文∣李萬(wàn)濤 曾曉華

“實(shí)驗(yàn)考察探究”是2017年教育部頒布的《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》指定的四類(lèi)主要活動(dòng)方式之一，也是綜合實(shí)踐活動(dòng)課程研究性學(xué)習(xí)的重要領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)探究類(lèi)綜合實(shí)踐活動(dòng)如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)？如何實(shí)施？下面以六年級(jí)“無(wú)土栽培”推薦活動(dòng)“豆芽的無(wú)土栽培”和五年級(jí)“微生物的妙用”推薦活動(dòng)“制作酸奶”為例，探討設(shè)計(jì)和實(shí)施意見(jiàn)，供其他指導(dǎo)教師參考。

一、實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要特征是以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或其他證據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種信息分析手段和邏輯推理得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。小學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究通常是提出問(wèn)題、合理假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獲取事實(shí)與證據(jù)、分析論證、得出結(jié)論、表達(dá)交流和反思評(píng)價(jià)。

(一)觀察并提出問(wèn)題

科學(xué)問(wèn)題的提出通常是基于生活的觀察和學(xué)生已有的科學(xué)常識(shí)。例如六年級(jí)上學(xué)期“無(wú)土栽培”推薦活動(dòng)“豆芽的無(wú)土栽培”。無(wú)土栽培技術(shù)是一種不用天然土壤做基質(zhì)，選用其他非土壤的物質(zhì)做育苗基質(zhì)來(lái)固定植物，讓植物根系直接接觸營(yíng)養(yǎng)液，培養(yǎng)植物，以完成植物整個(gè)生命周期的栽培技術(shù)。學(xué)生已經(jīng)知道植物生長(zhǎng)的條件是陽(yáng)光、空氣、土壤、適量的水以及適宜的溫度。其中，土壤內(nèi)包含微生物、礦物質(zhì)、水、空氣等，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。該活動(dòng)中有關(guān)無(wú)土栽培的研究問(wèn)題可以從以下幾個(gè)問(wèn)題推選。

(1)運(yùn)用無(wú)土栽培，我們可以在家種植出豆芽嗎？

(2)家里種植的豆芽和市場(chǎng)銷(xiāo)售的豆芽誰(shuí)更綠色健康？

(3)光線(xiàn)會(huì)不會(huì)對(duì)豆芽的生長(zhǎng)有影響？

(4)不使用違禁品的情況下，如何培養(yǎng)出胖嫩豆芽？

(二)合理假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

提出假設(shè)并不困難，關(guān)鍵是給出科學(xué)合理的假設(shè)，并設(shè)計(jì)出具有操作性的實(shí)驗(yàn)方案。

針對(duì)研究問(wèn)題“運(yùn)用無(wú)土栽培，我們可以在家種植出豆芽嗎”，我們可以做出“沒(méi)有土壤，我們一樣可以在家種植豆芽”的假設(shè)，或是其他假設(shè)。

設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)必須了解實(shí)驗(yàn)研究的本質(zhì)和特性。實(shí)驗(yàn)研究是用于探究某一個(gè)因素和實(shí)驗(yàn)對(duì)象關(guān)系的。實(shí)驗(yàn)者根據(jù)研究的目的構(gòu)建一個(gè)適宜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在研究的時(shí)候做好因素的控制，將要探究的因素和其他可能干擾實(shí)驗(yàn)的因素分離，這樣得出的結(jié)論才更為準(zhǔn)確。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)探究重要的環(huán)節(jié)，好的實(shí)驗(yàn)方案直接影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展和結(jié)果。我們研究豆芽，不涉及定植，但涉及短期苗期管理。根據(jù)查閱的資料和學(xué)過(guò)的知識(shí)，種子的萌發(fā)需要空氣、水分和適宜的溫度，我們可以認(rèn)定萌發(fā)的時(shí)候不需要土壤?！懊缙诠芾硎遣皇且欢ㄐ枰寥馈背蔀槲覀冄芯康闹攸c(diǎn)，于是土壤就是該對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的變量。通過(guò)對(duì)比萌發(fā)好的種子在有土壤和無(wú)土壤兩種情況下，豆芽的生長(zhǎng)情況就能證明假設(shè)是否成立。

例如，我們以“沒(méi)有土壤，我們一樣可以在家種植豆芽”為假設(shè)，將因變量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)定為記錄豆芽的高度，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案。

(三)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證獲取證據(jù)

