指向深度学习的探究实践教学策略

指向深度学习的探究实践教学策略

陈苍鹏

杭州市十三中教育集团（总校）  浙江杭州    310012

【摘要】初中科学教学中需要加强实践探究教学，促进学生动手与动脑相结合，以项目化、跨学科、技术与工程等为抓手，开展实践探究活动，提高学生的创新潜能。

   关键词：实践探究；策略

科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有探究性与实践性。科学探究实践有助于学生保持对自然现象的好奇心，从而亲近科学，理解科学与技术，提升科学实践能力，培养学生适应终生发展和未来社会发展所需的必备品格和关键能力，从而满足学生的个性化学习需求，开发和培育学生的潜能和特长。

一、探究实践的意蕴

2022版义务教育《科学课程标准》指出，探究实践主要指在了解和探索自然、获得科学知识、解决科学问题，形成的科学探究能力、技术与工程实践能力和自主学习能力。

布鲁纳指出：“发现不限于探究尚未知的东西，也包括着用自己的头脑亲自获得知识的一切形式。”只有躬身探究的获得的科学知识才属于个人内心的知识，才有可能转化为实践智慧，探究实践因此也成为教育追求的目标。

因此，我们在科学探究实践的教学中，努力倡导创设探究的学习氛围，让更多的学生主动参与、动手动脑、积极体验，激发学生的好奇心与内驱力；创设真实的探究与实践的情境，设计适宜的科学问题，引起认知冲突，激发主动性思维，促进学生反思、应用和迁移，提升学生的实践能力。

二、开展初中实践探究的基本立意

1.在探究实践中学会选择

让学生学会选择是科学教学改革的重要目标。尽可能地尊重学生的意见和建议，充分体现学生主体地位，发挥学生的主动性，为学生提供适宜的教育，促进每个学生主动、活泼地发展。

初中科学探究实践主要满足学生的个性化学习需求，开发和培育学生的潜能和特长，提高学生的自尊和自信的，使学生内心越来越充实和富有力量的。

初中科学探究实践必须增加灵活性和选择性。以满足学生个性化学习和多样化成才的需求。科学教研组应开设相应的探究与实践活动供学生选择，以满足不同层次学生的发展需要——有特长的学生可发展和提高特长，没有特长的学生可发现和培育特长。

2.在探究实践中激发兴趣

科学探究实践课堂充分体现学生为主体、教师为主导、课堂实践为主线的课堂教学原则，充分激发学生的学习兴趣，发挥学生学习的主体地位。参加探究实践，开发自身的特长和潜能。例如，化学反应发生的先决条件是什么？是各反应物微粒间的碰撞？那么每一次的碰撞都会有效吗？怎么提高微粒碰撞的有效性？反应物的浓度、温度、接触面积、状态，以及催化剂、气压等因素都可以促进化学反应的速率吗？多个因素在一起作用的时候，各个因素的影响力一样吗？

3.在探究实践中培养创新

真知来源于实践，创新能力的培养也必须建立在实践创新的基础之上，坚持实践第一的观点，不断推进实践基础上的理论创新。要突出科学探究，强调“做中学”和“学中思”，养成通过“动手做”来解决问题，培养学生的综合实践能力。但是，如果只是停留在低水平的活动，自然也引不起学生的主动思考，无法实现深度学习。要结合学生实验，融合趣味性、操作性、探究性。只有立足实践，才能真正发生主动学习，探究实践，绝不能把知识内容直接灌输给学生，而是应该由学生通过一系列的探究实践，比如实验、转换、推理、归纳等获得科学知识。

三、科学实践探究的路径与策略

1.基于项目化学习的探究实验

项目化学习指向高阶思维能力的。项目化学习用挑战性问题情境，激发学生的内驱力，学生通过自主设计实验、收集证据、数据处理、进行推理、科学建模等高阶认知策略来解决问题，在完成项目任务的过程中，进行信息组合、知识巩固、理解信息，形成解决知识所必须的知识网络及其有关技能。

