探究性实验让学生的思维深度参与

张慰徛

〔摘    要〕  思维的深度参与是课堂参与的最高境界。科学是一门以实验为基础的学科，为了努力达到这种教学境界，作为小学科学教师，应该围绕教学核心，确定课堂的生长点，创设探究性实验教学情境，引发学生深度思考，从而提升学生的参与度和思维品质。本文试从多一点开放、多一点比较、多一点拓展、多一点合作这四个方面，举例说明如何利用探究性实验激发学生思维的深度参与真正发生。

〔关键词〕  小学科学；探究性实验；思维深度参与

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  03    010-012

《义务教育小学科学课程标准》指出：科学学习要以探究为核心。科学是一门以实验为基础的学科，教师在课堂上要重视实验教学，努力创设适宜的学习环境，为学生提供充分的科学探究机会，引导学生在探究性实验中积极参与、深度思维，由此更深层次地感悟科学探究的奥秘。思维的深度参与是课堂参与的最高境界。探究性实验，是指在实验结果未知的情况下，学生通过自己探索、分析、研究、实验得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。在小学科学课堂上，教师如何使设计的实验活动更具探究性，更能促进学生的思维和实践能力？笔者觉得不妨做以下尝试。

一、多一点开放

课堂上，我们习惯于环环相扣式的线性教学方式：探究教学环节衔接流畅，师生问答顺滑，看似一蹴而就水到渠成，但思维参与其实很浅。

三年级下册教材《使沉在水里的物体浮上来》一课，为了得出“浮上来”这一学习结果，便是如此安排探究实验的：用橡皮泥和铝箔做小船来证明“改变物体形状”的方法可以；用吸管、木块、泡沫塑料做成一定形状承载重物来证明“借助漂浮物”的方法可以；用小潜艇排水來证明“改变自身重量”的方法可以；用水、盐、鸡蛋或土豆来证明“水里加盐”的方法可以。

如果教师将已有材料的使用局限在某个狭隘的探究视角之内，学生带着教师既定的学习目标使用既定的材料，身份只是一名材料操作员，而不是探究者，那材料的使用价值也是低下的，学生的思维受尽拘束。只有教师引导学生开放地使用材料，才能引发学生思维的深度参与。于是年轻的执教教师听从笔者的建议，将所有材料一股脑儿交给学生，让学生自由探究如何使沉在水下的物体浮起来。探究活动进行到一半时，教师让大家说说自己的发现。

“我把土豆中间挖掉一大块，土豆果然就浮起来了，我认为这是让土豆变轻了，土豆就浮起来了！”

“我们组把土豆一切为二，土豆也变轻了，可是半个土豆还是浮不起来。”

“一组挖，一组切，确实都改变了土豆本身的重量，沉浮现象却不同，如何解释呢？”教师巧妙点拨。

“可能挖的组挖得多，切的组切得少。我们组用加盐的方法，也不是加了一点点盐土豆就浮起来的，也和加盐的多少有关系，所以我想土豆也要减轻到一定重量才能浮起来。”

“那你们组加了多少盐，土豆才浮起来的呢？”

“我们忘记统计了……马上我们重新做一下，做完告诉你们加了几勺盐土豆才浮起来了。不过，土豆能浮起来，橡皮泥和铝箔却动也不动。”

“我们组把土豆切成一大块和一小块，都放进水里，可是都沉下去了，后来我们往水里慢慢加盐，结果大小两块土豆同时浮起来了，好奇怪！”

“我们组让橡皮泥、铝箔纸、鸡蛋都浮起来了，我们把它们放在泡沫塑料上，鸡蛋比较麻烦，它会滚，站也站不住，后来张同学想了个好办法，他将吸管做成一个小圈圈当作鸡蛋的椅子，鸡蛋就稳稳地站在泡沫塑料上浮起来了。”

“还可以用透明胶带里的塑料圈当鸡蛋的椅子！”另外一位学生受到启发脱口而出。

学生使用的方法竟然比教科书还要复杂得多！在用好材料的基础上，学生思维的深度参与真正发生了：他们不光得出了“水里加盐的方法可以使沉下去的物体浮起来”等预期学习结果，更清楚地知道这一条并非适用于所有实验材料，如橡皮泥、铝箔，产生了初步的密度概念；他们在其他学生发问和自身探究的双重需求下，确定了下一步探究的方向和目标，比如确定加盐的量，比如验证其他组奇妙的发现；他们在探究活动中，学会了灵活巧妙利用材料解决实际问题……思维深度由此体现。

叶澜教授曾说：课堂应是向未知方向挺进的旅程，随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景，而不是一切都必须遵循固定线路而没有激情的行程。课堂教学的变化是未知的，教师不光应该根据探究活动的不同特点用好材料，更应该开放地利用材料主动设计教学，给学生带来未知与意外，留下多一点的不确定性因素，给予学生更多思维的空间，使学生摩擦出更多的思维火花，给教学探究活动以更大的包容度和自由度。

二、多一点比较

俄国教育家乌申斯基说过：比较是一切理解和思维的基础，我们正是通过比较来理解新世界上的一切。不管是自觉还是不自觉，只要处于思考状态，都会与比较有缘。在科学教学中，比较也是普遍存在的：相似可以比较；差别可以比较；矛盾可以比较；联系可以比较；变化可以比较……我们要善于发现并抓住实验过程中的比较，甚至在条件适合的情况下，人为地创造比较，以便提炼出引发学生思考的问题。

