让探究在学生的“发现”中生成！

摘要：本文结合小学科学的教学实践案例，分析探究发生的地带，探讨“发现”在探究教学设计中的作用。其中，从实验现象层面的“发现”到科学思维层面的“发现”有一定的实践路径，会让学生思考更为本质的物质规律，从而实现深度学习的发生。

关键词：探究；发现；教学实践案例；科学思维；深度学习

探究式教学的目的显而易见，是致力于学生科学素养的提升和好奇心的保护。小学科学多以问题为导向，重视发现或是创新的实践体验过程，提供了很多让学生“一探究竟”的可能。那如何在课堂上的四十分钟内让学生进行充分地探究活动，进行有深度的学习？

“探究”发生在学生的已知世界与未知世界的交界处，这即是我们教学设计的出发点。例如，在研究摩擦力的秘密时学生是有一定生活经验的——结了冰的路面与结冰之前的对比，桌子里不装书时与装满书之后再拉动的对比等等，这些都是学生的已知世界（现有水平），但学生的这一经验并没有在头脑中显化为科学认知。摩擦力的大小涉及材料的粗糙程度和接触面间的压力，而“这两个因素如何影响摩擦力的大小”在教学之前学生是不完全清晰的，即是学生的未知世界（潜在发展）。学生的现有水平中已经暗含了“粗糙程度”与“压力”这两个因素，只是不清晰，也即是“现有水平”向“潜在发展”过渡中有一个模糊地带（交界处），而这个已知世界与未知世界形成的交界处就构筑了“最近发展区”，只需我们教师进行适当的情境设计与点拨，学生就能有所“发现”，探究学习也就有可能发生。

如何让“交界处”的“发现”生成？这往往需要一个“先行组织者”，先让学生入戏；而后再来一个剧情转向，让学生能有所发现，自主探索。在《食物中的营养》一课教学中，先让学生模仿教师用碘酊检测米饭、蔬菜、水果等食物中是否含有淀粉。这一实验学生很喜欢，很容易入戏，掌握一些基本的操作规范。但在实验结果汇报时却有了“意外”的发现——垃圾筒里的米饭、蔬菜、水果等食物混合残渣中，原本米饭被碘酊滴定成了蓝色，而现在垃圾筒却是无色的。“蓝色”为什么会消失？带着这样的疑问，师生又开启了新的自主探究。在《摩擦力的秘密》一课的教学活动中，先进行容易理解的“粗糙程度”这一影响因素的实验探究，学生在入戏的过程中掌握了对比实验的方法和实验器材的操作。实验过程中，滑块上放置不同数量的钩码会引起学生对重量（压力）这一影响因素的猜测，进而转向新的探究。当然，这里要实现“转向”的产生，关键就是要用心设计兰·本达教授所提倡的有结构的实验材料。

接下来，如何让这一“转向”在一节课或两节课内高效地转化为探究实践？我们需要引导学生在混沌中缕出思路。面对垃圾筒中消失的蓝色，学生头脑中起初是没有头绪的。教师的问题很重要——“到底是谁让米饭的蓝色消失了？”学生的思维就有了靶向，思考某种食材的作用，或者几种食材共同的作用等，这即是因素分析，在进行抽象思维活动。师生共议，板画出实验设计思路，为新的实验开展做好规划。摩擦力的研究中，既然学生提出了对于重量（压力）这一影响因素的考虑，那就需要学生设计出实验思路，之前运用过的对比设计、控制变量、实验次数、记录方法等就能派上用场。在这一环节，我们会看到学生的学习热情高涨起来，因为要进行他们自主设计的实验，学习动机已经从外部驱动转化为内部驱动了。

有了探究的“转向”之后，在思维上的难度主要体现在实验后对数据的分析，对现象背后规律的“萃取”。当学生发现青菜汁儿、西红柿汁儿、柠檬汁儿、桔子汁儿等均能将变蓝的米饭汁儿褪色后，如果我们的提问是“这些能说明什么呢？”，问题指向的泛泛就可能让学生有点儿迷茫（但能让智商高的学生脱颖而出）；而如果我们提出的问题是“青菜汁儿可以让蓝色的米饭汁儿褪色，西红柿汁儿可以让蓝色的米饭汁儿褪色，柠檬汁儿可以让蓝色的米饭汁儿褪色，桔子汁儿也可以让蓝色的米饭汁儿褪色，它们各自不同，但都实现了同一个功能，说明了什么呢？”这里其实导向了对“结构与功能”这一跨学科核心概念的思考。如果学生仍然讨论不出，我们可以进一步类比提示：