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)研究需要事實(shí)證據(jù)。探究實(shí)驗(yàn)的核心是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，獲取事實(shí)證據(jù)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程將通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)變量以及實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行控制，使測(cè)試的結(jié)果更準(zhǔn)確、更有說(shuō)服力。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程要遵循“單一變量法”，一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)一次只改變一個(gè)變量，最大限度地排除其他變量的干擾。例如豆芽無(wú)土栽培實(shí)驗(yàn)步驟“選取80粒發(fā)芽情況差不多的種子平均分成兩組”，使用萌發(fā)情況相近的兩組黃豆是減少實(shí)驗(yàn)誤差的重要環(huán)節(jié)。

“豆芽的無(wú)土栽培”實(shí)驗(yàn)

獲取事實(shí)證據(jù)的重要環(huán)節(jié)是做好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的記錄。實(shí)驗(yàn)記錄表格往往使記錄的數(shù)據(jù)更有條理，量化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更直接地體現(xiàn)自變量對(duì)因變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更有說(shuō)服力，例如將豆芽生長(zhǎng)情況量化為豆芽的高度。除了實(shí)驗(yàn)記錄表以外，我們還可以拍照、繪制變化圖、拍視頻等。一般建議使用實(shí)驗(yàn)記錄表和其他方式相結(jié)合的記錄模式。

(四)結(jié)論與解析

實(shí)驗(yàn)結(jié)論往往不是生搬硬套一句話(huà)，更不是教師給出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案，而是學(xué)生通過(guò)對(duì)自己實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、記錄、分析而逐漸建構(gòu)的，是學(xué)生深度思考的一個(gè)結(jié)果，目的是培育學(xué)生學(xué)會(huì)解析事實(shí)和推理論證。

例如自養(yǎng)豆芽和市場(chǎng)的豆芽之間可能有很大差別。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后，可以與市場(chǎng)豆芽進(jìn)行對(duì)比，借用測(cè)量工具進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，甚至做成同一道菜對(duì)比口感，進(jìn)而豐富結(jié)論。注意結(jié)論不是結(jié)束，可以是另一個(gè)開(kāi)始。學(xué)生分析出區(qū)別，解析豆芽不同的原因，借此激發(fā)進(jìn)一步探究營(yíng)養(yǎng)液的人工配置問(wèn)題。營(yíng)養(yǎng)液為植物提供礦物質(zhì)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，是無(wú)土栽培技術(shù)的重要組成部分。

(五)交流與改進(jìn)

交流是為了反思與改進(jìn)。對(duì)小學(xué)生而言，實(shí)驗(yàn)后的交流是非常重要的環(huán)節(jié)，它可以幫助小學(xué)生既了解自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也了解其他組的，從而更好地理解和掌握實(shí)驗(yàn)探究這種學(xué)習(xí)方式。教師要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的整個(gè)活動(dòng)過(guò)程進(jìn)行反思，梳理在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中獲得的知識(shí)，反思其中的問(wèn)題與不足：哪些操作步驟不科學(xué)，哪些方面還能改進(jìn)。例如：“豆芽的無(wú)土栽培”，反思“統(tǒng)一浸泡黃豆”，理解統(tǒng)一浸泡萌發(fā)是為了避免因萌發(fā)率的不同，影響無(wú)土栽培的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；反思“是否避光處理”對(duì)豆子生長(zhǎng)的影響，感悟欲收獲豆苗則不需避光，欲收獲豆芽則需避光等?！八伎及槌砷L(zhǎng)”指導(dǎo)教師需要及時(shí)對(duì)學(xué)生發(fā)表的分享和見(jiàn)解給予肯定，從而激勵(lì)學(xué)生。

二、實(shí)驗(yàn)探究類(lèi)活動(dòng)實(shí)施建議

實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)雖然研究問(wèn)題千變?nèi)f化，但其基本方法和步驟是不變的。上述主題的實(shí)驗(yàn)探究步驟僅僅是一個(gè)案例，具體實(shí)施過(guò)程還需要注意以下五個(gè)問(wèn)題。

(一)實(shí)驗(yàn)選題貼近生活“接地氣”

在綜合實(shí)踐活動(dòng)眾多主題中，我們雖然給出了一些實(shí)驗(yàn)類(lèi)的推薦活動(dòng)，如五年級(jí)“微生物的妙用”的“制作酸奶”，六年級(jí)的“無(wú)土栽培”的“豆芽的無(wú)土栽培”等。學(xué)生在實(shí)際選題時(shí)，應(yīng)根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)和自身的興趣愛(ài)好，自主選擇貼近生活、“接地氣”的研究問(wèn)題。

