小學(xué)科學(xué)探究實踐活動的內(nèi)容解析和教學(xué)實施

摘 要：《小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)基本目錄》中的探究實踐活動是學(xué)生開展科學(xué)學(xué)習(xí)的重要活動載體，活動的有效開展不僅可以使學(xué)生深刻理解科學(xué)概念和原理，形成科學(xué)觀念，發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度，更能夠有效提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，對于落實課標(biāo)要求具有重要作用。文中對《基本目錄》中探究實踐活動的定義和重要價值進行論述，對科學(xué)探究和工程實踐活動類型進行解析，同時提出探究實踐活動實施的前提條件、基本原則和主要模式，期望對教師的教學(xué)有所幫助。

關(guān)鍵詞：探究實踐；探究實踐活動；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)識碼：A

“學(xué)生必做探究實踐活動”是《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（ 2022年版）》（以下簡稱“《標(biāo)準(zhǔn)》”）新增加的內(nèi)容，是科學(xué)課教學(xué)實施過程中的重要內(nèi)容之一。這些必做探究實踐活動，是一組“保底”的科學(xué)探究活動和工程實踐活動，是學(xué)習(xí)過程中學(xué)生必須親身經(jīng)歷和掌握的內(nèi)容，是科學(xué)課程學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要內(nèi)容載體。

基于此，在教育部基礎(chǔ)教育司指導(dǎo)下，教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心（中央電化教育館）組織專家團隊，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求，進一步系統(tǒng)梳理、精心打磨，研制了《小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)基本目錄》（以下簡稱“《基本目錄》”）?！痘灸夸洝分刑骄繉嵺`活動的有效開展，對提高學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)、保障科學(xué)課程的育人質(zhì)量有重要作用。文章將《基本目錄》中的探究實踐活動的定義和意義進行概述、科學(xué)探究和工程實踐活動類型進行解析，并提出探究實踐活動設(shè)計和實施的建議，期望對教師的教學(xué)有所幫助。

一、探究實踐活動的定義和重要價值

《基本目錄》的探究實踐活動，圍繞《標(biāo)準(zhǔn)》中13個核心概念及其內(nèi)容要求，提出了117個基本實驗活動內(nèi)容，分別安排在1～2年級、3～4年級、5～6年級三個學(xué)段。其中，78個活動為《標(biāo)準(zhǔn)》附錄提出的學(xué)生必做探究實踐活動，同時還增加了39個探究實踐活動。這些探究實踐活動對發(fā)展核心素養(yǎng)起著非常重要的作用[1]。

（一）探究實踐活動的內(nèi)涵

（1）科學(xué)探究和技術(shù)與工程實踐是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要方式

《標(biāo)準(zhǔn)》提出探究實踐是學(xué)生在了解和探索自然，獲得科學(xué)知識，解決科學(xué)問題、技術(shù)與工程問題過程中的重要能力[2]。《標(biāo)準(zhǔn)》首次提出探究實踐，是為了突出科學(xué)課程的實踐性，凸顯技術(shù)與工程的育人價值；同時，為了反映科學(xué)課程在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的作用，還增加了學(xué)習(xí)能力。作為一種能力，探究、實踐和學(xué)習(xí)都屬于核心素養(yǎng)。作為形成素養(yǎng)的過程，探究、實踐和學(xué)習(xí)都屬于學(xué)習(xí)方式的范疇。

