姜玲 左一朋 高琦

摘要：新一輪小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確將科學(xué)探究的8個(gè)要素作為學(xué)段目標(biāo)，但在實(shí)際教學(xué)中會(huì)發(fā)現(xiàn)，許多小學(xué)生反復(fù)經(jīng)歷著一種為了得出目標(biāo)結(jié)論的“假探究”，那教師如何引導(dǎo)小學(xué)生走向“真探究”呢？本文嘗試通過在IYPT背景下舉辦的教師學(xué)術(shù)交流活動(dòng)案例，在真實(shí)走過的團(tuán)隊(duì)合作、共同計(jì)劃、總結(jié)匯報(bào)、辯論對(duì)抗的過程中，以教師自身真切經(jīng)歷“真探究”的過程，促進(jìn)教師對(duì)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究過程的思考，旨在讓教師真正關(guān)注到小學(xué)生科學(xué)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：IYPT;科學(xué)探究;小學(xué)科學(xué)

引言

2017年《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確從提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評(píng)價(jià)這8個(gè)要素來描述科學(xué)探究的學(xué)段目標(biāo) [1]。小學(xué)科學(xué)教育也走向了關(guān)注學(xué)生創(chuàng)造性思維的時(shí)代。如，新編蘇教版小學(xué)科學(xué)教材新增了“像科學(xué)家那樣”和“像工程師那樣”這樣雙線并進(jìn)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)板塊。這些項(xiàng)目化專題，需要老師對(duì)科學(xué)家探究的過程有一個(gè)清晰的認(rèn)知，在自身經(jīng)歷完整探究過程的基礎(chǔ)上，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷“像科學(xué)家那樣”的探究過程。

1 研究現(xiàn)狀

由前蘇聯(lián)在1988年發(fā)起的國(guó)際青年物理學(xué)家競(jìng)賽（簡(jiǎn)稱IYPT），旨在鍛煉中學(xué)生解決復(fù)雜科學(xué)問題的能力，并且能夠針對(duì)這些問題給出令人信服的解決方案[2]。為此南京市玄武區(qū)借鑒IYPT的競(jìng)賽形式，開展了以提升教師科學(xué)探究能力為導(dǎo)向的專項(xiàng)學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，明確了科學(xué)探究的過程。以專家組給定的開放性賽題為基礎(chǔ)，各片區(qū)教師合作探討，最終以團(tuán)隊(duì)辯論的形式進(jìn)行對(duì)抗。

2 探究過程

2.1 分析問題確定方向

愛因斯坦曾經(jīng)說過：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要?！币员敬螌W(xué)術(shù)交流的一道賽題為例：乒乓球彈跳情況與注入其中液體有什么關(guān)系？本題出自IYNT（國(guó)際青少年科學(xué)家錦標(biāo)賽），對(duì)于這樣開放性的探究問題，老師們需要理解問題，并對(duì)各種研究因素進(jìn)行假設(shè)。如：彈跳情況包括哪些內(nèi)容？初次彈跳高度、彈跳頻率等等。注入液體的密度、注入液體占據(jù)球內(nèi)的體積比、注入液體的黏度等都是值得研究的問題。

新課標(biāo)指出：科學(xué)探究需要圍繞以提出和聚焦的問題設(shè)計(jì)研究方案，通過搜集和分析信息獲取證據(jù)，經(jīng)過推理得出結(jié)論，并通過有效表達(dá)與他人交流自己的探究結(jié)果和觀點(diǎn)[1]。如何進(jìn)行問題聚焦并設(shè)計(jì)研究方案去探究呢？為此，我們做了以下嘗試：

2.2 作出假設(shè)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)

假設(shè)的確立需要考慮到實(shí)驗(yàn)的可行性，對(duì)此我們針對(duì)初次彈跳高度進(jìn)行了假設(shè)，確定以液體占據(jù)乒乓球內(nèi)體積比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2.1實(shí)驗(yàn)液體的選擇與確定

首次實(shí)驗(yàn)選取最常見的水作為實(shí)驗(yàn)液體，將水依次按照體積比為0，1/4，1/2，3/4，1的比例進(jìn)行注射。

2.2.2乒乓球釋放高度的選擇

在同一接觸面上，選擇不同高度分別測(cè)出四種體積比下注水乒乓球彈起高度。

2.2.3乒乓球落地接觸材料的選擇

在同一高度下，分別測(cè)定乒乓球在3種不同接觸面的彈起高度，重復(fù)測(cè)量確定松木板在乒乓球彈起時(shí)穩(wěn)定性最佳。

2.3 發(fā)現(xiàn)問題工具迭代

2.3.1問題：彈起方向不一

在經(jīng)歷多次手動(dòng)釋放實(shí)驗(yàn)后，我們發(fā)現(xiàn)手動(dòng)釋放乒乓球在下落時(shí)會(huì)給乒乓球一個(gè)切向的力，從而導(dǎo)致釋放后乒乓球每次彈起方向不一。

