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浅谈“有效的”小学科学探究活动

科学活动的本质在于探究，教育的宗旨在于形成人的良好素质，科学教育只有引导学生通过科学探究来发展其科学素质，才能实现科学本质与教育宗旨的内在统一。因此，小学科学课程应以探究为基础，引导学生能动地学习。
《科学课程标准》指出：“科学学习以探究为核心”。“自主、合作、探究”的理念早已深入人心，这些新的教育理念，已成为指导我们教师教学行为的指南。
然而，在经过“普实”工作之后，再来审视我们的科学实验课堂内外，却存在不少问题。就教师队伍而言，大部分科学教师所具有的“科学实验”知识，是通过“纸上谈兵”方式获得的，并没有过亲力亲为的实验探究活动。就小学科学实验课堂而言，有较多的科学探究活动却仍然处于低效水平：有的课堂探究活动教学准备或考虑尚欠周到，有的课堂学生自主性活动不够、有的课堂学生合作意识不强、有的课堂探究活动不备足够的科学精神，有的课堂甚至明显缺乏学生参与探究活动的兴趣。这都与实现教学活动的三维目标相去甚远。因此，提高探究效率，是改观小学科学课堂教学质量的首要问题。
如何提高小学科学课探究活动的效率，我认为必须树立效率意识，实施“有效”策略，要注意有以下四个方面。
一、精心备课：
实施有效探究的首要策略是进行“备课”。“备课”的基础是钻研教材，用好教材，确定合适的探究主题、教学目标，精心设计探究活动，积极准备研究材料。实现对一堂课中科学探究活动过程进行系统规划，这是提高科学课中探究活动效率的先决条件。
（一）设计有效的探究活动。
1、确定探究主题。
引导学生探究科学，培养和发展学生科学素养，必须借助于一个个的活动主题。探究活动预案，是有效指导学生开展探究活动的必要前提。就教学内容而言，并非所教学科的所有知识都应该或都适合探究性学习，哪些内容让学生探究，开展哪些探究活动，必须精心设计。教师在撰写科学探究活动预案时，不仅要研究全册教材与单元教材的编排目的、编写依据与逻辑关系，更要研究教材中每个活动内容及活动的内涵，研究教材中每个探究性活动之间的结构及前后联系。在弄清了教材中每个活动之间的探究目标结构联系，探究能力发展的设计层次关系的前提下，从而合理地确定探究的主题或方向。
2、制定教学目标。
教学目标的达成度，是我们评价探究活动有效性的重要依据。
合适的教学目标，要建立在学生的需求之上。教师在确定教学目标时，一般要从学生的内部需要入手，了解学生对什么样的问题感兴趣，对什么问题有疑惑，对什么问题想去研究。必须关注到儿童需求和兴趣，开发和利用其中的教育价值，制定科学探究活动目标，并在探究教学活动中，将教学目标又转化为儿童的需求，以利激发探究活动的兴趣与动机。
其间，还应注意到：合适的教学目标，建立在学生的最近发展区。目标定得过高，学生达成难度较大，使学生产生畏难情绪；目标要求过低，难以引起学生的探究兴趣和愿望。合适的教学目标，应该是通过教师指导和学生的自主合作探究，利用集体的智慧，完成研究任务，实现目标，让他们能“跳一跳，摘桃子。”
3、考虑学生已有的认识基础。在设计探究活动预案时，要认真分析学生的生活经验和已有认识水平，使探究活动难以正常推进。如设计“分离盐与水”的预案，如果教师没有关注到“饱和食盐溶液无法继续溶解”，课堂上学生在饱和食盐溶液中不断加盐，将影响探究性活动的效率。
4、精简活动数量，突出探究重点。要减少老师直接控制下的活动时间，转变小活动多的现状，确定重点活动，保证其活动需要的时间，不求多和全。在设计预案的过程中，必须精心设计每一个教学环节，把握好重点，围绕这个重点，细致入微，完善整个探究活动过程，增强学生活动的自主性和合作意识，张扬学生个性，让学生的科学精神健康发展。杜绝漫无边际面面俱到、草草收场等教师大包大揽的教学现象。
