高段小学生科学探究特点与教学建议
高段小学生科学探究特点与教学建议
【内容摘要】探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。与低段学生相比，小学高段学生的科学探究产生了许多新的特点。本文结合具体案例和自己的实践经验，对高段小学生的科学探究的特点作一分析，并提出针对性的教学策略。
【关键词】小学高段学生  科学探究特点  教学建议
探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的重要途径。小学生自三年级接触科学探究，到高年级已有一定的科学学习经历，他们对科学探究的意义和程序有了一定的理解，与低段学生相比，小学高段学生的科学探究也产生了许多新的特点。本文结合具体案例和自己的实践经验，对高段小学生的科学探究的特点作一分析，并提出针对性的教学建议。
一、科学探究活动中隐含了更强的逻辑思维性
【案例】教科版五上年级《沉浮与什么因素有关》一课的研究问题是：不同材料构成的物体，在水中的沉浮与什么因素有关。确定研究问题后，学生进行了推测：可能与物体的体积、轻重
有关。怎样验证自己的推测呢？学生经过一番商议后，决定把实验桌上的7种材料分别按轻重或者体积大小排队，再放入水中观察它们的沉浮情况，由此得出沉浮的规律。结果发现：通过上述实验，无法得出轻重、体积大小与沉浮之间的关系。这个结果有些出乎学生的意料，学生犯起了嘀咕，一头雾水。“真的没有关系吗，还是刚才我们的探究活动考虑得不够周密，请大家再耐心地分析分析，小组再讨论讨论。”有了教师的及时点拨，学生重新审视了自己的探究过程。费了一番周折后，学生发现：是因为没有把实验中的变量控制好，研究体积与沉浮关系时，应该选用轻重一样的材料；研究轻重与沉浮的关系，应该保持体积不变。“老师，我们需要一组轻重（体积）一样，体积（轻重）不同的材料。”紧随其上的又一轮探究热火朝天地展开了……
    ●教学分析
探究“物体在水中的沉浮与什么因素有关”这个活动隐含了很强的逻辑思维性，对学生的科学探究思维水平提出了更高的要求。学生把7种轻重、体积不一样的物体放入水中，发现结果与推测不符，引发了认知冲突，促发他们进一步分析和反省：为什么探究的结果与事先的预测不一样？探究的设计和计划的实施存在什么缺陷？探究活动的哪些方面还需要改进？在一
系列问题的驱动下，学生各抒己见，对活动进行了有目的的改进，再研究……显而易见，学生伴随探究活动本身的思维方式是纵向型的，活动与活动板块存在着明显的递进关系，探究活动一环紧扣一环，前面建立的科学概念是后面科学概念构建的基础和保证。活动中，只有学生的外部探究与逻辑思维相继并进，才能推进探究活动的顺利达成。它已经不像刚刚起步的探究活动：思维结构是横向平行型的，活动板块之间是以并列关系存在，前后活动间不存在明显的推进关系。
根据皮亚杰儿童认知发展理论，高段学生的思维正处于具体运算阶段，他们的思维水平已经有了一定程度的发展，他们有能力在科学探究中进行逻辑思维。这一时期安排这样的探究活动不仅能使学生主动建构科学概念，又能提高他们的科学逻辑思维能力，起到厚积薄发的作用。                                                                             
    ★教学建议
（1）理解并挖掘教材每个活动、活动与活动间的逻辑思维关系 
教科版小学科学教材是由一个个科学活动组合而成，每一课包含的小活动与小活动、前后课
时的大活动与大活动之间存在一定的内在逻辑联系，这种逻辑联系是否被教师真正理解和把握，就会产生不同的教学效益。       
例如：教科版五下年级《马铃薯在液体中的沉浮》一课出现了两种教法。