例如主題“無(wú)土栽培”，無(wú)論是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或是居民日常生活，不乏無(wú)土栽培技術(shù)的運(yùn)用。從大型商場(chǎng)的景觀到馬路邊的綠化，甚至是餐桌上的農(nóng)產(chǎn)品，都能看到無(wú)土栽培技術(shù)的身影。教師可以引導(dǎo)學(xué)生有目的走出校園，到市郊的園藝栽培基地，或者是市區(qū)超市、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售場(chǎng)所，針對(duì)“無(wú)土栽培產(chǎn)品”進(jìn)行觀察，并針對(duì)不同種類(lèi)、形態(tài)的無(wú)土栽培現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察?；趯W(xué)生自身的觀察發(fā)現(xiàn)，結(jié)合季節(jié)、天氣、學(xué)校的實(shí)際情況和學(xué)生的興趣愛(ài)好，選擇自己的實(shí)驗(yàn)主題。

(二)活動(dòng)目標(biāo)必須融入綜合實(shí)踐活動(dòng)課程目標(biāo)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)有其自身規(guī)律，但綜合實(shí)踐活動(dòng)中的科學(xué)探究必須體現(xiàn)科學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，提升學(xué)生綜合素質(zhì)，發(fā)展核心素養(yǎng)這一終極目標(biāo)。例如五年級(jí)“微生物的妙用”推薦活動(dòng)“制作酸奶”的活動(dòng)過(guò)程包括：首先引導(dǎo)學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)酸奶的成分，提出感興趣的問(wèn)題并進(jìn)行相關(guān)假設(shè)；然后制訂酸奶制作方案、制作酸奶并記錄制作過(guò)程；在此基礎(chǔ)上得出結(jié)論并進(jìn)行解析；再在班級(jí)范圍內(nèi)進(jìn)行交流分享酸奶制作心得；最后再反思酸奶制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題與改進(jìn)辦法。整個(gè)制作酸奶的活動(dòng)學(xué)生需要靈活應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，不僅提升了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的理解，也發(fā)展了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

上述每一個(gè)活動(dòng)都是整體探究的一部分，每一個(gè)活動(dòng)的目標(biāo)都是綜合實(shí)踐活動(dòng)課程總目標(biāo)的一部分。例如依據(jù)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程目標(biāo)價(jià)值體認(rèn)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、問(wèn)題解決和創(chuàng)意物化四個(gè)方面的內(nèi)容，我們可以把“制作酸奶”的活動(dòng)目標(biāo)擬定為以下四個(gè)。①通過(guò)自己動(dòng)手制作酸奶、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告等活動(dòng)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生初步掌握科學(xué)酸奶制作的方法，了解微生物發(fā)酵原理，體會(huì)實(shí)驗(yàn)研究的方法。②在探究微生物的妙用過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和實(shí)事求是的精神。③通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上酸奶的調(diào)查、小組實(shí)驗(yàn)、與同學(xué)分享自制酸奶、交流體會(huì)等活動(dòng)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的觀察能力、合作能力和溝通能力。④設(shè)計(jì)并制作出時(shí)尚創(chuàng)意的酸奶料理，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手物化能力。

(三)實(shí)驗(yàn)假設(shè)和過(guò)程更具開(kāi)放性、生成性

實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)要避免程序化、表面化和步調(diào)一致的探究，才能體現(xiàn)綜合實(shí)踐的開(kāi)放性和生成性。

