◇吳佳威（浙江：杭州市錢塘區(qū)景苑小學(xué)）

一、研究的背景

隨著課程改革的不斷推進(jìn)，探究活動(dòng)作為小學(xué)科學(xué)課的一種基本學(xué)習(xí)方式，已被越來越多的教育工作者所認(rèn)可。然而，在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，科學(xué)探究常被僵化成一種固定的模式：提出問題、建立假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、評(píng)價(jià)交流。教師習(xí)慣于給學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，并按照科學(xué)探究的流程，要求學(xué)生進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)。筆者認(rèn)為，科學(xué)探究活動(dòng)在這種機(jī)械的模式下，空有形式，缺乏實(shí)效，使得學(xué)生的耐心和興趣逐漸消退。教師如果忽視了各個(gè)階段之間的內(nèi)部聯(lián)系，那么探究性學(xué)習(xí)就會(huì)成為形式化的標(biāo)簽。

小學(xué)科學(xué)的特殊性在于它的實(shí)踐性，即必須讓學(xué)生親身體驗(yàn)，以獲得豐富的經(jīng)驗(yàn)。以實(shí)踐為主的探究活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑，科學(xué)課應(yīng)該向?qū)W生提供豐富的實(shí)驗(yàn)器材，保證學(xué)生有充足的探究時(shí)間，從而更好地理解科學(xué)、領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)。新修訂的小學(xué)科學(xué)教科書在科學(xué)概念和科學(xué)探究雙螺旋協(xié)同發(fā)展的理念指導(dǎo)下，表現(xiàn)為“四個(gè)環(huán)節(jié)”的呈現(xiàn)方式。學(xué)生可以針對(duì)特定情境下的問題展開探究活動(dòng)，形成對(duì)某一科學(xué)概念更全面、更深入的理解。

二、“四個(gè)環(huán)節(jié)”科學(xué)學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)內(nèi)涵

基于學(xué)習(xí)周期的策略，最新修訂的小學(xué)科學(xué)教科書以“四個(gè)環(huán)節(jié)”的呈現(xiàn)方式，將探究活動(dòng)的組織過程顯性化，使師生不必再去識(shí)別探究過程，而是把注意力轉(zhuǎn)移到理解活動(dòng)的意義以及注重它們的聯(lián)系上來。每一課一般都由聚焦、探索、研討和拓展四個(gè)基本環(huán)節(jié)構(gòu)成。

聚焦階段：此階段為科學(xué)探究活動(dòng)的第一個(gè)基本環(huán)節(jié)。在這個(gè)階段，教師創(chuàng)設(shè)特定的問題情境，引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的求知欲，為學(xué)生的自主探索定向。與此同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生適當(dāng)轉(zhuǎn)化，變成“是怎么樣”“與什么因素有關(guān)”等可操作的問題，建立明確的起始目標(biāo)引領(lǐng)，為下一步的探究找到突破口。

探索階段：此階段為科學(xué)探究活動(dòng)的第二個(gè)基本環(huán)節(jié)。在這個(gè)階段，學(xué)生擺弄、摸索教師精心提供的儀器和材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在對(duì)現(xiàn)實(shí)材料進(jìn)行探索的過程中，也許會(huì)獲得與前概念不一致的全新經(jīng)驗(yàn)。教師要嘗試激活學(xué)生的思維，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思考，由此產(chǎn)生多種與問題解決相關(guān)的想法，哪怕只是一些模糊的想法。根據(jù)學(xué)生獲取知識(shí)途徑的不同，筆者認(rèn)為，小學(xué)科學(xué)課大致可以分為觀察課、實(shí)驗(yàn)課、閱讀課三種課型。因此，在這一階段的活動(dòng)中，學(xué)生將經(jīng)歷觀察發(fā)現(xiàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、閱讀積累等學(xué)習(xí)過程。學(xué)生有了充足的時(shí)間和寬廣的空間開展科學(xué)活動(dòng)，真正成為學(xué)習(xí)的主角，進(jìn)而從活動(dòng)中收集大量信息，逐漸形成關(guān)于科學(xué)的初始認(rèn)知(如下圖)。

