文∣李萬濤 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)踐活動課程指導(dǎo)綱要》指定的四類主要活動方式之一，也是綜合實(shí)踐活動課程研究性學(xué)習(xí)的重要領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)探究類綜合實(shí)踐活動如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)？如何實(shí)施？下面以六年級“無土栽培”推薦活動“豆芽的無土栽培”和五年級“微生物的妙用”推薦活動“制作酸奶”為例，探討設(shè)計(jì)和實(shí)施意見，供其他指導(dǎo)教師參考。

一、實(shí)驗(yàn)探究活動的設(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)交流和反思評價。

(一)觀察并提出問題

科學(xué)問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。例如六年級上學(xué)期“無土栽培”推薦活動“豆芽的無土栽培”。無土栽培技術(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)來固定植物，讓植物根系直接接觸營養(yǎng)液，培養(yǎng)植物，以完成植物整個生命周期的栽培技術(shù)。學(xué)生已經(jīng)知道植物生長的條件是陽光、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，在植物生長發(fā)育過程中起著關(guān)鍵的作用。該活動中有關(guān)無土栽培的研究問題可以從以下幾個問題推選。

(1)運(yùn)用無土栽培，我們可以在家種植出豆芽嗎？

(2)家里種植的豆芽和市場銷售的豆芽誰更綠色健康？

(3)光線會不會對豆芽的生長有影響？

(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。

針對研究問題“運(yùn)用無土栽培，我們可以在家種植出豆芽嗎”，我們可以做出“沒有土壤，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因素和實(shí)驗(yàn)對象關(guān)系的。實(shí)驗(yàn)者根據(jù)研究的目的構(gòu)建一個適宜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在研究的時候做好因素的控制，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)過的知識，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)，于是土壤就是該對比實(shí)驗(yàn)中的變量。通過對比萌發(fā)好的種子在有土壤和無土壤兩種情況下，豆芽的生長情況就能證明假設(shè)是否成立。

例如，我們以“沒有土壤，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)證過程將通過對實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)變量以及實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行控制，使測試的結(jié)果更準(zhǔn)確、更有說服力。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程要遵循“單一變量法”，一組對照實(shí)驗(yàn)一次只改變一個變量，最大限度地排除其他變量的干擾。例如豆芽無土栽培實(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)自變量對因變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更有說服力，例如將豆芽生長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，更不是教師給出一個標(biāo)準(zhǔn)答案，而是學(xué)生通過對自己實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、記錄、分析而逐漸建構(gòu)的，是學(xué)生深度思考的一個結(jié)果，目的是培育學(xué)生學(xué)會解析事實(shí)和推理論證。

例如自養(yǎng)豆芽和市場的豆芽之間可能有很大差別。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后，可以與市場豆芽進(jìn)行對比，借用測量工具進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，甚至做成同一道菜對比口感，進(jìn)而豐富結(jié)論。注意結(jié)論不是結(jié)束，可以是另一個開始。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)一步探究營養(yǎng)液的人工配置問題。營養(yǎng)液為植物提供礦物質(zhì)，促進(jìn)植物的生長發(fā)育，是無土栽培技術(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)生對實(shí)驗(yàn)探究的整個活動過程進(jìn)行反思，梳理在實(shí)驗(yàn)探究過程中獲得的知識，反思其中的問題與不足：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，影響無土栽培的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；反思“是否避光處理”對豆子生長的影響，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”指導(dǎo)教師需要及時對學(xué)生發(fā)表的分享和見解給予肯定，從而激勵學(xué)生。

二、實(shí)驗(yàn)探究類活動實(shí)施建議

實(shí)驗(yàn)探究活動雖然研究問題千變?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案例，具體實(shí)施過程還需要注意以下五個問題。

(一)實(shí)驗(yàn)選題貼近生活“接地氣”

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

例如主題“無土栽培”，無論是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或是居民日常生活，不乏無土栽培技術(shù)的運(yùn)用。從大型商場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)品市場銷售場所，針對“無土栽培產(chǎn)品”進(jìn)行觀察，并針對不同種類、形態(tài)的無土栽培現(xiàn)場進(jìn)行觀察。基于學(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)生的興趣愛好，選擇自己的實(shí)驗(yàn)主題。

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

科學(xué)實(shí)驗(yàn)有其自身規(guī)律，但綜合實(shí)踐活動中的科學(xué)探究必須體現(xiàn)科學(xué)知識的綜合應(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“微生物的妙用”推薦活動“制作酸奶”的活動過程包括：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程；在此基礎(chǔ)上得出結(jié)論并進(jìn)行解析；再在班級范圍內(nèi)進(jìn)行交流分享酸奶制作心得；最后再反思酸奶制作過程中遇到的問題與改進(jìn)辦法。整個制作酸奶的活動學(xué)生需要靈活應(yīng)用科學(xué)知識，不僅提升了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)探究的理解，也發(fā)展了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

上述每一個活動都是整體探究的一部分，每一個活動的目標(biāo)都是綜合實(shí)踐活動課程總目標(biāo)的一部分。例如依據(jù)綜合實(shí)踐活動課程目標(biāo)價值體認(rèn)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、問題解決和創(chuàng)意物化四個方面的內(nèi)容，我們可以把“制作酸奶”的活動目標(biāo)擬定為以下四個。①通過自己動手制作酸奶、撰寫實(shí)驗(yàn)報告等活動環(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，體會實(shí)驗(yàn)研究的方法。②在探究微生物的妙用過程中，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和實(shí)事求是的精神。③通過對市場上酸奶的調(diào)查、小組實(shí)驗(yàn)、與同學(xué)分享自制酸奶、交流體會等活動環(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)并制作出時尚創(chuàng)意的酸奶料理，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和動手物化能力。

(三)實(shí)驗(yàn)假設(shè)和過程更具開放性、生成性

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

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

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

(四)尊重科學(xué)事實(shí)，防止以“結(jié)果評優(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)果評優(yōu)劣”。實(shí)踐過程中要引導(dǎo)學(xué)生避免陷入自己的假設(shè)，避免 “想當(dāng)然”地填寫實(shí)驗(yàn)記錄，避免 “想當(dāng)然”地給出結(jié)論。

例如推薦活動“豆芽的無土栽培”，學(xué)生以“沒有土壤，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)直至生長為豆芽的過程必不可少：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揚(yáng)，或許會枉顧事實(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)確測量，在實(shí)驗(yàn)記錄上填寫估算的豆芽高度，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)我們需要對照著實(shí)驗(yàn)記錄，對實(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)生交流與論證的過程，將分析論證交給學(xué)生。一個實(shí)驗(yàn)往往不會一帆風(fēng)順，實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生常遇到大大小小的問題。每個問題或許正是學(xué)生一個個成長的臺階。交流過程中學(xué)生嘗試對實(shí)驗(yàn)發(fā)生的現(xiàn)象和問題進(jìn)行解釋，此方法可以進(jìn)一步提高學(xué)生的邏輯推理和辯證思維。指導(dǎo)教師收集這些問題，并在交流活動中有目的討論。例如“豆芽的無土栽培”活動，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)際情況或許千差萬別。此時交流就特別有價值，交流中未解的疑惑往往會成為新的探究課題，并成為學(xué)生新的不斷追求科學(xué)真理的動力。

綜上所述，實(shí)驗(yàn)探究活動的設(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)踐活動的課程目標(biāo)，以體現(xiàn)其綜合性、生成性、問題解決、創(chuàng)意物化等核心要素。