教師可開(kāi)放實(shí)驗(yàn)過(guò)程，打破學(xué)科的界限，綜合利用跨學(xué)科的知識(shí)。例如學(xué)生的實(shí)驗(yàn)記錄過(guò)程可以借用美術(shù)繪圖，分析論證可以利用數(shù)學(xué)建模，形成結(jié)論的過(guò)程以及交流表達(dá)可與語(yǔ)文關(guān)聯(lián)互動(dòng)。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)的干擾因素往往很多，指導(dǎo)教師不必畏懼這些干擾因素，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解干擾因素，將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探索的教育契機(jī)。例如“豆芽的無(wú)土栽培”，實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，學(xué)生有三種情況：第一種完全沒(méi)有進(jìn)行避光處理；第二種避光處理很?chē)?yán)謹(jǐn)；第三種則是避光處理有漏洞，沒(méi)密封鞋盒上的小洞，光滲入鞋盒影響豆芽的顏色。教材將此干擾因素設(shè)計(jì)為一個(gè)問(wèn)題：“為什么無(wú)土栽培豆芽既有嫩黃色的又有綠色的？”其實(shí)，這是光對(duì)豆芽菜的影響，不見(jiàn)光的豆子萌發(fā)后是嫩黃色的豆芽，見(jiàn)光的則會(huì)慢慢地合成葉綠素生長(zhǎng)成翠綠色的豆苗。此處指導(dǎo)教師的處理方法影響著學(xué)生。直接回答問(wèn)題，學(xué)生記住了知識(shí)點(diǎn)，疑惑也隨之結(jié)束。換個(gè)處理方法，指導(dǎo)教師可激勵(lì)學(xué)生展開(kāi)問(wèn)題探索，引導(dǎo)學(xué)生再次歷經(jīng)實(shí)驗(yàn)探究，再次獲得成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)“意外”往往能生成一個(gè)新的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

(四)尊重科學(xué)事實(shí)，防止以“結(jié)果評(píng)優(yōu)劣”

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中首要的原則就是實(shí)事求是，尊重科學(xué)事實(shí)，防止以“結(jié)果評(píng)優(yōu)劣”。實(shí)踐過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生避免陷入自己的假設(shè)，避免 “想當(dāng)然”地填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)記錄，避免 “想當(dāng)然”地給出結(jié)論。

例如推薦活動(dòng)“豆芽的無(wú)土栽培”，學(xué)生以“沒(méi)有土壤，我們一樣可以在家種植豆芽”為假設(shè)。我們知道種子萌發(fā)直至生長(zhǎng)為豆芽的過(guò)程必不可少：水分、空氣和適宜的溫度，然而學(xué)生容易忘記澆水，導(dǎo)致種子停留在萌芽階段甚至枯死；也容易發(fā)生澆水過(guò)多，浸泡導(dǎo)致種子窒息死亡。出于趨避心態(tài)，學(xué)生可能希望得到教師的表?yè)P(yáng)，或許會(huì)枉顧事實(shí)，直接將自己的理想情況填入實(shí)驗(yàn)記錄表。又或許因惰性，不經(jīng)準(zhǔn)確測(cè)量，在實(shí)驗(yàn)記錄上填寫(xiě)估算的豆芽高度，這些“想當(dāng)然”的實(shí)驗(yàn)記錄最終將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

“結(jié)論與解析”環(huán)節(jié)我們需要對(duì)照著實(shí)驗(yàn)記錄，對(duì)實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行整理，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較、推理和概括，比較對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組因變量的變化規(guī)律，推理出變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之間的因果關(guān)系。

(五)注重交流與論證，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位

綜合實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。指導(dǎo)教師應(yīng)特別注重學(xué)生交流與論證的過(guò)程，將分析論證交給學(xué)生。一個(gè)實(shí)驗(yàn)往往不會(huì)一帆風(fēng)順，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生常遇到大大小小的問(wèn)題。每個(gè)問(wèn)題或許正是學(xué)生一個(gè)個(gè)成長(zhǎng)的臺(tái)階。交流過(guò)程中學(xué)生嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)發(fā)生的現(xiàn)象和問(wèn)題進(jìn)行解釋?zhuān)朔椒梢赃M(jìn)一步提高學(xué)生的邏輯推理和辯證思維。指導(dǎo)教師收集這些問(wèn)題，并在交流活動(dòng)中有目的討論。例如“豆芽的無(wú)土栽培”活動(dòng)，我們希望培育的豆芽“身直挺”“芽根與芽苗連接處脆嫩”“光澤白”“根須發(fā)育良好”“無(wú)爛根”“萌發(fā)后的子葉顏色自然嫩黃”，但實(shí)際情況或許千差萬(wàn)別。此時(shí)交流就特別有價(jià)值，交流中未解的疑惑往往會(huì)成為新的探究課題，并成為學(xué)生新的不斷追求科學(xué)真理的動(dòng)力。

綜上所述，實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，既要符合科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般規(guī)律，又必須融入綜合實(shí)踐活動(dòng)的課程目標(biāo)，以體現(xiàn)其綜合性、生成性、問(wèn)題解決、創(chuàng)意物化等核心要素。