“我们每个同学都是不同的——有男生有女生，有个高有个矮，有胖有瘦，假如我们都饿了，都可以去超市里买到面包。请问，我们各个都不同，但为什么都可以买到面包呢？因为我们的口袋里都有……”

“口袋里都有钱！”

这样，就导向了对共同物质的思考，这时，有生活经验的学生就想到了是维生素C的作用。在这里与学生构建的互动对话，是对物质变化更深层次的探寻，是对从多样的表象性中思考内在统一性的归纳概括思维的培养，是从交界处的模糊走向科学理性的明晰。类似的，在《点亮小灯泡》一课中，面对总结在黑板上各小组探索出的多种点亮小泡的连接方式，我们可以不急于把结论和盘托出，而是让学生思考“相同功能的背后说明了什么？”引导他们发现共同的结构特点，然后再呈现新的电路连接方式让其判断和验证。“归纳与演绎的探究式教学，落脚点是促进学生对现象背后机理的理解，这样的理解比较好的方式莫过于让学生表达自己的想法。”在教学实践中可以发现，这样的思维培养越多，学生对这一思维的运用意识倾向（迁移）也会越明显。

如果我们觉得教学仍意犹未尽的话，也可以引向略高于课程标准的教学。华东师范大学的崔允漷教授曾经指出，课程标准是学生达到学业水平的基本要求，但教学可以适当超越课程标准，让学生有更高一些的学习获得。因此，我们可以在一些教学情境中针对“新的发现”进行深一步的思考。在《点亮小灯泡》一课中，学生总结出来要形成“闭合回路”这一结构是点亮小灯泡的连接关键，那结构的内部中又在发生着什么过程让小灯泡亮起来？这时，“电子说”“双向电流碰撞说”“摩擦生热说”“能量激发说”等等猜想在学生口中诞生，虽然只是经验或零散知识的组合，但却也是前人曾经有过的想法。在这些猜想中，蕴含着“微粒说”“能量守恒”等科学观念的影子，是学生利用建模来解释世界的思维跃动。学生构建的“解释机制”，不仅有利于知识理解与迁移，而且其本身就是一种理论创造活动。

在五年级下册《温度不同的物体相互接触》一课的教学活动中，盛有凉水的试管放入盛有热水的烧杯中，学生测量温度并在坐标纸上记录变化曲线。教材原本也只是让学生体验热量在不同物体间的传递，但学生竟然从记录的数据及绘制出的折线上发现凉水温度有一段时间超过了热水温度。这一反常现象让很多老师也觉得奇怪，但很多小组的实验结论证明不是误差所致。这时，师生可以一起讨论原因，分析烧杯中的热水不同部位散热情况、烧杯与试管水量的差异、与空气接触面积的不同等因素对于这一现象的可能解释；也可以对实验装置进行更为细致地重新组装，如换用更大烧杯甚至是圆形水槽，增加温度计的数量等。面对未知或是验证自己的猜想，师生的深层次学习动机被激发。

“深度学习是触及心灵深处的学习，是深入知识内核的学习，是展开问题解决的学习。”如果说传统一些的教学更关注知识的获得与验证的话，那么基于发现的探究教学则更关注知识的生成和如何解释世界。知识是如何产生的？源于实践中的发现，体现了更看重从知识的产生过程中理解知识的观念；如何解释现象且努力达到自圆其说？这是科学思维的语言外化，“建构起知识的个人意义和价值”，也能引导学生对科学本质有所认识。课堂上师生的发现激发起了学习动机，进行因素分析或者猜想是深入知识内核的思考，而开展的共同体讨论或实验探索是展开问题解决的学习，这些都是深度学习的体现，与新版义务教育科学课程标准中的“科学观念”“科学思维”“探究实践”“态度责任”等学科核心素养追求相契合。

“核心素养一定是知行交互的结果。”作为天然就具有实践性特点的科学教育，我们不仅需要在“行”上重视学科实践，更要在“知”上重视学生的思维探索，在发现的学习情境中激发起学生的学习热情。也许，这是一种拉近与西方科学教育差距的有效途径。

参考文献：

【1】王鹏.《摩擦力的秘密》教学实录与分析【J】.湖北教育（科学课）,2017（6）：25-28.

【2】王鹏.科学课多听听学生的解释【N】.中国教师报（现代课堂第5版），2018.08.29.

【3】唐小为.从互动走向互动——为了科学探究的社会性课堂学习环境研究【M】.重庆：西南大学出版社,2016.

【4】李松林，贺慧，张燕.深度学习究竟是什么样的学习【J】.教育科学研究,2018（10）:54-58.

【5】崔允漷.新课程呼唤什么样的“新”教学【J】.教育家,2023（2）:6-8.

【6】中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）【S】.北京：北京师范大学出版社,2022.