“四個(gè)環(huán)節(jié)”科學(xué)學(xué)習(xí)的理論模型

研討階段：此階段為科學(xué)探究活動(dòng)的第三個(gè)基本環(huán)節(jié)。在這個(gè)階段，學(xué)生分享、研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，進(jìn)行信息的加工比對(duì)，充滿了個(gè)人認(rèn)識(shí)和事實(shí)證據(jù)之間、個(gè)人認(rèn)識(shí)和概念原理之間的矛盾斗爭(zhēng)。學(xué)生在這個(gè)過程中，進(jìn)一步暴露自己的前概念，建立自己的新認(rèn)知。在學(xué)生經(jīng)歷交流現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)、解釋論證后，教師要引導(dǎo)學(xué)生向全班學(xué)生闡述研究時(shí)的發(fā)現(xiàn)、推斷，使探索階段獲得的經(jīng)驗(yàn)逐步抽象化、理論化，成為一種可交流的形式。

拓展階段：此階段為科學(xué)探究活動(dòng)的第四個(gè)基本環(huán)節(jié)。在這個(gè)階段，學(xué)生在與學(xué)生、與教師的思維碰撞中擴(kuò)展自己的認(rèn)知，運(yùn)用建構(gòu)的新概念解決類似情境中的問題，以便在課外開展進(jìn)一步的科學(xué)實(shí)踐，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)新認(rèn)知的評(píng)價(jià)創(chuàng)新。

筆者認(rèn)為，在科學(xué)實(shí)踐的視野下，探究教學(xué)不應(yīng)該是一個(gè)遵循固定模式的單向線性過程，而是探索、研討主導(dǎo)下的“四個(gè)環(huán)節(jié)”協(xié)同發(fā)展、螺旋上升的過程。與此同時(shí)，學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)將經(jīng)歷感知、認(rèn)同、內(nèi)化、應(yīng)用的多元循環(huán)。教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)倡導(dǎo)“學(xué)為主體，教為主導(dǎo)”，充分發(fā)揮學(xué)生的獨(dú)立性和主動(dòng)性，放手讓學(xué)生獨(dú)立自主地進(jìn)行探索活動(dòng)，讓學(xué)生研討尋求結(jié)論。但在整個(gè)教學(xué)過程中，教師的作用是必不可少的，如，精心選擇材料、創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境、鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表不同意見、因勢(shì)利導(dǎo)地幫助學(xué)生解決矛盾等。

三、“四個(gè)環(huán)節(jié)”科學(xué)學(xué)習(xí)的組織

小學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)是一個(gè)建構(gòu)科學(xué)概念的過程，是通過獲得證據(jù)對(duì)初始認(rèn)知不斷修正、完善，甚至否定的過程。筆者認(rèn)為，小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的突出特點(diǎn)就是引導(dǎo)學(xué)生自主探究，倡導(dǎo)真情實(shí)感、親身體驗(yàn)。筆者以《機(jī)械擺鐘》《測(cè)量力的大小》這兩節(jié)課為例，對(duì)“四個(gè)環(huán)節(jié)”的設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)踐。

（一）聚焦

案例：《測(cè)量力的大小》聚焦階段教學(xué)設(shè)計(jì)。

學(xué)生拉一拉、壓一壓多個(gè)不同的彈簧；

教師引導(dǎo)學(xué)生思考和討論彈簧的特點(diǎn)。

筆者課前會(huì)在每個(gè)小組的桌子上放五六個(gè)勁度系數(shù)各不相同的彈簧，并在上課開始時(shí)，讓學(xué)生拉一拉、壓一壓各組分配到的彈簧。這個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)帶給學(xué)生豐富的彈力體驗(yàn)，比如，有的彈簧很容易拉，有的彈簧要用很大的力才會(huì)發(fā)生形狀的改變。也許會(huì)有幾個(gè)學(xué)生用很大的力把彈簧拉直，導(dǎo)致其不能恢復(fù)原狀。這種情況的出現(xiàn)恰恰為之后介紹測(cè)力計(jì)如何使用提供了有力的證據(jù)。接著讓學(xué)生針對(duì)體驗(yàn)過程中的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行交流，引導(dǎo)學(xué)生在發(fā)言和傾聽的過程中，不斷匯總彈簧的特性。

