng)設真實問題情境，以問題鏈來驅(qū)動探究實踐活動的開展。學生在對問題進行分析和解決的過程中，促進知識的遷移。接下來，筆者將以“種子發(fā)芽實驗”為例進行闡述。

情境：學校操場東南角，一棵與學校同齡的雪松枯萎了。在教師的引導下，全校師生展開了一場紀念雪松的項目式活動。每位學生以圖畫、詩歌、拓印、制作標本等形式積極參與其中，并在周一的升旗儀式上參加了雪松的告別儀式，種下“新希望”。

觀察發(fā)現(xiàn)：在周一的升旗儀式上，全校一起帶著遺憾送別了我們的老朋友雪松，有沒有學生觀察到除了這棵雪松之外其他植物現(xiàn)在的狀態(tài)？通過人人共同參與的全校性的真實活動情景，引導學生觀察周圍生存植物的狀態(tài)，繼而發(fā)現(xiàn)有些植物郁郁蔥蔥、生機勃勃，有些植物卻已經(jīng)死亡。

思考成因：為什么有些植物可以生存得很好，而有些植物就死亡了呢？通過觀察到的現(xiàn)象引導學生初步了解植物的生存離不開周圍的環(huán)境，只有當環(huán)境滿足植物的需要時，它們才能生存下來。

聯(lián)想推理：通過剛才的討論，我們知道了植物的生存需要滿足一定的條件。請參考我們種植鳳仙花的經(jīng)驗以及掌握的科學知識，推理一下植物生存所需要的條件一般都有哪些？學生推理：光照、水分、適宜的溫度、土壤、養(yǎng)料、空氣等。

科學選擇：你打算選擇哪種植物進行驗證呢？并說明理由。引發(fā)學生深度思維，討論總結出選擇對象應具備的特征：生長周期短、成活率較高、有一定的種植經(jīng)驗等。經(jīng)過多方面綜合考慮，學生選擇一年級做過的綠豆種子發(fā)芽實驗。

方案設計：你打算如何設計實驗方案進行驗證？引導學生在探究式實踐活動前先養(yǎng)成設計方案的良好習慣，為接下來的活動做鋪墊。

二、方案設計符特點，培養(yǎng)科學思維

作為探究實踐活動支架的重要組成部分，方案的設計權需由教師交還給學生，真正做到讓學生成為實踐活動的策劃人。只有這樣才能設計出符合學生認知特點的可行性方案，同時實現(xiàn)培養(yǎng)學生的科學思維、提升學生的科學素養(yǎng)的目標。因此筆者增加了引導學生自己設計活動設計單這一環(huán)節(jié)。接下來，筆者以“種子發(fā)芽實驗”這一實踐活動為例，進一步進行闡述。

在之前的科學學習過程中，以“植物的生長變化”為代表，學生已經(jīng)經(jīng)歷了觀察種子結構、種植鳳仙花活動，對于種子的萌發(fā)已有一定的了解，但沒有進行深層次的系統(tǒng)思考與研究。在此背景下，本探究實踐活動引導學生基于自己已有的認知，經(jīng)歷提出問題、做出預測、控制實驗條件、設計實驗、開展探究、觀察記錄等一系列的研究過程，并明確該研究過程重要的一環(huán)為控制變量實驗（對比試驗），所以本活動的方案設計還承載著引導學生進一步學習對比實驗的設計任務。因此本活動方案以設計對比實驗為主線，通過三個任務完成。

任務一：請以探究小組為單位，選擇你們感興趣的一個條件，初步討論、設計活動方案，并標注出活動過程中需要重點注意的事項，6分鐘后各小組根據(jù)自己選擇的探究條件進行初次展示。本任務旨在引導學生思考一份完整的活動設計單應該包含哪些主要部分。學生根據(jù)以往經(jīng)驗，研究的問題、我們的預測、相同條件、不同條件、實驗過程基本上都可以設計到，而實驗現(xiàn)象記錄方式的設計及本活動的注意事項很少有小組考慮在內(nèi)。因此，教師在此基礎上布置了任務二。

任務二：根據(jù)各小組初次展示的活動方案，全班進行分析討論，指出各小組方案中存在的不足及解決方法，總結出本探究式實踐活動設計單所必須包含的板塊，并及時發(fā)現(xiàn)設計過程中的注意事項及重難點，從而共同總結出設計方案。原有教材根據(jù)小組討論確定的研究方案直接寫出實驗計劃并進行實驗操作，筆者認為，小組討論后研究方案依然存在研究內(nèi)容不完整、注意事項不明確、小組內(nèi)較弱成員對活動不理解等問題。例如小組原有的實驗方案中，每組只選了一粒綠豆種子。為了解決上述問題，筆者在原有教材環(huán)節(jié)基礎上增加了任務二，旨在通過全班分析討論，集思廣益，在給其他小組提出建議或者聽到其他小組的建議的同時，完善自己的設計方案，且在過程中引發(fā)學生思考，調(diào)動了學生的積極性，培養(yǎng)了科學思維。

