长周期科学探究活动操作范式的建构与实施

所谓长周期科学探究活动，是指现行教科版小学《科学》中的相当一部分探究活动需要冲破课堂40分钟的时空樊篱，超越科学探究的“建筑围墙”，开展课内外联动探究。撷取此类内容，重新梳理归类，可将其粗分为“观测与考察”“种植与饲养”“设计与制作”三大板块。在面对诸多类型的探究活动时，传统的、固定的、拘泥于课堂时空的探究模式只能让这些展示型、竞赛型、长周期探究等课型浅尝辄止。为此，依托学生主体、课堂教学实践和丰富的硬件资源系统，提炼出相对应的三种学习范式：基于汇展交流机制的探究范式、基于技术跟踪机制的探究范式、基于竞赛激励机制的探究范式。我们试图通过这样一种尝试，追寻一种“好的课堂”，教学诸因子之间相互交融、紧密相连，进行着信息能量的输入输出等各种交流。

一、“观测与考察”板块——基于汇展交流机制的探究范式

“观测与考察”的内容在小学科学教材中是一个重头戏，每一册中或多或少都有涉及。比如三上的《校园的树木》、五上的《评价我们的太阳能热水器》、六下的《考察家乡的自然水域》，等等。此类活动让学生走出课堂，面向自然、面向社会、面向实际，让学生养成实事求是、认真细致、与人合作、勇于探索的科学精神。然而，受各种因素限制，这一部分活动的实际开出率极低。解决这一矛盾一方面应该从硬件设施建设入手，完善科学探究资源体系的创建，另一方面可再通过汇展交流机制激励督促活动的正常开出，最终形成适宜此类活动开出的探究范式（见图1）。

（1）场地选择是开展“观测与考察”活动的首要问题。我们应该从内容出发，充分考虑安全因素和组织方式，选择合适的校内外探究场。比如观察校园动植物，可运用科技种植园和生态池塘；测量天气数据，可运用校园气象观测站；考察河流和生态环境，可运用校园周边的小溪、公园等。

（2）要让孩子们带着问题、带着活动方案去开展观测考察，而非漫无目的地旅游、踏青、观赏。因此，活动中方案的制订显得尤为重要，这将直接影响到活动的正常开出和成果的汇展交流。一般情况下以指定四人组或自由组合的方式为组织形式，厘清活动的目的、方法、表述方式等内容后再行动，部分校外活动还必须由两名以上的教师带队。在观测考察过程中，受场地环境、活动人员等多重因素影响，有可能还会随机调整方案，应用新的策略方法，形成动态目标。

（3）信息发布会、报告会、交流会均属汇展交流，让学生根据主题搜集整理资料，写出报告文稿，在全体学生面前表达自己的研究发现。可以是少数学生讲给大家听，也可以是多数学生参与的交流活动，活动还可以是一种资料张贴展示的形式。汇展交流可安排在活动结束后进行，也可随着多次观测考察活动分期开出，关键在于要营造一种民主的、科学交流的氛围，让学生尝试、体验科学交流活动的精神享受与乐趣。

（4）观测与考察活动给学生提供了亲身体验的机会，更接近生活实际，其教育迁移更具有显性意义。如：考察学校周围新发生的与科学教育相关的事件、工程、环境问题后，引发孩子们自觉到社区做义务宣传等。

综上所述，开展“观测与考察”类的长周期科学教育活动，不在乎孩子能掌握多少科学知识，在乎的是孩子亲历活动后的内心体验和能力发展。在孩子们的兴趣、积极性被充分激发调动后，他们对活动的钻研就会更加投入、更加深入。学习气象知识、观测天气现象、考察环境等活动会逐步成为学生们喜爱的科普项目，孩子们的实践能力也会随之增强。

二、“种植与饲养”板块——基于技术跟踪机制的探究范式

俄国哲学家、作家赫尔岑曾经说过：“科学是到处为家的，不过在任何不播种的地方，是绝不会得到丰收的。”教科版小学《科学》教材中约有三分之一的内容与种植饲养有关，三上有《植物》《动物》两单元，三下有《植物的生长》《动物的生命周期》两单元，四下有《新的生命》单元、五上有《生物与环境》单元、六上有《生物的多样性》单元。其中，部分活动需要开展长时间的观察和探究。如何在科学课上给学生提供机会，让他们从事力所能及的种植饲养活动，从中获得直接感知和技能、乐趣方面的发展，成为一个非常现实的课题。为此，我们在校园内注重种植园、生态池塘、班级生态角等硬件建设的同时，提出“技术跟踪”这一保障机制，建构与之相适的探究范式（见图2），力促孩子们的课外种植、养殖活动能做到亲历亲为。

（1）种植和饲养是小学生乐于从事的实践性活动，活动前充足的材料准备是活动正常开出的第一要素，比如准备种植所需的种子或幼苗，饲养所需的动物卵或小动物等。当然，准备过程中尽可能地让学生参与其中也是非常有必要的。

（2）创设情境也应该视作活动前的准备之一，其目的直指学生的心理动机和情感。教师充分利用种植、饲养活动中的载体，创设真实的探究情境，明确探究任务，激发积极情感，培养学习兴趣。

（3）科学建模就是把生活事件建筑成科学问题的模型。种植、饲养的目的不是把学生培养成花匠、农民、饲养员，而是以此为探究平台展开科学问题的探讨。在明确目标的前提下，师生再共同开展活动。