其中，科學(xué)探究是人們用來探索和理解自然界，獲取科學(xué)知識的主要方式，它主要涉及提出科學(xué)問題、形成猜想和假設(shè)、收集和處理信息、根據(jù)證據(jù)得出結(jié)論并進行解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進行交流、評估和反思。以證據(jù)為基礎(chǔ)，運用各種信息分析和邏輯推理得出結(jié)論，公開研究結(jié)果，接受質(zhì)疑，不斷更新和深入，是科學(xué)探究的主要特點。技術(shù)與工程實踐主要涉及三個方面：構(gòu)思與設(shè)計、操作與實現(xiàn)、驗證與優(yōu)化。在構(gòu)思與設(shè)計階段，需要提出創(chuàng)新的解決方案，根據(jù)科學(xué)原理和限制條件進行篩選。操作與實現(xiàn)階段涉及使用工具和材料進行加工制作，并根據(jù)實際效果進行修改。驗證與優(yōu)化階段則需要利用自制的簡單裝置或?qū)嵨锬Ｐ蛠眚炞C或展示某些原理、現(xiàn)象或設(shè)想。把握工程原理、利用數(shù)學(xué)模型和現(xiàn)有技術(shù)滿足特定需求是工程實踐的主要特點。

（2）探究實踐活動是習(xí)得科學(xué)學(xué)習(xí)方式的重要載體

《基本目錄》中的基本實驗活動就是一系列學(xué)生需要經(jīng)歷的探究實踐活動，在具體的觀察、實驗探究、測量、項目開展、工程實踐等活動中，經(jīng)歷科學(xué)探究和技術(shù)與工程實踐的學(xué)習(xí)過程，探究自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象，解決實際問題，從而發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，是習(xí)得科學(xué)學(xué)習(xí)方式的重要載體。對小學(xué)生而言，不論科學(xué)探究學(xué)習(xí)還是技術(shù)與工程實踐學(xué)習(xí)都需要從問題出發(fā)，通過動手動腦進行問題解決。

（二）探究實踐活動的重要價值

探究實踐活動在發(fā)展核心素養(yǎng)方面承擔(dān)著重要的作用?！稑?biāo)準(zhǔn)》將核心素養(yǎng)發(fā)展要求歸納為科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任四方面。這四個方面相互關(guān)聯(lián)，共同推動核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（1）探究實踐活動幫助學(xué)生形成和發(fā)展科學(xué)觀念

科學(xué)觀念是對于自然界和人類社會的認(rèn)知和理解，包括對科學(xué)概念、規(guī)律、原理的理解，對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，還包括在解釋自然現(xiàn)象、解決實際問題中應(yīng)用科學(xué)觀念的能力。它為探究實踐提供了框架和指導(dǎo)思想，使探究實踐活動能夠有目的、有計劃地展開。而探究實踐活動的開展則為科學(xué)觀念的形成提供了重要途徑，通過探究實踐驗證觀念的科學(xué)性和正確性，觀念指導(dǎo)實踐，實踐修正觀念。

（2）探究實踐活動幫助學(xué)生完善和提升科學(xué)思維

科學(xué)思維強調(diào)推理論證、模型建構(gòu)和質(zhì)疑創(chuàng)新的思考方式，通過運用科學(xué)思維方式，學(xué)生能夠更加清晰地理解問題本質(zhì)，構(gòu)建合理的假設(shè)，設(shè)計有效的實驗方案，并準(zhǔn)確地分析結(jié)果。探究實踐活動是科學(xué)思考的重要載體，也是驗證科學(xué)思維的載體，可以使學(xué)生了解假設(shè)的可行性和有效性，檢驗實驗設(shè)計的正確性，結(jié)果和數(shù)據(jù)可以作為直接證據(jù)用以完善和提升科學(xué)思維。

（3）探究實踐活動檢驗和培養(yǎng)學(xué)生的態(tài)度責(zé)任

態(tài)度責(zé)任是在認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)及規(guī)律，理解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間關(guān)系的基礎(chǔ)上形成的。只有秉持著科學(xué)的態(tài)度和承擔(dān)起相應(yīng)的責(zé)任，才能夠確保探究和實踐的準(zhǔn)確性和可靠性。而探究實踐活動正是檢驗、培養(yǎng)態(tài)度責(zé)任的重要載體。

