如何把握科学探究的着力点
浙江省海宁市 姚伟国
[摘要]：学生有所知，科学探究活动从何做起？它的着力点在何处？本文结合具体的案例，从探究过程的三个关键阶段谈把握科学探究着力点的具体对策。
[关键词]：科学探究 着力点 对策
在组织科学探究活动时，一线科学老师经常碰到这样的情形：精心设计的情境导入活动正进行中，有的学生早已把答案脱口而出，探究的气氛大打折扣，接下来的活动如例行公事般展开，科学探究缺乏了应有的神秘感和驱动性。学生有所知，科学探究真的有“劲”无处使吗？从近年来听过的省市级几十节研究课、观摩课来看，情况有喜有忧，喜的是这个问题已引起了关注，很多教师为此开展了研究；忧的是这个问题仍一直存在于课堂之中。学生有所知，科学探究的着力点在哪里？本文试对科学课堂中常见的教学现象进行剖析。
一、探究的起点在哪里？
案例：课从什么地方开始？
这是一节五年级的科学课《昼夜交替的现象》。在引出什么叫昼夜交替后，有两种典型的处理方法：
方法一：
师：同学们，你们知道地球上提昼夜交替现象是怎样产生的？
生：地球的转动。
生：地球的自转。
生：地球不仅在自转，还在围绕太阳公转。
师：这样说比较复杂，我们来看是不是跟地球自转有关，我们来做地球自转的模拟实验。
方法二：
师：课前我们围绕这一问题进行了认真思考，并做出了我们自己的假设，老师把你们的假设进行了整理：
第一种：太阳绕着地球转，地球不动。
第二种：地球绕着太阳转，太阳不动
第三种：地球自转
第四种：地球自转并绕太阳转
第五种：与月球有关。
……
反思：科学探究要找到真实起点
方法一在实践中被很多老师采用，在访谈中认为这样的导入比较简单，不绕太多的弯，直奔主题，接下来的验证线索清楚，也容易得出结论。对于第二种方法有一定的争议，反对者认为简单问题复杂化了，赞成者认为这样容易暴露学生已有认识。在这个案例中，学生的真实探究起点在哪里？笔者就这一课的学生起点随机进行了一次课前调查，结果显示：47个学生中有14位同学认为昼夜是由于地球自转形成的，有31位学生的认识是不完整的、不全面的，也有2人是不清楚的，再对有所知的14位同学进行了访谈，他们主要是通过课外书、网上、看电视等方式获得的信息，追问你确定吗？有几位学生动摇了，认为好像地球还在公转；又对其余的31位学生进行访谈，他们对地球在转有所知，但具体是怎么转的说不清。
从中可以看出，方法一导入是在较少部分学生的起点上进行的，是用实验的方法强化已有认识的过程，是一个验证的过程，给学生的感觉是地球运动如此简单，探究的思路并未打开。方法二从学生的现实出发，用课前调查的方法收集学生的想法，让学生对昼夜交替做出自己的回答，改变了传统的课上出示问题后“逼”着学生思考几分钟，便匆匆汇报的虚假探究活动，较好地兼顾了大部分学生的已有认识，较好地处理了个体和全体的关系。
对策：正视已有认识，还原真实课堂。
课堂学习的学习起点可分为“逻辑起点”和“现实起点”，“逻辑起点”通常就是教材设计流程中的切入点，而现实起点则是学生真实所具有的学习准备。在现实中我们不难发现，学生在进入科学学习前，已经从《十万个为什么》、《少儿百科丛书》和科普网站上获得了一定的科学知识，或在与人交往、社会实践中积累了一定的科学知识，形成了个性化的理解，这成为影响学生课堂学习起点的主要因素。如有时老师一本正经地设计“小猫钓鱼”游戏导入新课，学生笑道：磁铁！这些并不是意外的意外打乱了教师的预设，于是千方百计通过材料 “控制”学生，不断地发出指令让学生操作材料，把原本完整丰富的探究过程细化再细化，探究仍在进行当中，学生的兴趣却逐渐下降。