（二）精心准备研究材料。
在备课过程中，要根据探究主题，预测探究活动中学生将要用到什么活动材料和工具，并组织学生也参与到有结构材料的准备中来。
充足的探究材料是探究活动顺利进行的重要保障。没有充足的材料，要在课堂内组织学生开展探究是比较困难的，即使激起了探究活动，也难于开展和深入。
有一探究案例，教师根据“呼呼轮”玩具，设计了一个重点研究“呼呼轮转动的快慢和什么因素有关”，他发动学生准备了各种不同材料，轮就有铁的、塑料的、铝的……；绳就有麻线绳、尼龙绳、鱼线，毛线、电线等。（这是自助餐式的材料，各种材料，统一放在一个地方，学生在假设、制定探究计划时，看不到这些材料，探究时根据自己的计划去自由选择）。各组的材料不一样，制出的呼呼轮也就不一样，从而提高教学的探究性与自主性。值得我们借鉴。
但是，不管什么材料，都要根据有利于提高学生科学探究活动效率而定，不能认为材料越多越好，有时材料越多，反而对学生的科学探究活动带来负面作用。如《声音是怎样产生》一课中，一位教师准备了笛子、酒瓶、锣鼓、音叉……等，在学生做探究实验时，学生根本不探究声音是怎样产生，又玩又闹，混乱一片，哪有主题重点。场面热烈，学生探究积极，已无可控性，探究的有效性很差。
（三）尊重事实、彰显科学精神。教师有必要“下水探究”。
案例：《铁生锈了》一课，共编排了两个活动：观察铁锈和探索铁生锈的原因。其中一个活动，需要铁、铁锈这两种材料，通过观察两者在颜色、光泽、致密度、韧度、导电性、能否被磁铁吸引等方面，从而引导学生建立“铁与铁锈是两种不同的物质”的概念。
而事实上，在我们的周围，虽然铁生锈的现象比比皆是，但是要找纯粹的铁锈确实很难。一般教师只能给学生准备一些不纯的“铁锈”，即铁块和铁锈的混合物。这样的材料充作铁锈来观察，在观察颜色、光泽、致密度、韧度、导电性等时，是可以的，但在观察是否能被磁铁吸引时，“铁锈”也具有能被磁铁吸引的性质。为了与铁锈的性质相吻合，一般教师只能补充说明并“引导”：“真正的铁锈是不能被磁铁吸引的，这块铁锈为什么能被磁铁吸引呢？”学生就会顺着教师的意图回答：“这块铁锈还没有完全锈掉，里面还有铁的成分……”。显然这是以“猜想臆断”代替“科学探究”，有违科学精神。不仅违背了“事实——结论”的知识逻辑，更大的危害在于，妨碍甚至逆化了学生对科学探究中实证意识的培养与确立。
以上谬误，皆因在实际生活中难于找到纯粹的铁锈而起，要是教材的编写者，当初能够预见到这一因素的严重性，在活动编排时有所考虑，这些不足是完全可以避免的。再则，如果教师“下水探究”，预设教学情境，以学习者的角色，先于学生去经历探究活动的全过程，审视调适探究活动设计，验证“探究活动设计的”有效性。不但有助于教师对学生的探究活动有一个整体把握：需要什么材料（是易得的还是典型的），哪些材料需要作改进，需要多少时间，可能有些什么现象，可能获得哪些数据或证据，可能出现什么结论，可能会遇到什么问题等等，教师成竹在胸，课堂上才能游刃有余。教师“下水探究”，既能尊重事实无需苍白的自圆其说，又能彰显科学精神。
二、科学指导
探究学习强调学生学习的自主性，不忽视教师的主导作用,主导作用是指教师适时适度有效的指导，学生自主探究不是放任自流，也不是教师的大包大揽。教师指导下的学生自主探究，有利于学生体验科学探究活动中的成功和喜悦，有利于学生探究能力的提升，有利于学生科学素养的培养。从指导时机上来说，要做到适时，过早介入会使学生失去解决问题、发现答案的机会，但介入太迟也有可能使学生因为问题难于解决而失去探究的兴趣。从指导分寸上来说，要做到适度，指导要恰如其分，能让学生说的，教师决不说，学生能观察到的，教师决不提示，学生能自己得出的，教师决不告诉。对于一些探究主题，探究方法，探究过程较复杂的探究活动，我们应在探究之前进行集体的指导，以便于学生在探究过程中少走弯路，提高成功率；教师在巡视时发现一些能力较弱的小组在探究时一定要掌握分寸，把握好学生的自主性，进行活动中个别指导。即使学生实验不成功，教师也不能立即去做给学生看，而要耐心地组织学生分析问题出在什么地方，做到让学生多动眼“看一看”，多动手“做一做”，多动口“说一说”，多动脑“想一想”，充分发挥其主观能动性，开发其情感潜能和操作潜能。