綜上，探究實踐活動貫穿在學(xué)習(xí)科學(xué)知識、解決科學(xué)問題、開展工程與技術(shù)應(yīng)用的各個環(huán)節(jié)。通過探究實踐活動，不僅可以使學(xué)生深刻理解科學(xué)概念和原理，形成科學(xué)觀念，發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度，更能夠有效提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、勞動觀念、藝術(shù)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)和運用科學(xué)語言與他人交流和溝通的能力等，對于實現(xiàn)立德樹人根本任務(wù)具有重要的價值。

二、探究實踐活動類型解析

《基本目錄》的探究實踐活動類型，涵蓋了觀察、制作、測量、體驗、調(diào)查、讀圖識圖、模擬實驗、種植養(yǎng)殖、模型制作、觀測、實驗探究、項目研究、工程實踐等。依托不同類型的活動，使學(xué)生體會到解決不同問題，可以采用不同的方法，并逐漸掌握科學(xué)探究和技術(shù)與工程實踐的一般程序，提高問題解決能力[3]。對《基本目錄》中不同類型的活動解析如下。

（一）探究實踐活動主要類型分析

（1）觀察活動

觀察活動是小學(xué)階段最常見的一種學(xué)習(xí)活動，是自然狀態(tài)下，針對事物和現(xiàn)象，組織學(xué)生進行有目的、有計劃地感知和描述事物和現(xiàn)象的一類活動。主要以觀察身邊的常見事物及其運動和變化為主。例如，1 ～ 2年級運用感官對事物的外部特征進行觀察和描述；3 ～ 4年級利用簡單的工具對常見事物的物理特性進行觀察和描述；5～6年級進一步觀察常見物質(zhì)的物理特性、觀察生活中物質(zhì)的變化現(xiàn)象。

（2）測量活動

測量活動是觀察、實驗和科學(xué)探究活動的必要組成部分，指利用工具獲得數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)來描述觀察到的現(xiàn)象，即對事物作出量化描述。例如，3～4年級學(xué)會使用常見的工具如溫度計、電子秤、量筒、尺子等，測量被觀察物體的長度、體積、質(zhì)量、溫度等；5 ～ 6年級利用彈簧測力計測量物體受力的大小等。

（3）種植養(yǎng)殖活動

種植養(yǎng)殖活動指帶領(lǐng)學(xué)生栽培植物、養(yǎng)殖動物或微生物，在此過程中，進行有目的的觀察，探索總結(jié)生命的規(guī)律。如：1 ～ 2年級，種植或照顧小動物，觀察并記錄其生長過程；3～4年級，運用植物的不同繁殖方式的知識種植植物。在種植、養(yǎng)殖過程中觀察、記錄植物、動物的變化，發(fā)現(xiàn)生長變化的簡單規(guī)律。

（4）調(diào)查活動

調(diào)查活動是指讓學(xué)生面向真實問題，通過資料收集、訪談等方式開展學(xué)習(xí)的活動。在小學(xué)階段主要以調(diào)查自然和生活現(xiàn)象為主，不要求做嚴(yán)格意義上的科學(xué)調(diào)查。例如，3 ～ 4年級調(diào)查身邊相關(guān)事物，如本地主要的經(jīng)濟作物、觀賞植物和珍稀植物，調(diào)查當(dāng)?shù)亟陙硇鲁霈F(xiàn)的食用植物品種等；5～6年級調(diào)查生活中廢水、廢氣的排放情況，了解周邊社區(qū)的水污染、空氣污染情況，樹立環(huán)境保護的意識。

（5）實驗探究活動

實驗探究活動是指根據(jù)一定目的，運用一定的儀器，在人為設(shè)計和控制的條件下，觀察、探究現(xiàn)象及其規(guī)律的活動，是學(xué)生積極主動地獲取知識、解決問題的重要實踐活動。它涉及提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計劃、進行實驗、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價、表達與交流等要素。例如，3～4年級通過動手操作和體驗，發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)其形狀和大小發(fā)生變化后物質(zhì)本身并沒有改變，感受到物理變化；5～6年級在教師指導(dǎo)下、設(shè)計較為完整的實驗方案，探究生活中常見的化學(xué)變化現(xiàn)象等。