（4）种植、饲养活动在实施过程中，因各种主客观因素半途而废是一种常见现象，也是最令人担忧的。因此，在此范式中提出了“技术跟踪”这一保障机制，主要涵盖两层意思：一是活动自始至终提供必要的材料、技术指导，二是对学生的活动进行必要的跟踪、监督，明确任务，形成动态性目标。

（5）在交流迁移环节中，教师可指导学生整理观察日记，进行手编报的编写、广播稿的投稿播出，发布到博客或QQ空间等，让更多的人参与我们的种植、饲养过程。同时，还可将这些活动以及成果应用到生活生产实践之中，迁移到家庭、学校和更广的范围之中。

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”譬如，依照上述范式带领孩子们养蚕。饲养前可作好准备：种植园中有一片种植了两三年的桑树，已可采摘；四月底联系农科院，购买到健康的蚕卵，在实验室统一孵化；完成第一课的教学，作好观察饲养指导。待到二龄蚕或三龄蚕时，下发给每位学生五条蚕宝宝和一张桑叶。实验室内剩下的蚕宝宝利用种植园中的桑叶继续饲养，若学生饲养不当造成死亡，还可用死亡的蚕宝宝到实验室换取活的蚕宝宝。同时，教师还应配合蚕宝宝的生长情况，调整教学进度，进行灵动的教学安排和给予必要的技术指导。同时，在班级博客中开辟专栏，上传优秀的饲养日记、照片等。让学生以养蚕的直接经历为基础，运用这个模型去认识各种动物的生命周期。通过上述案例，我们便能感悟到“技术跟踪机制”在“体验生命”类探究活动中所起到的保障作用。

三、“设计与制作”板块——基于竞赛激励机制的探究范式

“设计制作”板块内容隶属于“设计与技术”领域。设计是人类社会最基本的一种生产实践活动。技术是人类为实现社会需要，解决实用问题而创造和发展起来的手段、方法和技能的总和。让孩子们亲历以设计为特色的技术和以探究为特点的科学相并存的过程，发展综合解决实际问题的能力和实践创新的能力。同时，再辅以“竞赛”这一有效的激励性机制，扎实有序地开展科学探究，形成学习范式（见图3）。

（1）“设计与制作”相关内容在教材的呈现往往会有这样两种规律：一种是在课文的结束部分，如五下《时间的测量》单元第7课“做一个钟摆”最后部分要求做个一分钟摆30次的“钟摆”；还有一种就是单独成课，如学习了该单元前几课后，就出现了第8课“制作一个一分钟计时器”。开展此类活动要高度重视认知积淀，包括活动前师生现成建构的，以及学生之前就具备的前概念和操作技能。

（2）明确制作任务也就是明确探究主题，如制作要求，需要符合某些特定需要，都应作重点说明。在这一环节中尤其要注意激发学生的学习动机，激起探究、制作的欲望，故而将“竞赛”这一元素渗透到整个活动范式。有了这样的原动力，学生才会去主动的制订方案、准备工具、搜集材料、尝试制作，直到制作出令人满意的作品。在这一流程中还应该充分利用制作团队的力量协同，这个团队并非单指学生之间的小组合作，还包括家长、专家、社区资源，以期形成一种动态目标。同时，还应凸显对工程设计环节的重视，因为设计可以展现人的多种理解和创造，也能让技术从无形到有形。它具体包括材料的设计、测试方式设计、结构的设计、外观的设计等诸多方面。

（3）竞赛激励应该是一种多层面的竞赛，包括个体之间、组际之间、班级之间，每一个层面未必都要教师出面组织。在层层递进的竞赛过程中，学生必然会进行多次设计制作，不断完善自己的作品，体验成功的乐趣。

（4）最后，评价迁移阶段要引导学生对不同设计方案和制作工艺实物予以测试与评价，让学生意识到人们精巧设计所带来的更大收益；要通过教师或学生结合探究活动的过程进行总结提炼，总结对象可以是制作技能，但更重要的是总结科学实践的方法、合作学习的方式、不畏失败的精神……同时将这样的一种收获迁移到家庭科技教育、校园科技比赛、社区科技比赛之中。

“设计与制作”内容板块中利用基于竞赛激励机制的范式开展科学探究，有两个方面的意义：一方面是既充分挖掘教材中现有的课程资源，又充分利用校园内匹配的科学探究活动资源体系，如科技制作坊、探究实验室等；另一方面是这样的活动范式使原有的学习方式更加丰盈灵动，将孩子带出课堂，让孩子走进生活，真正实现科学教学贴近生活、贴近实际，为学生提供更多的科技实践体验机会。

教学有模，但无定式，贵在得法。尽管我们针对各类长周期科学探究活动提炼了三种操作范式，但并不意味着一定要依据范式流程按部就班。在教学实践中，还可视制作对象的能力水平、培养目标的指向性、活动过程中的随机生成，进行增删、调整。同时，提炼新型探究范式的目的并非要全盘否认新课标提出的主流探究模式，而是对原有科学探究模式的一种补充、一种细化。这既为授课教师提供一个宽裕的施展个人才能、展示个人风格的空间，又能让他们避免遭遇到削足适履的尴尬而拘泥于某一具体的操作方法，同时在问题解决的过程中可以有效地提升广大学生的科学素养。

（作者单位：浙江省杭州市下城区教育研究发展中心）

（责任编辑：马赞）