耳聞易忘，目睹為實(shí)，躬親則明。動(dòng)手體驗(yàn)是了解測(cè)量工具的前提，讓學(xué)生有目的地玩一玩彈簧測(cè)力計(jì)中最關(guān)鍵的組成部分，為他們創(chuàng)造更加開放的學(xué)習(xí)環(huán)境。教師要通過學(xué)生的親自體驗(yàn)順勢(shì)挖掘，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（二）探索

案例：《機(jī)械擺鐘》探索階段教學(xué)設(shè)計(jì)。

引導(dǎo)學(xué)生將鐘擺簡(jiǎn)化成擺的物理模型，并畫在實(shí)驗(yàn)單上；

用鐵球、細(xì)線等材料組裝成擺，強(qiáng)調(diào)任務(wù)分工，如操作員、計(jì)時(shí)員、觀察員、記錄員等；

明確注意事項(xiàng)后，測(cè)量擺在10 秒內(nèi)的擺動(dòng)次數(shù)。

在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生觀察和測(cè)量鐘擺在一定時(shí)間內(nèi)的擺動(dòng)次數(shù)后，其實(shí)不太明白為什么研究對(duì)象要從鐘擺過渡到由鐵架臺(tái)、細(xì)繩、螺帽組成的單擺。因此，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)鐘擺的規(guī)律后，必須進(jìn)行建模，保留事物最突出的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化成擺這個(gè)物理模型。當(dāng)然，要獲得很好的教學(xué)效果，就要對(duì)教具進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)。筆者用老年人健身用的、拿在手上的鐵球代替螺帽，并用帶掛鉤的吸盤吸住，將細(xì)繩和掛鉤連接在一起。因?yàn)檫@個(gè)擺錘的質(zhì)量很大，細(xì)繩的質(zhì)量與它相比可以忽略不計(jì)，故每個(gè)小組分組實(shí)驗(yàn)時(shí)連誤差都沒有出現(xiàn)。

教師不僅要關(guān)注學(xué)生經(jīng)歷的活動(dòng)，更要重視對(duì)各個(gè)活動(dòng)內(nèi)在聯(lián)系的把握，在學(xué)生的探索活動(dòng)中起到點(diǎn)撥、引領(lǐng)、促進(jìn)的作用，提升實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的價(jià)值。此外，教具作為促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的工具，要根據(jù)一節(jié)課的目標(biāo)指向來選擇。不需要很先進(jìn)，但必須很精密，便于學(xué)生記錄準(zhǔn)確可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。無論是鐘擺還是鐵球制成的單擺，目標(biāo)均指向相同時(shí)間內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)相同。這些都建立在利用自制教具進(jìn)行實(shí)踐的基礎(chǔ)上。

（三）研討

案例：《機(jī)械擺鐘》研討階段教學(xué)設(shè)計(jì)。

嘗試測(cè)量擺在10 秒內(nèi)的擺動(dòng)次數(shù)，談一談數(shù)擺動(dòng)次數(shù)時(shí)有什么困難；

誰有更好的金點(diǎn)子優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法？小組展開討論；

小組測(cè)量單擺擺動(dòng)20次所用的時(shí)間；

用Excel 匯總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

學(xué)生在嘗試測(cè)量10 秒內(nèi)的擺動(dòng)次數(shù)時(shí)一定會(huì)遇到麻煩，即有時(shí)最后只擺動(dòng)了小半圈，并不正好是整數(shù)圈。這時(shí)教師就要提示學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化，想出更好的金點(diǎn)子，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。討論后學(xué)生會(huì)提出測(cè)量固定擺動(dòng)次數(shù)所用的時(shí)間，通過比較時(shí)間來探究擺的特點(diǎn)。筆者根據(jù)學(xué)生的提議，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主體地位。完成測(cè)量后，筆者在課前設(shè)計(jì)好的Excel 表格中輸入各小組的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成折線圖，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行橫向和縱向分析，進(jìn)而在交流討論中歸納出擺的等時(shí)性。