（6）項目學(xué)習(xí)活動

項目學(xué)習(xí)活動是在問題導(dǎo)向或任務(wù)驅(qū)動下進行的研究性學(xué)習(xí)，通常以真實問題為驅(qū)動，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生動用已有知識技能和高階思維解決問題。小學(xué)階段，要將項目學(xué)習(xí)活動與各類觀察、調(diào)查、實驗活動結(jié)合，開展適合學(xué)生能力水平的項目學(xué)習(xí)。例如，1 ～ 2年級嘗試為蝸牛設(shè)計并建造一個“家”，感受生存和環(huán)境的關(guān)系；5～6年級采集學(xué)校周邊的水體樣本，分析當(dāng)?shù)厮w污染的主要原因，提出環(huán)保建議，以制作手抄報、撰寫環(huán)保倡議書等方式參與環(huán)境問題的解決。

（7）工程實踐活動

工程實踐活動是一種將工程特點與實踐相結(jié)合的活動。在實踐過程中，強調(diào)了工程的規(guī)范性和流程，包括明確和界定問題、提出多種設(shè)計方案并進行優(yōu)化、利用工具實施和改進。例如，1～2年級的“紙橋制作”活動，重點培養(yǎng)學(xué)生動手興趣，感受工程思維的特點；5～6年級的“模擬飛船對接”活動，重點培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)籌規(guī)劃、圖紙設(shè)計等能力等。

此外，《基本目錄》的制作活動、體驗活動、讀圖識圖活動、模擬活動等，可結(jié)合學(xué)生的生活實際，基于學(xué)生現(xiàn)有的水平和需求，結(jié)合具體問題、具體任務(wù)、活動主題開展。

（二）探究實踐活動的內(nèi)容安排

《基本目錄》的探究實踐活動內(nèi)容，按照三個學(xué)段給予進階安排，基本上按照“技能性行為動詞+學(xué)習(xí)內(nèi)容”的方式給予精準(zhǔn)表述。根據(jù)課標(biāo)要求，結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容的難易程度、學(xué)生技能水平的發(fā)展程度，由易到難、由簡單到復(fù)雜進階安排。在精準(zhǔn)安排探究實踐活動的同時，也給課堂教學(xué)提供了開放的活動設(shè)計、組織和實施的空間。在學(xué)生完成科學(xué)探究實踐活動的過程中，做中學(xué)，學(xué)中思，思中創(chuàng)。

三、探究實踐活動的實施

《基本目錄》中，78個活動是學(xué)生必做探究實踐活動，新增的39個活動，可以采用教師演示實驗或?qū)W生分組實驗的方式開展，倡導(dǎo)有條件的地區(qū)和學(xué)校，盡量采用學(xué)生分組實驗或獨立實驗的方式完成。實施過程中可關(guān)注以下方面。

（一）創(chuàng)設(shè)開展探究實踐活動的場所和資源

在開展科學(xué)教學(xué)時，需要依據(jù)《基本目錄》，有效利用教材內(nèi)容，大膽創(chuàng)新，積極實踐，合理開發(fā)和利用課內(nèi)外場所和資源，保證探究實踐活動的順利開展。首先，要配置好實驗室資源。實驗室是科學(xué)學(xué)習(xí)的主要場所，學(xué)校要建立科學(xué)實驗室，按標(biāo)準(zhǔn)配備能滿足探究實踐活動要求的實驗設(shè)備和器材，此外還可以通過自制簡易教具和學(xué)具彌補設(shè)備器材的不足。其次，利用好校內(nèi)相關(guān)場所。運動場、圖書館、花草樹叢、生物角等，都是探究實踐活動開展的重要場所。此外，還要開發(fā)好課外活動場所和資源。例如，家庭飼養(yǎng)動物與種植植物、家庭科技藏書、工廠、鄉(xiāng)村田園、青少年校外科技實踐基地、植物園、動物園、科技場館、科研院所等。這些資源和場所，是落實基本探究實踐活動的前提條件。