在探究活动中，以下几个方面尤其要加强指导。
（一）问题整理。
在科学探究活动中，教师利用或创设一定情景，借助一定材料，学生通过观察现象，引发思考，会提出许多问题，这时，教师不能简单要学生从中选择自己感兴趣的问题进行研究，而要指导学生对所提出的问题进行整理。
1、问题归类。如《奇妙的指纹》一课中，学生可能提出了许多问题：“左手指纹和右手指纹一样吗？指纹是由什么组成的？我们的指纹为什么不一样？……”这些问题，看似复杂，其实，只要引导学生进行整理，就可以归纳为：“指纹一样吗？指纹的形状怎样？指纹有什么用？指纹是由什么组成？指纹为什么不一样？”在很多情况下，学生所提的许多问题，是说法不同，意思一样，通过指导学生将问题进行归类，可以慢慢培养学生不提重复的问题，多从各个方面，提出新颖的问题。
2、问题转化。如《降落伞》的教学中，“怎样使降落伞下降得慢？”我们可以指导学生将问题转化为：降落伞下降的快慢和什么有关？根据降落伞的几个因素，引导学生做出如下假设：跟降落伞的伞面积大小有关、跟物体的重量有关、跟绳的数量有关等等。这样可以使学生在研究过程中目标具体，容易操作，效率自然会提高。
（二）选择探究问题。
我们知道，提出探究问题是很重要的，但对所提出的问题，不是所有问题都适合探究。一个适合探究的问题至少具有两个特征：即这个问题必须是一个需要学生进行解释并且能够为学生所解释的问题，这个问题必须能激发学生的好奇心和探究欲望，并与这节课的学习主题相吻合。
在学生的问题中筛选出那些适合探究的、可能会引发富有成效的探究活动的问题，与提出好的问题同等重要。当教师指导学生对问题进行整理后，区分这些问题中，哪些可以通过查阅资料获得答案；哪些问题可以当堂进行探究；哪些问题需要课后在家长的协助下进行探究；哪些问题目前暂不具备研究的条件。
探究活动的空间、时间、材料等是开展探究活动的条件，为提高探究效率，应该充分利用教师准备的有结构材料，在课堂上完成我们的探究任务。如一位教师在指导探究《比较水的多少》时，教师将三瓶大小、形状、盛水多少不同的容器置于学生实验桌上，让学生观察后，教师提出“你想知道什么？”学生提出：“我想知道哪瓶水多？”“水为什么能流动？”……教师引导学生：“你们提出的问题都不错，但请大家注意现有的探究材料，我们研究哪个问题比较可行呢？”引导学生从探究材料的联系中去选择问题。
（三）指导学生“公平实验”。
学生由于受知识和能力所限，学生考虑问题和制定探究方案时可能缺乏周密性和科学性。教师一定要教学生先思考，制定步骤、选择方法和设想安全措施等，进而通过师生探讨、小组讨论交流等形式引导学生更科学地制定探究计划，提高学生的探究能力和探究活动的效率，尽可能避免使学生产生错误的认识。
在学生的探究活动中，我们应该特别重视指导学生进行“公平实验”，让学生知道，在实验中，哪些量要保持不变，哪些量要发生变化，要充分利用研究计划引导学生做好对比实验。
如《怎样加快溶解》这一课，在“搅拌能否加快方糖的溶解？的对比实验中，有许多的变量需要控制，如水量、水温、溶质的大小形状、是否搅拌、搅拌的速度等因素都会影响溶解的速度。学生在不会运用这种科学的研究方法时，如果没有教师的引导，学生是很难全面把握的，而只要一个变量被学生忽视，就可能影响实验结果，得出不正确的结论。因此，教师要及时给予点拨或引导学生交流方案设计，如讨论：“为什么要用两块同样大小的方糖？”“为什么水要一样多？”“为什么水温要一样？”通过交流点拨使每个同学对问题的理解更加全面和深入，实验设计的能力也从本质上得到很大的提高。