真正的研討，應(yīng)當(dāng)提高學(xué)生的交流能力，是一個(gè)共享、整理、分析活動(dòng)中所得信息的過程。學(xué)生測(cè)量和匯總擺動(dòng)時(shí)間后交流自己的發(fā)現(xiàn)，通過同伴之間思維的碰撞，把一堂課推向高潮，使每個(gè)學(xué)生獲得的認(rèn)知更豐富、更完整，讓觀察到的表層現(xiàn)象逐漸內(nèi)化成科學(xué)知識(shí)。

（四）拓展

案例：《測(cè)量力的大小》拓展階段教學(xué)設(shè)計(jì)。

請(qǐng)學(xué)生嘗試用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量一個(gè)墊圈的重力；

測(cè)量失敗后，思考該如何測(cè)量，根據(jù)自己的解決方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

通過前階段彈簧測(cè)力計(jì)的使用，學(xué)生逐漸明確了彈簧測(cè)力計(jì)的使用方法和注意事項(xiàng)，如，測(cè)量物體的重力時(shí)不能超過最大測(cè)力范圍。然而對(duì)于輕小的物體，如，做小纜車時(shí)使用的墊圈，放到掛鉤上后，指針沒有動(dòng)靜，有的學(xué)生就會(huì)認(rèn)為一個(gè)墊圈的重力為0 牛。討論后，有的學(xué)生會(huì)想到換用量程更小的彈簧測(cè)力計(jì)，有的學(xué)生會(huì)想到用疊加法測(cè)量多個(gè)墊圈的重力，再轉(zhuǎn)化成一個(gè)墊圈的重力。學(xué)生依據(jù)自己的方法去實(shí)驗(yàn)，不僅很有成就感，還再次溫習(xí)了測(cè)力計(jì)的使用。

拓展活動(dòng)能帶給學(xué)生自由發(fā)揮的空間，提升學(xué)生的綜合能力。在競(jìng)爭(zhēng)中激發(fā)學(xué)生參與的積極性，在分享中體驗(yàn)成功的樂趣，從而讓學(xué)生樂于思考，愛上科學(xué)。

四、教學(xué)反思

基于“四個(gè)環(huán)節(jié)”的教學(xué)法給當(dāng)前課堂教學(xué)帶來了啟示：在生活中學(xué)生直接參與身邊事情的產(chǎn)生和發(fā)展過程，而身邊的很多事情往往蘊(yùn)含著深刻的科學(xué)道理，所以要引導(dǎo)學(xué)生聚焦問題后主動(dòng)探索，充分發(fā)揮他們的觀察力、想象力和創(chuàng)造力，挖掘其中所包含的科學(xué)原理。只有在實(shí)驗(yàn)中思維，在思維中實(shí)驗(yàn)，才能真正培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。需要給予學(xué)生交流研討的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生探究之后，積極主動(dòng)地發(fā)表他們的探究成果，對(duì)一些有爭(zhēng)論的問題，可以發(fā)表各人不同的意見，促使學(xué)生更準(zhǔn)確、更有條理地進(jìn)行新的研究。通過研討把各個(gè)學(xué)生看到的、想到的集中起來，使大家對(duì)所要認(rèn)識(shí)的事物有較為全面的了解，促進(jìn)他們從感性認(rèn)識(shí)升華到理性認(rèn)識(shí)，建構(gòu)起準(zhǔn)確、完善的科學(xué)知識(shí)體系。