任務三：各小組根據(jù)大家總結出的任務單，分工合作，明確各組員的任務，有序展開探究實踐活動。

三、探究實踐要較真，提高科學能力

根據(jù)各小組選擇的探究條件和全班課上討論制定的最終項目設計單，進行探究實踐活動。實踐發(fā)現(xiàn)，本探究活動主要有三個難點：一是在于活動周期較長，需要學生每天堅持觀察并及時記錄下活動過程中種子發(fā)芽的情況；二是在設計對比實驗時，大家都能意識到要遵循控制變量原則，但在實際探究過程中，容易出現(xiàn)由于考慮不夠全面而導致改變的量有多個的情況，使實驗結論出現(xiàn)偏差；三是當實驗現(xiàn)象與自己預測不一致時，要有“較真”意識，小組內(nèi)討論該現(xiàn)象的發(fā)生究竟是正常的實驗現(xiàn)象還是由于小組某些方面不足而人為導致的這一意識較為薄弱。綜上所述，筆者提出探究實踐要“較真”這一理念：堅持觀察現(xiàn)象要“較真”、探究細節(jié)要“較真”、得出結論要“較真”。從而在探究實踐中提高學生的科學能力。接下來，筆者以兩個選擇“光照”這一條件的小組為例進行說明。

對比兩個小組完成的活動設計單，可以發(fā)現(xiàn)設計單的前半部分都一樣，包括提出的問題、做出的預測、相同條件和不同條件，甚至填寫的實驗過程也幾乎一樣，但實驗結論卻不相同。

準備實驗材料和工具：兩個相同的容器、完整飽滿的綠豆種子若干、水、紙巾。A組還用到了黑色卡紙和兩個相同的透明塑料碗，B組則選擇了一個容器加蓋子，另外一個去掉蓋子。

按照活動計劃單進行對比試驗：在兩個相同的容器中平鋪上一層紙巾，在紙巾上各放8粒經(jīng)過仔細挑選的飽滿的綠豆種子，然后噴上適量的水，使種子保持相同的濕潤狀態(tài)。A組各蓋兩個相同的塑料碗，其中對照組的塑料碗覆蓋一層黑色卡紙，使其處于無光照狀態(tài)，實驗組處于有光照狀態(tài)；B組則選擇用對照組加蓋子、實驗組不加蓋子的方法，使其一個處于光照環(huán)境，一個處于黑暗環(huán)境。

每天堅持觀察并記錄兩組綠豆種子的萌發(fā)情況，可拍照作為后續(xù)匯報例證。

根據(jù)小組的種子萌發(fā)情況，小組成員討論并得出實驗結論：A組實驗組與對照組種子全部萌發(fā)，因此A組成員認為，光照不是種子萌發(fā)所必需的條件；B組實驗截止時，無陽光組種子全部萌發(fā)，有陽光組僅一粒種子萌發(fā)，因此B組成員認為有陽光的種子萌發(fā)偏慢，無陽光環(huán)境下的種子萌發(fā)更快，得出“陽光會減慢綠豆種子萌發(fā)”的結論。

通過對比，發(fā)現(xiàn)A小組無論是在堅持觀察現(xiàn)象（每天都有拍照記錄），還是探究細節(jié)方面，都做到了“較真”（即使實驗組是有光照的環(huán)境，為了保證其他條件相同也要加蓋一個透明塑料碗，而不是像B組一樣無蓋），所以得出了相對更為科學的探究結論。

四、交流展示有增量，掌握科學方法

作為探究實踐活動中的重要一環(huán)，筆者一直認為，交流展示環(huán)節(jié)不僅僅是把自己的探究過程及結論分享給大家，更重要的是在此環(huán)節(jié)中能獲得增量，掌握科學方法。

善于發(fā)現(xiàn)與自己探究條件相同小組的閃光點，并能將其運用在以后的實踐活動中；同時對于與自己探究實踐條件不同小組的展示要認真傾聽、思考和分析，內(nèi)化為自己的經(jīng)驗和認知。

培養(yǎng)科學辯證思維，善于思考，勇于質(zhì)疑。以探究“光照”這一條件的兩個小組為例，兩個不同的實驗結論在展示匯報的課堂上引起了全班激烈的討論：為什么結論會不一樣呢？哪里出現(xiàn)了問題？經(jīng)過思考討論，有小組質(zhì)疑：B組一個蓋蓋子，一個不蓋蓋子，會導致除了光照條件不一樣之外，溫度也會有一定的差異。雖然是放置在同一個地方，但蓋蓋子的碗會比沒有蓋子的溫度略高，導致種子萌發(fā)得更快，從而導致B組的實驗結論出現(xiàn)偏差。

培養(yǎng)學生自信的精神風貌，敢于直面質(zhì)疑的能力。自信的精神風貌和直面質(zhì)疑的能力是學生成長過程中不可或缺的一部分，上臺展示、交流答疑的過程很好地培養(yǎng)了學生這方面的能力。學生在獲得自我認同感的同時，也提高了對科學的興趣。

過程與表現(xiàn)性活動評價量表引導學生關注實踐探究活動的多個維度。在實踐活動前給學生提供活動評價量表，包含過程性評價和表現(xiàn)性評價。項目設計單、分工合作、實踐探究作為過程性評價，指向?qū)W習目標，展示匯報和附加作為表現(xiàn)性評價，指向成果和展示，引導學生在整個探究實踐活動中關注多個維度。

五、成果研討促成長，樹立科學態(tài)度

各小組交流匯報結束后，根據(jù)各組的實驗數(shù)據(jù)，在課堂上進行整理匯總，并對結論有異議的小組再次進行分析總結，從而得出種子發(fā)芽實驗數(shù)據(jù)匯總表。通過數(shù)據(jù)匯總表可以看出，全班共20個小組數(shù)據(jù)（有小組探究了多個條件），除了有3個小組實驗結論稍有誤差之外，其他小組均得出了科學的實驗結論：溫度、水分和空氣是綠豆種子萌發(fā)的必需條件，土壤和光照是非必需條件。學生在探究實踐活動中認識到植物生長需要一定的環(huán)境，從而形成保護環(huán)境的科學態(tài)度。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]義務教育科學課程標準修訂組.義務教育科學課程標準（2022年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2022.