三年级下册《观察》一课，笔者最终选定小青橘替代茶叶作为综合观察活动的主要实验材料。小青橘在本地区不被学生熟悉，外形又类似普通橘子，学生应该很容易就会将两者主动进行比较，实现思维的深度参与。现摘录部分课堂实录，希望取得抛砖引玉的效果。

师：你观察得真仔细！我们还能观察些什么呢？观察它的表面特征就够了吗？

生：剥开来，尝一尝！

师：有道理。剥开后会有什么发现呢？

生：我吃的橘子都是金黄色的，味道甜甜的，有点酸，这个青橘看起来还没长大，应该是酸酸的。

师：哦，剥开来里面有果肉。那果肉是怎么样的呢？

生：可能跟我们平时吃的橘子一样，里面是一瓣一瓣的。

师：那你觉得会有几瓣？

生：五瓣吧，因为它很小，所以应该没有多少瓣。

生：果肉表面应该有一条一条白色的东西。

生：里面还有种子。

师：你觉得种子会有多大？

生：很小很小，还没有长大呢！

生：应该没有种子，它自己还是橘子宝宝呢。

师：很小很小的话，可能你观察起来就没有那么容易了，给你一个好东西，能帮助你观察得更清楚……

生：放大镜！

师：真厉害，连“秘密武器”都知道了！你需要吗？

生：要！

师：还有没有其他学生需要这个“武器”？你为什么要放大镜？

生：我还可以用放大镜观察小青橘的表皮。（橘汁水等）

（教师调动学生积极性，给提出观察方向的小组分发放大镜）

师：那么大家剥开小青橘，看看到底是不是像你们猜的一样吧！

（学生剥青橘并观察，教师巡视）

师：来，说说你们又观察到了什么？

生：很难剥，跟我们平时吃的橘子皮不一样。

师：真的吗？有什么不一样？

生：这个皮很薄。

生：剥的时候闻到了一股酸味，太酸了！

师：我也闻到喽！

生：有白色的筋，但是很少！

生：果肉是绿色的！

生：有籽。

生：籽很大，很多。和我之前想的完全不一样，小青橘有大籽！

师：我也看到了，这么小的橘子居然能结出这么大的籽呀！

生：可能它天生个头小，是橘子中的侏儒。

……

这些带有比较色彩的探索性问题的设计，都是为了让学生在已有认知的基础之上观察新事物，制造冲突与矛盾，发展学生思维，引导学生全面深入地了解被观察物体，多方向、多角度地思考问题，以突破已有的认知。

三、多一点拓展

如果我们的设计思路、教学方式、探究内容等形成定势的话，学生会产生疲倦感，思维的深度发生自然成为水中月、镜中花了。我们应该根据教材特点，拓展一些材料简单又有趣的动手实验，唤起学生探究兴趣和探究期待，从而使深度思维成为可能。

江苏省特级教师许春良给三年级下册教材《使沉在水里的物体浮上来》一课添加了“浮沉子魔术”导入环节。但浮沉子的作用并不单单是在导入环节激发学生的学习兴趣，而更为重要的是提供了促使学生思维深度发展的方向。无论是“借助漂浮物”“改变自身重量”还是“水里加盐”的方法让沉下去的物体浮起来，都有一个“度”的问题，学生在课堂上已经初步感受到了这个“度”的存在：漂浮物只能承载一定重量的物体浮起来；自身重量减轻到一定程度才能浮起来；加盐到一定的量才能使土豆或鸡蛋浮起来。经历了这一番初步感知，再来亲手制作浮沉子，解读浮沉子的奥秘。这肉眼难以觉察的细微改变，需要学生亲手调整浮沉子的重量，一次次尝试验证之后，思维的深度必然水到渠成。

四、多一点合作

合作不是一个选项，而是取得成功的必要条件。探究性实验相比于验证性实验，对于小学生个体来说有一定的难度，所以其本身自带合作的属性，思维的深度参与在群体中才能得以充分挖掘。

合作可以带来多元思维，每个人都有不同的经验、知识和观点，通过合作，可以让不同思维碰撞融合，从而产生更多创新和有价值的想法，开阔了视野，拓展思维的边界；合作可以互相启发思维，在分享自己的思考过程、思路和解决问题方法的同时，相互激發新的思考方向，扩展自己的思维方式和思考模式，提升自己的思维能力；合作可以促进批判性思维，小组成员间相互挑战和质疑，可以减少个人思维盲区，发现问题的不足和局限性，并为问题提供更深入的洞察和解决方案，从而加深对问题的理解和思考。

探究性实验项目谁来设计？团队合作所带来的结果，超过了每个个体的努力之和。充分合作挖掘每个个体的差异与能力就能推动探究性实验的延展与创新。在四年级“冷和热”单元“探究一杯热水在变凉过程中水温是怎样变化的”活动中，学生对于“假如继续观测下去，水温会怎样变化？”有了自己的疑惑，部分学生认为，在同一室温下水的温度总是低于空气温度的。这个问题在五年级“热传递”单元中也有显现，部分学生认为，室内的铁片等金属温度会低于室温，这为打开后续的探究铺设了坦途；部分学生对概念文字的深度理解也能将探究性实验往深里挖掘，如对于“绝大多数物体受热时体积会增大，遇冷时体积会缩小……”，就有学生揪住了“绝大多数”，又引发了一次深入探究。

例证是不能穷尽的，也无须穷尽。登山则情满于山，观海则意溢于海。我们唯有潜心钻研教材与学生，充分利用实验材料，激励学生积极主动地探索和发现，努力让思维的深度参与在探究性实验中真正发生。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]喻伯军.《义务教育科学课程标准》课例式解读[M].北京：教育科学出版社，2022.