策略：創(chuàng)新釋放裝置

通過分析、實(shí)驗(yàn)和迭代，我們從開洞托的方式修改成到夾的方式，并最終采用二段式釋放裝置，利用鋁型材的小凹槽，借助一根小竹簽形成單點(diǎn)接觸，微小用力固定，自然松開釋放，即可使乒乓球依靠自身的重力豎直落下。

2.3.2問題：無(wú)法垂直接觸

在乒乓球彈起時(shí)，每次都會(huì)向同一方向偏移，這一現(xiàn)象引起了我們的好奇，通過實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)是由于測(cè)試板自身工藝以及地面平整問題導(dǎo)致乒乓球下落接觸面并非水平面。

策略：水平儀器校平

對(duì)此我們借助水平儀校準(zhǔn)，以保證每一次測(cè)試中乒乓球都是自由落體，并垂直下落測(cè)試面，水平的標(biāo)尺一定垂直于測(cè)試面，盡可能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.3.3問題：造成重心偏移

常見的針扎式開孔導(dǎo)致乒乓球表面的平整度受到影響，而防水膠布、熱熔膠等常見封口材料會(huì)造成重心偏移，從而使乒乓球在下落過程中產(chǎn)生自旋，到達(dá)測(cè)試面后彈跳方向不能保證豎直向上，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造成了極大的影響。

策略：精準(zhǔn)定位封口打磨

利用激光切割機(jī)制作乒乓球球心定位器，并在垂直于水平面的鉆臺(tái)打孔，避免重心的偏移和小孔形狀對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。采用502膠封口，通過打磨的方式盡可能減少乒乓球重心偏離帶來的影響。

2.4 思維碰撞唇槍舌劍

科學(xué)探究的過程需要運(yùn)用科學(xué)語(yǔ)言與他人交流和溝通，實(shí)驗(yàn)后兩個(gè)團(tuán)隊(duì)教師以正反方的角度進(jìn)行辯論，正方教師對(duì)研究報(bào)告的陳述要突出重點(diǎn)，介紹研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、迭代過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。而反方則就正方陳述中的問題提出質(zhì)疑，總結(jié)正方報(bào)告的優(yōu)缺點(diǎn)。

在交流中，正方教師要嘗試走出語(yǔ)言習(xí)慣的舒適圈，使用科學(xué)的語(yǔ)言闡述乙方的研究過程。而反方教師要同時(shí)思辨，根據(jù)正方提供的研究，在短暫的頭腦風(fēng)暴中例舉出思路清晰的問題并作出總結(jié)報(bào)告。

2.5 團(tuán)隊(duì)反思?xì)w于教學(xué)

新課標(biāo)指出學(xué)生對(duì)于反思評(píng)價(jià)的學(xué)段目標(biāo)為：能對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行過程性反思，及時(shí)調(diào)整，并對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，完善探究報(bào)告[1]。因此對(duì)抗結(jié)束后，我們需要思考：如果讓學(xué)生進(jìn)行類似的對(duì)抗？每個(gè)探究要素的達(dá)成度如何評(píng)價(jià)？如：學(xué)生的某一個(gè)思維的妙處、某一個(gè)學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)的思考、學(xué)生在某個(gè)過程中更新迭代的自我思考都可以成為評(píng)價(jià)點(diǎn)。因此評(píng)價(jià)應(yīng)該貫穿在探究活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以評(píng)促學(xué)，以評(píng)促教。

3 結(jié)語(yǔ)

通過這樣的學(xué)術(shù)交流，讓教師親歷了“真探究”的過程，使得教師在探究中領(lǐng)略團(tuán)隊(duì)合作、更新迭代、思考、匯報(bào)的樂趣。促進(jìn)教師以自身體驗(yàn)融入教學(xué)，提升對(duì)科學(xué)探究的認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生真正落實(shí)科學(xué)探究的各個(gè)要素，從而培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維方法，發(fā)展其思維能力、實(shí)踐能力以及科學(xué)語(yǔ)言的表達(dá)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社.2017.

[2]周璇. 基于SYPT對(duì)學(xué)生問題解決能力培養(yǎng)的研究[D]. 2019.