教学方法一：学生发现马铃薯在一杯液体中会浮起来，马上回应：“浮的一杯是盐水！”听一个学生这样说，更多的学生都附和着说是盐水。老师肯定了学生的判断：“好！真聪明！这确实是盐水。”接下来老师又问：“这是盐水，怎么来验证呢？”学生说：“烧一烧就能烧出盐。”学生说干就干，结果真的烧出了白的粉末，学生与教师对蒸发皿中留下的“盐”都是深信不疑！实验得出：使马铃薯浮起来的液体就是盐水。
教学方法二：当学生喊出让马铃薯浮起来的水是盐水时，老师却神情自若地说：“你们这么肯定呀？有什么方法来验证呢？”“把杯中的液体烧一烧就知道了”。调羹中的液体烧干了，出现了白的粉末，“是盐，是盐”，学生又一次自信地断定。老师不紧不慢地说：“你们这么肯定呀？老师这里还有糖、味精、小苏打，把它们溶解在水中，放入马铃薯，看看会怎样。学生做了，结果发现：溶解了糖、味精、小苏打的水也能使马铃薯浮起来。老师趁机提问：刚才这杯液体到底是什么？学生支支吾吾：可能是糖水，可能是盐水，也有可能是味精水，有些
小组说可能是多种物质混合在一起的水！还有学生说：“不能确定是什么液体。”
此探究活动争论焦点与活动隐含的逻辑点都是确认这杯液体是不是盐水。第一种教学方法，学生看到白粉末就断定是盐，事实恰好与教师的预设一致，比较顺畅地得出探究结论，这种教学方法也被很多老师经常采用。但是，对学生严谨、深入思考的科学思维培养，思维潜力的挖掘是存在弊端的。第二种教学方法中的“不能确定”，是教师挖掘探究逻辑思维的更进一步，体现了科学理性、逻辑、严密的思维分析方法。通过探究白粉末是不是盐的活动，懂得科学不能以偏概全，盲目下定论。可见，科学意识、科学思维、科学思想的养成在很大程度上得益于教师对探究活动中逻辑思维的理解与挖掘。                                               
（2）夯实每一个科学概念，为科学探究构建新概念提供基础保证
由于科学探究前后存在逻辑关系，学生新的科学概念构建是建立在已有概念基础上的。因此，教师要充分了解学生已有的经验基础，一步步夯实，从而构建科学概念，从而不断地螺旋上升。例如《做一个钟摆》一课中，科学活动的前后逻辑体系如下：摆的快慢与摆绳的长短有关→摆绳一样长的摆，摆的快慢与还与摆锤的长短有关→摆的快慢与摆锤上有无金属圆片有关→摆的快慢与摆锤上金属圆片的重心位置有关→摆的快慢与摆长有关。可见，要构建
最后的科学概念就像修造高层建筑一样，层层递进，环环相扣。教师只有在夯实每一个科学概念的基础上才能引导学生建立新的科学概念。
（3）领悟科学探究中相互交叉的逻辑关系
对小学高段学生而言，除了要引导学生建立科学概念与科学概念、事物与事物间内在的逻辑关系，还应该初步领悟科学探究中相互交叉的逻辑关系。例如：在《微小世界》单元的学习中，一方面让学生经历人类从古到今观察工具的发展过程，另一方面认识人类随着观察工具的发展，观察视野不断拓展，感受人类在探索微小世界方面所取得的丰硕成果。教师如果深入理会教材，掌握了探究的多层逻辑关系，就能引导学生把事物放在具体的关系中进行思考和认识，能更加多方位、深层次地认识事物的本质，感悟科学的本质。
二、开展科学探究的自主独立性加大
【案例】在硫酸铜与铁钉反应的教学中，笔者曾经观摩了两位老师不同的教学流程。
    教学流程一  先让学生观察硫酸铜，并描述它是怎样的？再让学生观察铁钉，把观察到的进行描述。两次观察活动后，教师提出问题：“把铁钉放入硫酸铜溶液中，会发生什么变化呢？
”为了让实验万无一失，教师提示：“要观察铁钉放入硫酸铜溶液中有什么变化，先要观察实验前的铁钉和硫酸铜，再观察实验后的铁钉和硫酸铜，两者进行比较。学生根据教师的要求再次观察，实验。
