科学课堂如何促进学生的深度探究

俞旭

摘要：探究活动是科学学科重要的学习方式。以《空气能占据空间吗》一课教学为例，说明引导学生开展深度探究的教学策略：核心问题的确定要注重唤醒与联结，探究活动的改进要突出体验与有效，知识内容的内化要明晰本质与变式，学习结果的外显要强调迁移与应用。

关键词：小学科学探究活动《空气能占据空间吗》

探究活动是科学学科重要的学习方式。如今，很多科学教师在教学中也非常注重探究活动，期望通过探究活动帮助学生获取知识、发展能力。但很多时候我们会发现，科学课堂即使有了探究活动，看起来也非常热闹，但“探究”之后学生也只是交流“奇特”的现象，而对现象的分析、结论的得出缺乏思考。究其原因，我认为，这是学生的探究还浮于表面，没有深度。那如何促进学生的深度探究？我觉得，可通过确定核心问题、改进探究活动、内化知识内容、外显学习结果等来实现。本文以教科版小学科学三年级上册《空气能占据空间吗》一课的教学为例，具体说明。

一、核心问题的确定：注重唤醒与联结

学生进入课堂之前不是一张白纸，而是带着经验的。对于所学新知，他们有自己的观点和想法，有些经验是与新知一致的，有些经验是与新知有认知冲突的。教师首先要做的就是唤醒学生的已有经验，特别是学习新知所需要的经验，然后将新知与已有经验进行有效的联结。这样的教学才能使学生的学习更有根基、更能蓬勃生长。

空气跟其他物质一样能占据空间吗？这个问题对于三年级的学生来说，会存在一些争议。学生在一年级曾经用“占据空间”去理解形状，通过在盒子里放入螺母、木块、乒乓球等物体的探究来理解“占据空间”。对于看得见、摸得着的物体能占据空间，学生是容易理解的，但对于看不见、摸不着的空气也会占据空间，学生理解起来是存在一定难度的。

本节课，教材直奔主题，通过预测“倒扣在水中的杯子内的纸团会湿吗”，聚焦“空气能占据空间吗”。显然，这缺乏对学生已有经验的唤醒。对此，这样开展教学：首先，通过往瓶子里装沙子（固体）和水（液体）来唤醒学生“沙子和水是可以占据空间的”的已有經验;然后，通过“这个瓶子没有装沙子和水之前，是什么占据了空间？”这一问题引导学生说出各自的想法和判断。学生谁也说服不了谁，于是就自然引出了本节课的课题，亦即本节课探究的核心问题——“空气能占据空间吗”，同时也使学生对“占据空间”这一描述有了一定的知识联结。

二、探究活动的改进：突出体验与有效

探究是通过相关的观察和实验活动进行的。要使学生进行深度探究，应让学生经历、体验活动过程。这就要求教师在确定了探究的核心问题之后，将其融入具体的活动中——活动不能过难或者存在学生跨不过去的障碍，即保障活动的体验性;也不能过于简单或者只让学生按部就班地操作，即保障活动的有效性。

本节课，教材设置了“杯子内放纸团倒扣压入水中”的探究活动（如图1），意在让学生通过探究发现纸团没有湿，从而去寻找原因，通过漂浮物（如泡沫）的位置发现杯子里没有水，只有空气，所以纸团不湿。从实际的教学效果来看，一方面，由于三年级的学生动手操作能力还不是很高，操作要求又有些复杂，导致学生过于关注操作而忽视了探究活动的观察和思考;另一方面，纸团放在杯

图1

底，倒扣时容易掉落，有些学生探究时不注意竖直向下压杯子，容易出现纸团被弄湿的状况，使得探究活动很难继续下去。

为了提升探究活动的体验性，基于学生的年龄特点，紧紧围绕核心问题“空气能占据空间吗”，对探究活动加以改进，将教材中的“纸团为什么不湿”的探究活动，改为小塑料球位置变化的探究活动：如图2所示，把杯子倒扣，罩着小塑料球竖直压入水中。学生会发现，小塑料球在倒扣杯子的底部，杯子里边没有水，只有空气。由此，得出“空气占据空间”。