【案例1】探究降水条件

在学习湿度后，提出挑战性问题：成云降水的条件是什么？学生对书本上提出的“空气的相对湿度达到100% ，高空中气温降低。”这些条件可以理解，但是对于“空气中有较多的凝结核”这一条件，学生难以理解的。教师设计以项目化学习的方式让学生自主探究“空气中有较多的凝结核”等条件。

【实验仪器】8cm×15cm的玻璃板1块，2大杯开水，尘土若干。

【实验活动】学生可以借用上述实验仪器探究降水条件。

【小组汇报】我们取一块洁净的玻璃板，在其左下表面撒上一些灰尘，再用双手平举着，在玻璃板下方距离10-15厘米的地方，左右两边各放1个大杯开水释放大量的水蒸气，观察“降水的形成过程”。我们会观察到如下现象：（1）在右边洁净的玻璃板上，看到水珠少些，而在有尘土左边玻璃板，水珠比较多，并有几滴水滴落下；（2）热的水蒸汽上升——凝结成“白汽”——聚成“云”——聚成大“水滴”——降“雨”。

学生观察后并初步建立降水形成的过程：热湿气流上升→冷却降温→水汽凝结→云滴增大→降水形成。

教师及时引导，这样模拟的降水过程，与自然界中真实的降水有一定的差异。

学生汇报，认为降水的条件是：①空气的相对湿度达到100% （证据是看到大量的水汽）；②高空中气温降低（证据是玻璃板是冷的）；③空气中有较多的凝结核（证据是有尘土的水珠更多）。

在本项目学习中，充分体现学为中心，自己设计方案、自己解决问题，自主探究降水的条件。本节课强调的是做和学，学生像一个科学家、工程师那样，在解决实际问题中思考。夏雪梅博士说，追求怎样的学习素养，就要让学生用怎样的学习方式来解决问题。项目化学习追求的是培养学生的综合实践能力，追求在问题解决中，学生会遇到各种困惑与冲突，从而产生观点与智慧的碰撞。项目化学习要锻炼的是学生能在复杂的情境中进行心智转化，是一种行动研究。[1]

2.基于跨学科学习的探究实践

哈佛大学鲍克斯·曼斯勒教授说：跨学科学习是将多个学科的观点和思维方式整合起来，将概念、方法、技术、信息、观点等，通过多学科理论加以融合，对一个主题下的相关问题的解决，是单一学科知识与方法不能解决的。每一门学科都是理解世界的一种独特思维方式，不同学科的整合，可以增强对复杂世界的理解。面对错综复杂的问题，学生需要运用多学科的知识与方法设计不同的方案，能够创造性地解决问题。

世界本来就是一个整体的，各个因素相互渗透相互影响，所以，需要充分发挥跨学科教学的积极作用,使抽象的自然现象和概念具体化、直观化、实物化,激发学生学习的主动性、积极性,培养学生的观察能力和创新意识。学习应该有创造性的，那么，学习应该是在真实的情境中通过问题解决获得创造性的经验，并能迁移应用于新的情境中。

【案例2】探究空气对流

【驱动性问题】烧开水时，我们清楚水发生了对流运动，那么空气是否也像水一样能产生对流运动？

【实验仪器】大烧杯、线香、火柴、U型管，铁架台、橡皮泥、铁丝、铁夹等。

【探究要求】（1）设计实验方案；（2）合理使用实验仪器；（3）开展合作学习与交流；（4）作品展示与解说。（5）按照表1开展项目评价。

表1 空气对流STEM学习评价量表

【汇报交流】

【小组1】点燃一段线香，横插在橡皮泥上，把一只大号烧杯倒扣在桌面上，线香置于中间，可以看到线香青烟直上，到达烧杯底部之后有绕回向下。

师：请各组同学对该组实验进行评价。

生：该实验当线香处于中心的时候，线香的青烟对流路径比较乱的。现象不大直观。                                  

【小组2】我们对课本实验进行改进，实验现象很清晰，很容易找到产生对流的原因。学生设计了如图2所示，用铁丝把线香提升到烧杯壁中部位置，点燃线香，观察到线香的青烟徐徐向上，此时，点燃酒精灯，将会观察到青烟徐徐向下。

