盧禹

【摘 要】《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提煉了科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)方面的核心素養(yǎng)發(fā)展要求，其中探究實(shí)踐強(qiáng)調(diào)科學(xué)教學(xué)應(yīng)該聚焦綜合性、實(shí)踐性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和解決問(wèn)題的能力。本文通過(guò)開(kāi)展中學(xué)生參與科學(xué)探究實(shí)踐的教學(xué)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生獲得有價(jià)值的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，推進(jìn)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

【關(guān)鍵詞】“三位一體” 核心素養(yǎng) 探究實(shí)踐

自“雙減”政策落地和新課程標(biāo)準(zhǔn)頒布以來(lái)，探究實(shí)踐作為學(xué)生核心素養(yǎng)提升的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，開(kāi)始越來(lái)越多地出現(xiàn)在科學(xué)的教學(xué)視野當(dāng)中。探究實(shí)踐強(qiáng)調(diào)科學(xué)教學(xué)應(yīng)該聚焦綜合性、實(shí)踐性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和解決問(wèn)題的能力。在探究過(guò)程中學(xué)生通過(guò)不同的想法和觀念來(lái)分析問(wèn)題，并用動(dòng)手和互動(dòng)的方式解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題?；谠谶@些問(wèn)題解決過(guò)程中獲得的經(jīng)驗(yàn)，他們能夠識(shí)別模式、識(shí)別相關(guān)性，得出結(jié)論，并應(yīng)用于不同的環(huán)境。相比于聽(tīng)講或課本學(xué)習(xí)，學(xué)生在科學(xué)探究實(shí)踐中能通過(guò)更有效的方式獲得知識(shí)和技能。此外，探究實(shí)踐還可以幫助學(xué)生理解不同的想法、概念是如何聯(lián)系到一起的，更廣泛地思考并理解不同元素如何相互聯(lián)系、相互作用。

一、科學(xué)探究實(shí)踐設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題

義務(wù)教育科學(xué)課程是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性?？茖W(xué)課程有助于學(xué)生保持對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心，從親近自然到親近科學(xué)，初步從整體上認(rèn)識(shí)自然，理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境的關(guān)系，發(fā)展基本的科學(xué)能力。義務(wù)教育科學(xué)課程改革在近十幾年取得了顯著的成果，科學(xué)課程中增加了技術(shù)與工程的內(nèi)容。為了使課程結(jié)構(gòu)滿足綜合性的需求，在教學(xué)中培養(yǎng)、提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師需要重點(diǎn)攻破三大難關(guān)。

1. 設(shè)計(jì)關(guān)—如何設(shè)計(jì)探究實(shí)踐內(nèi)容

傳統(tǒng)科學(xué)探究教學(xué)的不足之處在于形式、內(nèi)容單一刻板，無(wú)法形成有效的吸引力。時(shí)間一久，學(xué)生對(duì)于科學(xué)探究的好奇心被消磨殆盡，實(shí)踐課變成了被動(dòng)式教學(xué)。此外，科學(xué)探究的目標(biāo)是多元的，要想切實(shí)提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，探究的形式、內(nèi)容也需要是多元的。因此，教師應(yīng)當(dāng)提前做好科學(xué)探究教學(xué)設(shè)計(jì)，基于核心目標(biāo)對(duì)內(nèi)容、形式進(jìn)行拓展，給學(xué)生提供豐富的探究教學(xué)預(yù)設(shè)。

2. 效能關(guān)—如何培養(yǎng)學(xué)生思維能力

在探究實(shí)踐過(guò)程中，為了迅速達(dá)成探究目標(biāo)，尋求探究結(jié)果，教學(xué)往往脫離生活，學(xué)生缺乏獲得感，難以參透探究本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生核心素養(yǎng)的有力工具，但是科學(xué)探究的魅力不僅僅是完成實(shí)驗(yàn)，還要通過(guò)探究實(shí)踐去獲取批判性思維和解決問(wèn)題的能力。直接將科學(xué)探究與實(shí)驗(yàn)操作畫上等號(hào)，讓學(xué)生從思考問(wèn)題的主角變成配合表演的工具人，學(xué)生的操作技能也許得到了鍛煉，但是他們?nèi)匀徊痪邆洫?dú)立思考并解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如何讓探究落到實(shí)處，讓探究變得具有思維性，是教師需要思考的問(wèn)題。