学生已有的学习准备是否会干扰科学探究活动的组织，我们不妨对学生已知的知识进行分析：学生课前的认识主要是陈述性知识，它是关于“是什么”的知识。科学探究不仅要获得陈述性的知识，也包含程序性知识，它是关于完成某项任务的行为或操作步骤的知识，即所谓的“过程与方法”知识，这是学生新课学习前所欠缺的。从另外一个角度讲，学生课前已知的知识，也未必是完整的、全面的，“知其然”，未必“知其所以然”。因此科学导入时，可以通过谈话、画图等方式暴露已有认识，可以达到诊断这些认识是否科学全面的目的，从认识的不足处激发矛盾，引出探究；或把已有知识放到具体的情景之中先尝试解释，当他们想解释又难以自圆其说，达到愤悱状态时，真正的科学探究同样可以开展起来。如《声音是怎样产生的》，有学生认为是敲打、碰撞等外力方式，也有人认为是物体在振动，由认识上的矛盾引发观察和实验，逐步归结，这样的科学探究同样是有价值的。“现实起点”与“逻辑起点”不一致并不可怕，这种探究起点上的差异、个体间的差异如能为教师所用，如能引导更多的学生把已知提升到科学认识水平层次上，这才是活知识，这才是真实的课堂。
二、探究的重点在哪里？
案例：探究是这样展开的吗？
这是三年级的一堂科学课《谁流得更快一些》，通过对三种液体：食用油、洗洁精、水流动速度的研究，理解液体都会流动，流动的快慢受到黏度的影响。教师是这样展开探究过程的：
1、用自己的方法认识这三种液体。（10分钟）
2、归纳三种液体的异同点。（5分钟）
3、讨论制订三种液体流动比赛规则。（3分钟）
4、教师指导学生如何进行公平实验。（10分钟）
5、分发实验材料小组比赛。（8分钟）
6、活动小结：给三种液体的流动速度排队，提出影响液体流动快慢最主要是与液体的黏度有关。（4分钟）
反思：探究重点偏离学生已有认识基础
在这节课中，教师片面追求的目标是液体的流动性与黏度有关这一科学概念，把三种液体的观察和得出流动性与黏度有关作为重点来进行，对于对比实验定位于教师指导实验，自主设计时间只有3分钟。对于三年级的学生来说，这节课液体的黏性的科学概念重要还是科学的方法重要？哪一个应作为重点来处理？我们来看课后的一段对话：
师：你说液体的黏性是什么意思？
生（迟疑不决）：可能是有点黏吧？！
生（摸了摸三种液体）：但是摸起来有点滑呀？！
从交流中发现学生对“黏度”并未理解，事实上也很难理解，学生头脑中的“黏度”是有点黏，粘手，与“黏度”是两个不同的概念。本案例中，老师花大量的时间观察描述三种液体，再用实验的方法分辨它们的流动性，最后试图得出液体的流动性与黏度有关的概念，却事与愿违。笔者认为，三年级的学生要建立液体的黏性的概念是有一定难度的，不如在设计实验方面做做文章。从现场看：尽管教师对如何来做这个对比实验指导了足足10分钟，细到了怎么滴、怎么计时，但学生仍在无序中进行实验。显然，对比实验成为了本节课的重点，也是难点。
对策：准确把握探究的重点，提升活动的价值和内涵。
一节课中有好几个探究活动构成的，哪个活动为重点？哪个为难点？这是困扰一线教师的一个难题，这就要关注学生已有的认知结构、认知基础。从心理学上讲，科学概念的形成和科学方法的习得要经历同化或顺应的过程，同化是指把外部环境中的有关信息吸收进来并结合到儿童已有的认知结构中；顺应是指外部环境发生变化，而原有认知结构无法同化新环境提供的信息时所引起的儿童认知结构发生重组与改造的过程。在科学探究活动中，以下三方面可以作为重点展开：
1、科学探究方法形成的过程可以作为重点展开。从科学探究的过程目标来看，学生亲历科学探究，习得的方法与技能也是重要的教学目标，久而久之，频繁的探究活动可以不断丰富他们求索未知世界的方法与策略。教科版科学教材在活动的设计上凸显“经历”的价值——探究能力的有梯度的发展，如对比实验的教学，可以在起始单元和课文中作为重点展开，充分利用学生生活中公平比赛的经验，在实践中感悟对比实验的一般方法：