探究计划的指导，不仅有利于学生问题解决能力的培养，而且也是科学精神、科学态度、科学方法培养的主要途径。
（四）指导学生汇报交流，达成共识。
学生由于受思维水平的限制，尚停留在前概念阶段。学生通过自己的观察、实验等，获取到的信息往往是表面的、零乱的。当学生按制定的探究活动的方案自行探究，获取了有关信息后，教师应组织学生进行汇报交流，让学生利用实验报告、演示操作、口头汇报等方式把自己或组的科学探究结果告诉大家，让其他同学针对汇报内容质疑问难，发现彼此间的差异。教师要善于引导学生从获得的信息中，提取出有价值的信息，把零碎的知识进行归纳、整理，让全体学生感性和理性两方面达成共识，从而形成一定水平的科学概念，有效提高课堂教学效益。
三、增强合作
合作学习是一种有效的“参与式”学习形式，但在小学科学探究活动中，却有很多的无效合作，其表现在课堂上少数人学习，多数人游离，只有学习好或者性格外向的学生频频发言表演，达不到共同发展的要求，这是低效或无效的小组合作学习。怎样才能实施有效的“合作学习”呢？
1、明确学习目标。要提高合作学习的有效性，教师要指导学习小组成员明确研究目标、任务，强调小组制定的研究计划有步骤地进行研究，既要他们知道“要做什么”，还要他们知道“该怎样做”和“为什么要这样做”，从而提高合作探究的目的性和自觉性。
2、明确职责，分工合理。避免少数优等生主宰整个小组的学习的情况，在组织合作学习时，确定每个成员的分工：如“组长”、“记录员”、“材料员”、“汇报员”、“噪音控制员”等。组长负责组织、管理小组活动，记录员负责记录工作，材料员负责学习资料的收集管理，汇报员负责汇报小组学习成果。
3、训练合作习惯。
要注重培养学生良好的合作探究的习惯。
（1）、守时。在学生的合作探究中要强调：守时。由于学生小组探究、交流活动，很容易出现学习进度、学习水平的参差不齐。教师要培养学生时间观念，在限定时间内完成任务，时间一到就“叫停”，学生必须做到停止讨论、交流，不再去碰触实验器材。
（2）、倾听：要求学生在倾听同学发言时，目光紧盯说话人，不随便插嘴打断，努力听懂别人的发言，边听边思考发言是否合理完整准确，如有疑问或补充，待其发言完毕后，请求发言。
（3）、小声：交流讨论时不要大声喧哗，要尽量将音量控制得最低，不要因为自己的研究而影响别的小组。真正的探究应该是冷静的思考，而不是表面上的热烈。
（4）、及时记录：及时记录是对探究活动成果的积累、记录的过程，又能强化学生对探究目的的认识。记录要及时，才能保证数据的真实性。因此，要培养学生在科学探究过程中及时记录的习惯。
四、善用评价：
有效评价是多元化的，有教师评价、学生自评和互评、集体评价和个别评价等等。
有效的评价不仅强调及时，还要强调真实，不能夸大其词，要坚持有正面的肯定与表扬，尽量避免负面的否定与批评。对学生的观点或结论，尽量通过交流过程来达成明确的共识。
在教学实践中，我们要鼓励学生对同学提出的自己的观点进行相互交流评价，学会比较客观地评价自我，比较公正地评价他人，从评价的激励中产生新的愿望，不断调整自己的学习行为。对学生的回答特别是创造性的见解，要及时给予肯定，表示赞赏，并使学生知道：科学学习重要的不是结果，而是在探究过程中的收获，这非常有利于今后自己的发展。
激励性的评价能带给学生的是成就感，能树立学生进一步探究科学的信心。工作中，我们要善于整体评价，也不忽略对个体评价。培养学生的学习与探索活动的积极性，教师要练就具有激励后进、鼓励创新、开发潜能的评价技巧。
总之，优化探究活动设计是教师小学科学探究活动的首要问题，只有将其在备课、指导、合作、评价各个环节都要有恰当的考量，设计较为周全的预案，才能使科学探究活动有序有效。