3. 評(píng)價(jià)關(guān)—如何精準(zhǔn)評(píng)價(jià)探究過(guò)程

知識(shí)的獲得需要評(píng)價(jià)。一個(gè)完整的探究實(shí)踐沒(méi)有了評(píng)價(jià)反饋，就好像飛機(jī)失去了尾翼，學(xué)生的獲得將會(huì)變得非常有限。教師無(wú)法獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況并做出教學(xué)調(diào)整和改進(jìn)，學(xué)生也無(wú)法檢視自己的收獲與不足，難以形成系統(tǒng)有效的思維閉環(huán)。實(shí)踐探究的主體是學(xué)生，教師在這個(gè)過(guò)程中如何去評(píng)價(jià)、如何精準(zhǔn)定位學(xué)生的表現(xiàn)、如何利用評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的生成極為重要。

二、“三位一體”科學(xué)探究實(shí)踐設(shè)計(jì)

聚焦學(xué)生的核心素養(yǎng)，最大限度地挖掘?qū)W生的潛力，培養(yǎng)學(xué)生的能力，需要從改善探究實(shí)踐的方式方法開(kāi)始?！叭灰惑w”是指從三個(gè)角度出發(fā)，即學(xué)生本位、學(xué)科本位和生活本位，打造穩(wěn)定、適配學(xué)生的探究教學(xué)體系（見(jiàn)圖1）。

圖1 “三位一體”教學(xué)體系

1. 學(xué)生本位：打造適性探究平臺(tái)

在進(jìn)行探究實(shí)踐教學(xué)之前，教師首先需要明確：希望學(xué)生達(dá)成什么樣的目標(biāo)？圍繞這個(gè)目標(biāo)，繼續(xù)思考：什么樣的教學(xué)方式是學(xué)生能接受的？什么樣的教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生所青睞的？從學(xué)生本位出發(fā)，教師需要對(duì)探究實(shí)踐做出以下改善：第一，便捷性。探究實(shí)踐不再必須在課堂上甚至實(shí)驗(yàn)室里才能完成，而是在課前課后、教室走廊、校園內(nèi)外，隨時(shí)隨處皆可進(jìn)行。第二，豐富性?？茖W(xué)探究的形式不再僅局限于實(shí)驗(yàn)，還可以是提出某個(gè)問(wèn)題猜想、解決某個(gè)問(wèn)題、做出某個(gè)作品，甚至是創(chuàng)設(shè)某種情境，一切圍繞核心理念展開(kāi)的發(fā)散性思維活動(dòng)都應(yīng)該被鼓勵(lì)。第三，自主性。讓學(xué)生成為科學(xué)探究的發(fā)起者和引領(lǐng)者，能夠自發(fā)創(chuàng)設(shè)情境，并通過(guò)合作的形式解決問(wèn)題，使學(xué)生能夠參與到互動(dòng)的環(huán)境中，使用自身的分析技能來(lái)理解概念、解決具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

（1）平臺(tái)1：教室開(kāi)放式科學(xué)空間

筆者利用教室里的空間，在書包柜上設(shè)置了實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，為學(xué)生提供各式各樣的能安全使用的實(shí)驗(yàn)儀器，如顯微鏡、天平、燒杯、量筒、溫度計(jì)、密度計(jì)等，又任命一位學(xué)生為“實(shí)驗(yàn)平臺(tái)管理員”，負(fù)責(zé)監(jiān)督同學(xué)們的正確使用。這樣一來(lái)，只要課間學(xué)生有空，他們都會(huì)被好奇心驅(qū)使著前來(lái)了解和使用這些儀器，進(jìn)而去解決一些他們感興趣的問(wèn)題，如文具盒有多重？橡皮的密度是多少？粉筆灰能否溶解？等等。最初也許只是部分學(xué)生感興趣，但是從眾心理會(huì)促使更多的孩子選擇在空余時(shí)間一起探究。這個(gè)平臺(tái)既培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)于科學(xué)探究的興趣，又提升了他們合作探究的意識(shí)，讓科學(xué)觸手可及。