【小组3】我们用图1所示，点燃线香，看到线香的青烟徐徐上升，此时，点燃酒精灯，将会看到青烟徐徐向下并向U型管右测上升，直到青烟离开右侧管口。                                                    图1

【合作交流】为什么青烟本来是向上的，酒精灯点燃后看到青烟向下？

学生思考后发现，这是由于加热部分的空气受热膨胀密度变小而上升，右侧的空气温度变化不大密度相对大一些而下沉。就这样，周而复始，不断对流。

本实验充分突出技术与工程实践活动，学生大胆突破教材设计，对空气对流的根本原因进行探究与实践。人的学习和学会学习是后天培养而成的，这种学习是在不同的情境中通过探究实践、解决问题获得经验的过程，在不断地犯错改错再犯错再改错中获得知识。在已知和新的问题情境之间不断地建构新的知识，在合作学习与自主学习中不断地调动所有心理资源解决问题、进行反思，从而学会学习。

3.基于技术与工程的探究实践

2022版科学课标提出，科学为人类认识和理解自然与社会提供了独特的思想方法、思维方式、精神力量和价值观念。广义的科学，也包括技术与工程。所以，在新课标中增设“技术与工程”，它是基于学生已有认知水平，综合利用已学的核心概念和跨学科概念，解决真实情境中的技术与工程问题。[2]课标指出，科学教学倡导以探究和实践为主的灵活的学习策略，让学生主动参与、动手与动脑相结合，经历包括技术与工程实践的科学探究学习过程。

【案例3】制作干湿球湿度计

在学习了湿度、相对湿度、饱和湿度、绝对湿度等概念之后，我们能不能自己测一测教室里的湿度呢？鼓励学生通过技术与工程实践，来测出我们所在教室的相对湿度。

【实验要求】（1）介绍干湿球湿度计结构；（2）介绍干湿球湿度计的工作原理；（3）制作简洁实用的干湿球湿度计；（3）现场测量；（4）干湿球湿度计产品介绍；（5）结合PTA量表进行评价（表2）。        

表2 干湿球湿度计制作PTA量表

【实验器材】每组两支温度计、纱布、细线、小烧杯、铁架台、水，常见的湿度计1个。

学生通过自主观察、小组合作、查阅资料等方法方式，开展探究实践活动。在实践活动中，学生利用实验器材制作干湿球湿度计，并测一测教室内的相对湿度的值。

经过实验后，组织学生进行汇报与展示。

组织学生对实验进行小结与反思：为什么不同小组的干球温度计的读数也会出现这么大的差异？学生相互交流，找到实验中存在的一些问题：因为温度计本身的原因；因为不同的小组所处的位置所影响；因为读数中出现错误……

从中可以看出，技术与工程实践是一种基于自主设计的学习，要求学生解决实际问题，在实践过程开展合作学习，就像工程师一样，深入论证、交流与协助，经历设计、制作、测试、修改，有效地对核心概念理解与迁移应用，培养学生的探究实践能力。[3]

美国学者琳达· 哈林-哈蒙德认为，探究实践是有意义的学习，是将新知识与已有经验建构，学习过程突出思维为核心，突出通过“探究实践”来理解核心概念、应用核心概念，强调结合技术与工程开展实践，让学生通过“动手做”来解决实际问题。因此，探究实践活动能促进学生深度学习

参考文献：

[1]夏雪梅 .项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M].北京：教育科学出版社，2018:67-70.

[1]李永泉.基于深度理解的技术与工程实践活动设计与实施[J],湖北教育,2022(12):35-37.

[3]谭姣连,徐晓东.基于技术与工程素养培养的学习环境设计: 要素与模型[J].远程教育杂志，2022（12）：95-100.