高云峰

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》特別提出“激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，加強(qiáng)探究實(shí)踐”，倡導(dǎo)以探究和實(shí)踐為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動(dòng)參與、動(dòng)手動(dòng)腦、積極體驗(yàn)，經(jīng)歷科學(xué)探究以及技術(shù)與工程實(shí)踐的過程。

為什么要在小學(xué)科學(xué)課教學(xué)中倡導(dǎo)探究實(shí)踐？

科學(xué)教育要讓學(xué)生形成“像科學(xué)家一樣思考”“像工程師一樣實(shí)踐”的意識(shí)。

學(xué)生的探究實(shí)踐是對(duì)科學(xué)家的模仿，是一個(gè)從未知到已知的探索、發(fā)現(xiàn)的過程；技術(shù)工程實(shí)踐則是學(xué)生對(duì)工程師的模仿，要經(jīng)歷簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和物化過程。

新的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)與工程相互影響的趨勢(shì)：學(xué)生利用科學(xué)原理和科學(xué)知識(shí)指導(dǎo)技術(shù)與工程設(shè)計(jì)，做出簡(jiǎn)單裝置或作品，然后利用自己的裝置對(duì)科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行驗(yàn)證，或者進(jìn)行更深入探究，從而使得科學(xué)探究與工程實(shí)踐有機(jī)融合。

例如，課標(biāo)中建議了這樣的案例：探究長(zhǎng)時(shí)間低頭看手機(jī)的危害。這是涉及生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、技術(shù)與工程領(lǐng)域的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)生在了解人體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)化的頭頸模型，用繩子模擬肌肉，然后利用頭頸模型做實(shí)驗(yàn)，測(cè)量不同低頭角度下肌肉的受力情況，整理這些數(shù)據(jù)后得出有說服力的證據(jù)。這一活動(dòng)把建模、實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理融為一體，讓學(xué)生意識(shí)到：可以利用自己的工程實(shí)踐成果為后續(xù)的科學(xué)探究提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，未來進(jìn)行原創(chuàng)科學(xué)探究時(shí)，如果缺乏適合的儀器設(shè)備（或禁用時(shí)），可以自己開發(fā)研制儀器設(shè)備。

愛因斯坦說，提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要。

例如，詩人韋應(yīng)物在詩中這樣描寫：春潮帶雨晚來急，野渡無人舟自橫。在這里，現(xiàn)象是“舟自橫”，問題可以有很多，例如，“舟自橫”這一現(xiàn)象是很常見的還是很罕見的？這一現(xiàn)象背后有什么科學(xué)道理？能否用演示實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn)這一現(xiàn)象？等等。同時(shí)我們可以提出猜測(cè)：這一現(xiàn)象好像并不多見（至少唐詩中沒有其他類似描述，生活中也不常見），是否與水流情況有某種關(guān)系？

掌握技術(shù)工程方法的學(xué)生就容易想到：設(shè)計(jì)制作一個(gè)演示模型，在不同條件下進(jìn)行驗(yàn)證，也許有助于我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后的道理或特別的條件。

具體來說，首先，用透明亞克力材料設(shè)計(jì)制作一個(gè)“回”字型盛水容器，用玻璃膠密封好；在容器一端裝上電動(dòng)機(jī)和螺旋線，驅(qū)動(dòng)容器中的水在容器中循環(huán)流動(dòng)（模擬小河的水流，同時(shí)避免手工驅(qū)動(dòng)速度不均勻問題）；用泡沫板做一個(gè)模擬的小船；最后在水池不同區(qū)域進(jìn)行嘗試（考慮不同水流情況的影響）。

通過多次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)（表明結(jié)果具體可重復(fù)），模型小船在容器的不同位置有不同的表現(xiàn)：在某些位置，小船不會(huì)自動(dòng)橫過來；但在另一些位置，小船即使開始時(shí)順著水流，也會(huì)慢慢漂移，自己橫過來（詩中的現(xiàn)象）。

為什么會(huì)有這種差別呢？學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)：不同位置水流速度不同，水流平緩處，小船不會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)橫過來的情況，而靠近螺旋槳的區(qū)域，水流比較湍急，甚至有局部回流現(xiàn)象（在水中放些小紙片可以發(fā)現(xiàn)），導(dǎo)致小船在這里漂移現(xiàn)象比較復(fù)雜，一旦小船橫過來后，會(huì)形成穩(wěn)定的狀態(tài)。

因此這一演示實(shí)驗(yàn)既證明了“舟自橫”現(xiàn)象，又表明“春潮帶雨晚來急”是導(dǎo)致“舟自橫”的重要條件。這一結(jié)論在做實(shí)驗(yàn)之前，不容易想到，這也解釋了為什么平時(shí)不容易看到“舟自橫”的現(xiàn)象。

當(dāng)然，學(xué)生還可以查找資料進(jìn)一步解釋這一現(xiàn)象，如從“伯努利原理”出發(fā)，測(cè)量各處水的壓強(qiáng)、壓力等，從受力分析的角度給出更詳細(xì)解釋。

課標(biāo)鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)制作某些模型或裝置，用于后續(xù)的探究。在“野渡無人舟自橫”的演示實(shí)驗(yàn)中，通過技術(shù)工程方法設(shè)計(jì)制作裝置，便于驗(yàn)證之前的猜測(cè)是否合理。同時(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)某些現(xiàn)象，與原詩的條件吻合，無意中破解了這一唐詩：“春潮帶雨晚來急”是條件，“野渡無人舟自橫”是結(jié)果。