（2）平臺(tái)2：校園拓展式科學(xué)活動(dòng)

要讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)探究真正的魅力所在，教師需要拓展探究形式的多樣性，在豐富多彩的課外活動(dòng)中融入對(duì)科學(xué)、對(duì)周圍世界的探索。

①冰壺游戲—探究摩擦力的影響因素

小組之間進(jìn)行比賽，通過(guò)在不同材質(zhì)的地面上把不同型號(hào)的冰壺送到指定區(qū)域來(lái)累計(jì)得分。在游戲過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于新鮮的冰壺游戲都躍躍欲試。而在團(tuán)隊(duì)協(xié)力摸索的過(guò)程中，他們也能體會(huì)到摩擦力到底是一種什么性質(zhì)的力；通過(guò)比較在光滑的瓷磚上、在地毯上，以及不同型號(hào)冰壺行進(jìn)時(shí)的差異來(lái)感受摩擦力的大小，繼而從中習(xí)得摩擦力大小與壓力大小、受力面的粗糙程度有關(guān)的知識(shí)。

②開(kāi)心農(nóng)場(chǎng)—探究種子萌發(fā)的條件

在學(xué)習(xí)浙教版科學(xué)七年級(jí)下冊(cè)第1章第4節(jié)中“種子的萌發(fā)”部分時(shí)，筆者專門帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)校的圍墻邊開(kāi)辟了一塊空地作為探究實(shí)踐基地，讓學(xué)生在參加勞動(dòng)實(shí)踐、親近大自然的同時(shí)，了解植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程和必備條件。在經(jīng)歷了“選種—播種—培育”的過(guò)程后，學(xué)生了解到種子需要選取飽滿的、胚部完整的，學(xué)會(huì)通過(guò)鹽水梯度進(jìn)行選種，懂得種子的萌發(fā)需要適宜的溫度、充足的氧氣和一定的水分，并通過(guò)搭建大棚、松土、定期澆水等一系列行動(dòng)，為種子萌發(fā)營(yíng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境。學(xué)生在失敗中摸索，跟著小小的種子一起成長(zhǎng)，把科學(xué)探究轉(zhuǎn)換成了親身的體驗(yàn)、辛勤的付出，這樣豐富多彩的探究生活，又有哪位學(xué)生不向往呢？

2. 學(xué)科本位：建立整體思維體系

科學(xué)本身是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，知識(shí)點(diǎn)全面且廣泛，這就要求學(xué)生能夠擁有運(yùn)用整體性思維把知識(shí)構(gòu)成體系的能力。常見(jiàn)的探究方式過(guò)于關(guān)注學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)上的認(rèn)知，缺乏對(duì)事物或現(xiàn)象的整體認(rèn)知和思考，缺少對(duì)知識(shí)的整合和綜合運(yùn)用。因此，在進(jìn)行科學(xué)探究教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)運(yùn)用整合性邏輯進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)引入復(fù)雜情境，考量學(xué)生能否在情境中應(yīng)用知識(shí)與技能，重視學(xué)生的參與感和思維的整體性，利用學(xué)生的發(fā)現(xiàn)展開(kāi)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、批判思考能力和創(chuàng)新精神。

在學(xué)習(xí)浙教版八年級(jí)下冊(cè)第4章第1節(jié)“土壤的成分”這一課時(shí)，怎么確認(rèn)土壤中各種成分的含量是一個(gè)難點(diǎn)，而且書本上的實(shí)驗(yàn)也難以復(fù)刻。筆者通過(guò)聯(lián)系勞動(dòng)課上學(xué)生種植多肉植物的經(jīng)歷，以“為多肉植物選擇適宜種植的土壤”為主題設(shè)計(jì)項(xiàng)目化探究情境，先讓學(xué)生課前自行去周邊收集認(rèn)為適合多肉植物的土壤，在取樣的過(guò)程中學(xué)生得以觀察土壤中含有哪些成分。再通過(guò)收集資料確認(rèn)適合多肉植物生長(zhǎng)的土壤指標(biāo)—空氣、水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并動(dòng)手實(shí)際測(cè)量出各小組土壤的指標(biāo)含量，確認(rèn)是否達(dá)標(biāo)。難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的有機(jī)物或無(wú)機(jī)鹽，則可借助科學(xué)儀器完成測(cè)量。學(xué)生通過(guò)對(duì)幾種土壤的質(zhì)檢，最終確認(rèn)適合多肉植物生長(zhǎng)的土壤，在課后完成了多肉植物的實(shí)際種植。