图2

为了提升探究活动的有效性，在学生开始探究前增加两个环节：玩小塑料球和猜测小塑料球的位置。玩小塑料球就是要让学生知道小塑料球是始终浮在水面上的，小塑料球的位置就是水面的位置，从而为学生后面有效完成探究活动做好知识铺垫。猜测小塑料球的位置是一种前测，便于教师了解学生现有的认识水平、主要有哪些观点和想法，并基于学生现有的观点、想法引导学生开展更为有效的探究。学生对于小塑料球的位置主要有三种观点：球在上面，因为竖直向下压杯子，水会进入杯子里，球就随着水面浮上来了;球在下面，因为杯子里有空气，空气把水往下压，球就随着水面落下去了;球在中间，因为杯子里有空气，但总觉得下面的水会进来一些，所以球应该在中间。对此，学生急切地想要去探究小塑料球究竟在哪个位置。而带着验证猜想意味的探究活动显然是更加有效的。

三、知识内容的内化：明晰本质与变式

要实现深度探究，重要的是使学生通过探究知道事物的本质属性，全面把握事物的内在联系，通过本质推导出若干变式，再通过变式更好地把握本质。当然，要使学生把握本质，不是靠教师把结论直接告诉学生，而是靠学生自己主动去探究与思考，归纳、总结、质疑……

本节课，学生通过小塑料球位置变化的探究活动知道了空气能占据空间，为了使学生更好地把握知识的本质，就需要让学生多方位、多角度地去思考和理解。在学生“压杯”的探究活动后，围绕小球位置的变化进一步补充两个拓展探究活动，帮助学生内化所学的知识内容。

第一个探究活动是“怎样让小球上来”。基于刚才的研究结果“空气把水挤出去了，空气占据空间，球在下面”，学生展开了激烈的讨论——“只要让水进入杯子，球就上来了。”“可以把杯子斜一点，让空气出去一些，球就会上去一点。”“把杯子底部开一个洞，让空气出来，水就会占据空间，球就会上来。”……讨论完成后，教师引导学生通过实际操作（如图3，在杯子底部开洞）验证自己的猜想。

图3

第二个探究活动是“怎样再让小球下去”。经过前面的探究活动，学生会很自然地猜想：要使小球下去，就要让杯子里的水下去;要让杯子里的水下去，可以让空气再次进入杯子里。于是，学生想到了用嘴巴吹气、用注射器或打气筒打气等方法，并进行了验证（图4所示为学生用打气筒打气使小球再次下沉的操作），从而进一步明晰“空气能占据空间”这一结论，内化于学生的认知结构中。

图4

四、学习结果的外显：强调迁移与应用

明晰知识本质与变式其实就是实现知识内容的内化，而迁移与应用就是实现学习结果的外显。就学习的过程而言，首先是内容的内化，然后是结果的外显。所以，迁移与应用不仅仅是检验学习的一种手段，更是学习的一种重要方式，它有利于学生的认知由间接到直接、由抽象到形象。

本节课，在学生内化了“空气能占据空间”这一结论后，让学生通过解释“纸团不湿”和“瓶内气球吹不大”两种现象，进行迁移与应用，外显学习成果。

教师首先进行引导：“同学们，对于‘空气能占据空间吗，教材又是如何探究的呢？请看书上的探究步骤，自己试着做一下，看看能得到什么结果。”这里，将教材中的探究活动后置，作为学生直接迁移的学习素材。接着，提出应用所学进行“瓶内气球吹不大”的探究活动，请班级里力气最大的学生来吹瓶子里的气球，结果该生脸都憋红了也不能把气球吹大;其他学生跃跃欲试，结果连试几个人都做不到。教师引导学生结合刚刚的小球浮沉系列探究活动思考：瓶内有空气占据了空间，所以气球怎么也吹不大;要把气球吹大，可以在瓶子底部开一个洞，因为开洞后吹气球的过程中，空气会被挤出来，空间就让出来了，气球也就能吹大了。学生应用本节课所学有效解释并解决了这一迁移探究问题。