●我们要研究的问题是什么？
●做这个研究，要改变什么？
●哪几个条件要相同？哪几个条件应该不同？
●改变这个条件，可能会发生什么变化？
这是对以前经验的一次提炼，其实这个过程也就是一个提出变量，分析变量，控制变量的过程。这种科学实验的方法也是科学知识的一部分，在起始课教学中可以作为重点内容给予时间和空间多次探究，让学生在活动中逐渐习得科学的思维方法和操作技能。
2、科学概念形成的过程可以作为重点来展开。
皮亚杰在谈到孩子在构建新的科学知识规律时，认为要学习新的知识，就必须把它与已有的已知的东西联系起来，形成自己对新内容的有意义的理解或者是把它吸收到已有的体系中，或者是将它容纳入一个新的与已有体系相联系的体系里。如在三下科学“了解空气”一课让学生建构“空气占据空间”概念时，学生往往对“占据”一义不理解，在探究活动的“前奏”中，教师有意识地将“抢座位”的游戏引入课中，为什么总有一个人没有座位？因为这些座位被其他人占据了。同理，有的教师用石块放入装满水的杯中，引导学生讨论水为什么会溢出来，得出石块占据了这部分水的位置，才导致水溢出来的事实。这种“迁移”有明显地指向核心概念的作用，学生建构“空气占据空间”这一科学概念就以此为挂靠点生长并发展起来。
而有的生活经验不能同化科学概念，教师必须着眼于概念转变的策略研究。如四年级科学《声音是怎样产生的》，多数学生的认识和理解仅仅停留在声音是由敲、拍、拨……等外力作用下产生的，而并未真正关注物体本身的变化，即振动。如何引导学生由关注外力作用转移到物体本身的变化上来，引领学生不断发展原有认识，这可以作为整个探究活动的核心内容。这种不平衡导致新平衡的建立，是科学概念学习中经常要经历的一个过程。
3、对已有信息结构化的过程可以作为重点展开。
学生在上课之前的已有知识往往是无结构化的或结构化程度不高，对这些信息结构化同样是有价值的。如五年级科学《是清晨还是黄昏》，很多学生对地球自西向东转已知，但是对与之相关的现象缺乏一个系统整体的思考。因此我引导学生在了解“自西向转”转法的基础上，将“寻找证明地球自转方向的证据”作为重点来处理，一是用相对运动的知识来解释“地球自西向东”与“太阳东升西落”的关系，二是把与之有关的信息统整到地球的自转的认识上来，让学生理解到，由于地球自西向东转，造成了日月星辰的自东向西移动，造成了东边的地方先看到日出，造成了地球上的“时差”等等，重点落在对多种信息的结构化序列化梳理之中，以“解释”促“理解”，让“知道了”的知识成为“理解了”的知识，让“理解了”的知识成为“能解释”的知识，让多种信息发生联系，形成结构，最终发展学生科学的理解力。
三、一堂课的结点在哪里？
案例：今天学到了磁铁的什么性质？
这是三年级《磁铁的两极》一课，教师在课的最后引导学生小结学习收获：
师：今天学到了磁铁的什么性质？
生：磁铁两端吸铁的能力最强。
师：如果两块条形磁铁碰一下会怎样？
生：白色的和白色的会弹开，红色的和红色的也会弹开。
生：白色的和红色的会吸引。
师：你说得真好。
案例：化学变化的本质是生成了新物质！
这是科学六年级《物质发生了什么变化》一课，在观察白糖加热后发生的变化后，教师作如下小结，试图引出化学变化本质：
师：现在“白糖”还是白糖吗？
生：（不敢确定）。
师：（用溶解的方法进行检验。）
师：现在“白糖”还是白糖吗？
生（少数）：不是！
师：也就是它生成了新的物质，我们再来看其它的变化。（教师再演示淀粉与碘酒的反应实验、醋和小苏打反应实验、蜡烛燃烧实验等。）
师（小结）：化学变化就是产生了新的物质，这是它本质的变化。
反思：课堂小结有所为，有所不为。