在整個(gè)教學(xué)流程中，學(xué)生通過(guò)“種植多肉植物”這樣一個(gè)復(fù)雜情境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤成分的觀察、測(cè)量、確認(rèn)以及最后的驗(yàn)證等一系列科學(xué)知識(shí)和方法的綜合運(yùn)用。在小組合作、討論、實(shí)踐、評(píng)價(jià)的過(guò)程中完成了對(duì)知識(shí)體系的整合。通過(guò)這樣一種項(xiàng)目式的教學(xué)設(shè)計(jì)，筆者實(shí)現(xiàn)了對(duì)科學(xué)學(xué)科本位的凸顯，讓學(xué)生能夠在探索實(shí)踐的過(guò)程中對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整體性建構(gòu)和運(yùn)用，培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)。

3. 生活本位：凸顯現(xiàn)實(shí)價(jià)值情境

很多學(xué)生似乎只在特定條件下才能解決問(wèn)題、得出結(jié)論，一旦離開(kāi)了這些條件，所學(xué)知識(shí)似乎就很難被激活。這樣的知識(shí)屬于惰性知識(shí)，不利于學(xué)生探究實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

在學(xué)校教育中，學(xué)生不僅很少有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和界定問(wèn)題的機(jī)會(huì)，而且所面對(duì)的現(xiàn)成問(wèn)題還常常是良構(gòu)問(wèn)題，即目標(biāo)、條件和途徑三個(gè)要素都很明確。所以，教師需要引入真實(shí)性問(wèn)題情境，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己從身邊的現(xiàn)實(shí)世界中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、界定問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)解決問(wèn)題。這樣，當(dāng)他們未來(lái)步入現(xiàn)實(shí)社會(huì)時(shí)，面對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題才不會(huì)感到無(wú)從下手。筆者通過(guò)啟發(fā)學(xué)生自主觀察和思考生活中的情境，圍繞情境來(lái)設(shè)計(jì)、創(chuàng)造和解決一些生活中的實(shí)際問(wèn)題，比如，為什么家里的電燈不亮了？為什么火車站候車時(shí)人們需要站在白線以外？小孔成像的像為什么是倒立的？為什么空調(diào)要裝在墻壁的上方？等等，讓學(xué)生自主收集資料，并通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐來(lái)嘗試剖析這些身邊的科學(xué)現(xiàn)象。

筆者通過(guò)以上融入生活情境的探究方式，要求學(xué)生展開(kāi)批判性思考，并對(duì)復(fù)雜問(wèn)題提出創(chuàng)造性的解決方案，使學(xué)生能夠發(fā)展分析和評(píng)估情況所需的技能，提出最佳的解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)好奇心和探究意識(shí)，鼓勵(lì)他們進(jìn)行創(chuàng)新思考，從而進(jìn)一步提升他們的核心素養(yǎng)。

實(shí)施“三位一體”科學(xué)探究實(shí)踐設(shè)計(jì)后，七八年級(jí)科學(xué)探究的得分情況有了明顯提升，且具體細(xì)化到實(shí)驗(yàn)探究相關(guān)知識(shí)點(diǎn)上，筆者任教的三個(gè)班級(jí)相較之前都有了一定的長(zhǎng)進(jìn)。當(dāng)然，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是無(wú)法僅僅靠測(cè)試的成績(jī)來(lái)量化的，筆者相信，在未來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的探索實(shí)踐以及理論體系的不斷完善，科學(xué)課堂中的探究實(shí)踐終將從另一個(gè)維度呈現(xiàn)在大家的眼前，實(shí)現(xiàn)真正的“三位一體?！?/p>

（作者單位：浙江省杭州市澎揚(yáng)中學(xué)）

責(zé)任編輯：趙繼瑩