教学流程二  教师开门见山提出本节课探究内容：把铁钉放入硫酸铜溶液中，会发生什么变化？随后提出：“要观察它们发生了什么变化？我们应该怎样实验操作？”学生经过讨论交流后，达成意见：“先要观察实验前的硫酸铜和铁钉是怎样的，再观察实验后的硫酸铜和铁钉是怎样的，前后进行比较。”教师再次引导：“这是一个对比实验，为了观察它们发生的变化，我们在观察时需要注意什么？”为了成功达成实验，孩子们绞尽脑汁，观察实验方案在他们的踊跃发言中不断完善。学生的自主观察活动水到渠成。
●教学分析
同样是观察把铁钉放入硫酸铜溶液中会发生什么变化的活动。在教学流程一中，学生机械地照着教师指定的实验步骤按部就班地依样画葫芦，把观察硫酸铜和铁钉的大活动分割成了零碎的三个小活动，学生在活动中停停放放，不断在教师的指令下操作，学生探究的自主性受到压抑，探究的积极性及思维参与程度明显打折。很明显，在教学流程二中，学生的观察活
动是在一定的研究问题驱动下的一种有目的的活动，学生经历了探究活动的设计，讨论了活动中需要注意的地方，科学探究成为学生自主独立的活动，活动得到明显增值。为什么从表面看所差无几的两例活动，产生的教学效益会如此悬殊呢？问题的节点就是教学流程二中的教师相信学生已经具备了初步的科学探究能力，知道该是放手的时候了，教师在其中只是充当引路人的角，给予学生尽可能大的自主探究空间。
★教学建议
曾经在六年级上册学生中进行问卷调查，调查显示：学生希望教师把探究的时间增加，在探究活动中教师不要给予过多的指令，有一定难度的探究活动才是学生所期望的。为了适应学生的特点与内心需求，我在教学中自定原则：当学生处在思维的转折点或探究的重难点，经过自身努力，还感到无法解决时，教师要给予适当的点拨、扶持或提示，其他情况都充分发挥学生的自主，做到放中有导，导放结合，与高段学生要求独立自主的心理特点相符合。
（1）运用“提示单”促进学生开展自主独立的探究活动
给学生更多的探究空间是每个教师的共识，但同时，又担心学生的科学探究会偏离轨道，产
生失控行为。笔者在多年的教学实践中经常运用“提示单”来克服这一难题。    例如：《斜面的作用》教学中，第一个探究活动：分别测出直接提升和沿斜面提升一个物体所用的力，得出斜面能省力。在第一个活动快结束时，我下发了科学提示单（如下）：
            关于斜面能够省力的进一步研究提示单
小学生科技小报 同学们，祝贺你们发现了斜面能够省力的作用。                     
    是不是所有的斜面省力情况都一样吗？斜面省力的情况有什么相同与不同的地方？
    小组赶紧讨论一下，制定研究的方案，赶紧行动吧！
在提示单的指引下，学生自觉地过渡到第二个探究活动，前后两个活动共进行了大半节课。活动中，教师只是在小组中巡视，及时给予必要的指导与帮助。这样，既给了学生广阔的科学探究时空，又使学生的活动在正道上得以持续、深入，起到了两全其美的作用。
（2）布置主题式探究活动，把科学探究从课内引向课外   
高段学生已经具有了独立解决问题的能力，他们已经不满足教室这个太小的空间，他们希望课堂活动在课外得以延续，在课外寻科学探究更广阔的空间，得到进一步的发展，获得更
大的成功。如在学习《环境问题和我们的行动》时，我在课前组织学生进行调查、了解、记录人类面临的环境问题，使学生对人类与环境问题形成立体化的认识。在《做框架》课后让学生继续搜索生活中的框架结构，每个小组以一种框架结构物体为例进一步探究，写成科学小论文。学生以开放的心态对自己喜欢的活动进行深入、开放的探究，获得的不仅是大量的信息，还有对科学产生的无比激情和盎然兴趣。

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