一堂课的小结表明是整堂课探究活动的结束，接下来面临如何提升，提升到哪一层次的问题，这与教学目标定位有着直接的关系。以上两个案例中，前一位老师的目标定位是偏低的，基本上还停留在学生原有认识水平之上。《磁铁的两极》教学不能满足于“红色和白色相碰会……”的描述水平，“磁极”的概念是在活动中建构的，是超越课前学习水平的，当然应在课的结束阶段纳入到学生已有的认知结构之中，并外化为学生的描述水平，是这一课的终点，也是下一课《磁极的相互作用》的起点。可惜教师在课的结束阶段又让学生的认识退回到了课前认识水平。再反观第二个案例，教师追求的目标过高，《物质发生了什么变化》是这个单元的第二课，化学变化只是一个描述性概念，目标定位是用现象来描述化学变化的典型特征。但本课小结时教师将后面几课的内容拉进来拼接在了一起，作为构成化学变化概念的外延，这样的提升学生够得着吗？
对策：正确认识探究的阶段性和整体性，着力于学生科学素养的提高
学生在经历科学探究后，需要表达他们对问题的解释，但学生的认识提升不是一次探究所能完成的。那么一节课在什么地方结束？如果处理不当，很容易造成确立探究目标的随意性。在目前以单元形式构建起来的科学教材中，单元与单元之间是有结构的，课与课之间是有结构，一节课的探究目标是整个单元的有机组成部分，一节课的获得的科学认识是构建科学概念的一部分，即使同一节课里不同的阶段学生的认识也是不同的，这样的设计就充分体现了探究的阶段性和整体性特点。课堂的小结着力点在何处？ 我们认为：
1、在学生共识处提升。
科学教育专家章鼎儿老师提出了一节课在学生能达到共识的基础上结束的观点，这节课的认识可以成为下一课的认识起点，不断深化，逐渐逼近科学概念水平。小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程，科学素养的形成是长期的，他们的认识是在“肯定——否定——肯定……”中螺旋上升的，是在同化和顺应中不断完善已有认识的，它的转变是循序渐进的过程。探究后的小结提升不是教师强加的过程，概念的建构要符合学生的认知规律。
2、在学生更多疑问处升华。
一节课的时长是一定的，但会随着探究的深入问题越来越多，这样的情况在科学课中也是比较多见的。如：《昼夜交替的现象》模拟实验结束时，发现这四种猜测都能出现昼夜交替，那么哪一种猜测是真实的呢？学生已有的生活经验很难全面推翻其它三种猜测，这时候教师可以引发他们的再次怀疑和争论，激励他们的第二次探究甚至更多次探究，这样的活动更逼近探究的本义，也为下一课的学习储备了足够的学习动力。
3、在新情景应用处内化。
实践是检验学生学习效果的重要场所，学生的科学认识是否内化，是否稳定，还需要在新的情景中加以检验。如《声音是怎样产生的》探究活动结束时，学生获得了“声音是由物体振动产生的”概念，如何引领学生从已有认识到科学认识再到科学实践，我们设计了一个“让学生制作发声的麦秆”的活动，目的是让学生学会运用本节课所学知识，这是老师有意设计的留有余地的教学活动。在活动中我们欣喜地看到学生起初无从下手，渐渐地反应过来了，就试着划个口子，但始终不能响。一种不行，换一种……，终于有学生试出来了，是用吸，而不是吹。同学惊讶极了，随即兴奋起来，“我也响起来了”、“我也响起来了”……课堂教学在结束阶段达到了一个高潮。
综上所述，学生从“有所知”到“知所以”的过程，本身就是一个值得探究的过程，科学探究不是没事可干，而是大有文章可做。教师要善于从学生真实起点出发，有效利用差异资源，在认知的不足处有目的有重点地开展探究活动，合理提升，灵活应用，引领学生从已有认识向科学概念方向发展，这样的探究才是真实的，这样的教学才是有效的。
参考文献：
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