（二）把握好探究實踐活動開展的原則

小學(xué)科學(xué)探究活動的實施應(yīng)結(jié)合探究主題，選擇科學(xué)的探究材料，并根據(jù)探究內(nèi)容選擇合適的探究方式。同時，教師還需根據(jù)學(xué)生的情況設(shè)計科學(xué)的探究過程，以確?；顒拥挠行ч_展。首先，要關(guān)注實踐性。小學(xué)科學(xué)是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)學(xué)科，具有實踐性。在活動中，學(xué)生應(yīng)有機會進行動手操作，教師可以在教學(xué)示范和課件演示的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進行實踐。探究活動不僅限于教室，還可以在實驗室或其他相關(guān)場所進行。其次，關(guān)注主體性。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要引導(dǎo)、協(xié)助學(xué)生完成活動。學(xué)生可以自主選擇探究主題，自主設(shè)計探究內(nèi)容和形式，和同伴一起進行論證、交流和反思。第三，關(guān)注進階性?？茖W(xué)探究活動的設(shè)計應(yīng)考慮學(xué)生的知識經(jīng)驗、心理特點和思維特點，內(nèi)容應(yīng)從簡單到復(fù)雜、操作應(yīng)從易到難、要求應(yīng)從低到高，以逐步深入探究和實踐。第四，關(guān)注思維深度參與和質(zhì)疑創(chuàng)新。質(zhì)疑創(chuàng)新是科學(xué)思維的高階形式，是科學(xué)探究和工程實踐的核心?；顒又?，應(yīng)鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力，培養(yǎng)他們的質(zhì)疑精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。這些原則，是落實基本探究實踐活動的基本遵循。

（三）創(chuàng)新探究實踐活動的課堂模式

教學(xué)中，要不斷創(chuàng)新科學(xué)探究和工程實踐活動的課堂模式，實現(xiàn)探究實踐活動的有效開展。利用綜合性學(xué)習(xí)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)、項目化學(xué)習(xí)等有效開展探究實踐，突出科學(xué)思維深度參與科學(xué)探究和工程實踐[4]。

首先創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)并能聚焦主要問題。情境的創(chuàng)設(shè)要盡量與學(xué)生的現(xiàn)實生活相關(guān)聯(lián)，能與探究實踐活動的內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，能具有描述問題的功能，以問題和情境激發(fā)學(xué)生的思維動機。其次，要關(guān)注對問題情境的深入分析和科學(xué)推理。在觀察現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)象進行分析、分類、歸納，建構(gòu)對概念的理解。在分析情境和問題的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生基于證據(jù)開展科學(xué)推理。第三，優(yōu)化操作材料，為學(xué)生動手操作、深入思考提供有效的幫助。這些操作材料、學(xué)習(xí)報告單等，能給學(xué)生提供更為開放的探究空間。體現(xiàn)問題驅(qū)動，使學(xué)生在活動過程中獨立探索，獨立思考，發(fā)現(xiàn)相關(guān)關(guān)系或因果關(guān)系。第四，如實記錄結(jié)果，重視科學(xué)論證過程，尊重證據(jù)勇于質(zhì)疑。學(xué)生在探究實踐活動過程中，獲得的證據(jù)和得出的結(jié)論不會是完美的，而這恰恰是課堂上生成的寶貴教學(xué)內(nèi)容。在開放的論證與質(zhì)疑過程中，完善概念建構(gòu)，發(fā)展思維水平，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度。第五，關(guān)注遷移應(yīng)用，結(jié)合學(xué)習(xí)情況，設(shè)計不同層次的拓展應(yīng)用活動，發(fā)展問題解決能力。不同層次的應(yīng)用活動，既幫助學(xué)生深度理解概念、應(yīng)用概念、又為學(xué)生建構(gòu)上位概念做好準(zhǔn)備，在遷移應(yīng)用中提升問題解決能力。

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（責(zé)任編輯：邢西深）