以学习支架促进学生深度探究

◇姚伟国（浙江：海宁市教师进修学校）

弘扬主体性是发展学生学习力的关键要素，也是促进学生深度探究的基本保障。深度探究不仅要求学生经历探究过程，还应触及事物的内部和本质，理解科学概念背后的科学意义。但在探究式教学中，我们经常会担忧：如果大步子走，简单指导，学生容易陷入浅表化探究的窼臼；如果小步子走，精细指导，学生的思维又容易产生依赖。如何支持学生有深度的探究活动的确是一个值得研究的问题。本文以教科版四年级科学《小车的运动》一课教学为例，从学习支架设计的视角探讨促进学生深度探究的实施策略。

所谓支架，一般指建筑行业的脚手架，它是一个暂时性的支持平台。学习支架其实是一种隐喻，用来描述一个人在学习新知识过程中，由教师和有能力的同伴对其学习进行的有效干预，主要是提供活动情境、材料支持、方法支撑、思路启发。当学生完全掌握了新知，从一个支架攀爬到另一个支架时，即从一个旧的平衡达到了一个新的平衡。

一、知识准备的学习支架：激活概念建构的认知经验

科学概念的学习起点可分为“逻辑起点”和“现实起点”。“逻辑起点”通常就是教材设计流程中的切入点，而现实起点则是学生真实所具有的知识准备。在开展探究活动前，知识准备是指学生在学习新知识时，认知结构中所具备的与新知识相关的观念，即概念、法则、原理等。对于小学生来说，主要是与学习内容相关的科学前概念。《运动的小车》是教科版小学科学四年级上册第三单元“运动和力”中的第六课，这是“能量”概念的首次出现，也可以视为“能量”认知的起始课，为六年级“能量”单元的学习做铺垫。从课前调查的情况看，学生对能量的认知模糊且感性，有“别人给了你希望、鼓励和信心，就充满了能量”这样的心理学认知，有“植物通过光合作用后所产生的物质”这样的认识，也有“让某个物体运动起来就是能量”这样较为科学的表述。为此，教师有必要通过学习支架，激活学生认知经验，引导学生进入真实的情境，初步探究能量的科学内涵。

支架一：情境支架，锚定现象

创设情境的目的是把学生“带入”真实的场景，产生驱动性问题。教师出示自制的神奇小风扇，开展激趣热身活动：用火、光、热让小风扇转起来，来说明这个物体带有能量，引导学生进入“能量”这个概念体系。尽管这是模糊的、具象化的，但学生容易接受，并尝试用“能量”这个词进行表述。接着让学生观察一组对比图：风驰电掣的赛车与校园门口的限速标志牌。在比较中，有学生认为是为了安全，个别学生尝试用“运动的小车是有能量的，校园门口的限速是为了避免碰撞发生”来解释，进一步引发大家对“能量”概念学习的兴趣。

支架二:体验支架，聚焦问题

学生的问题来自他们的亲身感知，并由此生发的困惑。为此，教师不急于肯定学生的回答，而是组织全员参与体验活动，让学生感受运动的小车产生的撞击力（有能量）。大家发现手疼，物体移动、倒下、飞起来，并进一步思考：为什么被撞击时，木块、铅笔盒、书本会移动？这是因为在撞击的过程中，能量发生了转移，运动的小车把它的能量传递给了另一个物体，使这个物体也具有了能量，移动就发生了。通过进一步交流，学生还发现：撞击的速度不同，物体移动的距离也不同。在教师的启发下，全班聚焦“小车速度与能量大小关系”这一科学问题。这样的体验活动，引导学生透过表面现象去探索科学奥秘，提出一个有价值可研究的问题，为实验设计和验证埋下“伏笔”。

二、科学探究的方法支架：以科学的方法收集事实证据

探究的过程是为了获取有价值、有结构的信息，探究的过程是以假设为线索展开的，而这一切是需要指导的，是需要支架支持的。在学生参与探究活动前，教师要站在学生的立场想一想：问题明确了吗？探究的思路有了吗？探究中需要收集哪些信息？具体怎么操作呢？如果教师没有目标意识，不做充分预设，学生更容易关注操作上的细枝末节，缺失探究的“方位感”，随兴所至，容易在过程中迷失方向。《小车的运动》在研究方法指导方面，设计了两个支架。

支架一：问题支架，形成研究思路

研究思路是针对问题进行一个整体的思考，并规划一个有计划有步骤的行动指南。在正式研究前，需要对问题做出假设，转化为可操作的具体问题，尝试寻找可检验的数据证明假设的正误。在《小车的运动》一课中，围绕“小车运动的速度与能量大小关系”这一科学问题，教师设计了如下的研究思路支架。

提出假设：速度大，能量大；速度小，能量小。

速度大小，怎么控制？（在材料的暗示下设计）

能量大小，看什么？（有先前体验活动的基础）

以上研究思路是围绕“问题—假设—变量控制—证据收集”这一线索展开的，将交流中学生个别化的、零星的意见汇总起来，形成了一个有整体思考力的框架结构。

支架二：提示支架，关注操作方法

操作方法，是指学生通过亲自操作材料，摆弄物体，进行探索和思考，从而获得客观事实的技能。这里的提示支架主要是为收集有效证据而设计的，包括如何通过材料控制研究的变量，关注哪些操作细节，如何采集数据和呈现数据等。下面列举的要点就是操作方法的提示支架。

小车从同一高度、同一位置自然滑下。

测试后，木块每次摆回起始位置。

读取数据时，以物体最前端对应的距离为准。

每组实验不少于3 次，取中间数作为该组的实验结果。

这些操作方法是保证对比实验公平的关键，可以在集体交流时汇总产生。这里教师的处理方式是让学生先进行头脑风暴，然后进行梳理，使得实验中取得有效数据的概率明显提升。

三、概念建构的研讨支架：从事实到概念的认知转换

促进学生深度研讨的学习支架是必要的。探究中获得的事实需要进入理性思维层面，围绕核心问题和事实证据开展研讨交流活动。小组在实验结束后，围绕核心问题对感性材料进行思维加工，将一些错误的观点在组内研讨时去除，生成小组内认为有价值的发现。在小组研讨达成初步共识后，每个小组带着自己组的观点，在全班进行基于证据的研讨。

支架一：交流支架，培养数据分析能力

科学思维就是一种实证的思维方式，是一种建立在事实和逻辑基础上的理性思考。在《小车的运动》一课的研讨环节，以一连串有结构的问题作为支架，促进深度交流。

说说你们组的数据和发现。

坡度大，物体撞得远，其实说明了什么？

整个班的数据说明了什么？

相同的坡度下，为什么数据也会不同？

从总的数据趋势看，我们可以得到怎样的结论？

以上研讨过程，步步深入，层层递进，引导学生由数据分析向概念建构方向发展。这里既有总的趋势分析，也有差异的剖析，还有原因的探讨，一波三折，很好地撬动了学生的思维，最后得出的结论容易为学生所理解和接受。

支架二：应用支架，培养科学解释能力

基于事实的结论能否在更大范围内预测和解释相关的同类现象？这是概念的应用价值体现，也是知识内化的过程。

应用一：今天的结论对你的生活有什么帮助？

应用二：在同一路段，不同车辆的限速为什么不同？

对于前一个问题，学生反应积极，纷纷表示，以后过马路时要更加注意来往的车辆，要特别注意避让速度快的车辆。这是非常生动具体的安全教育，让学生用所学的知识进行解释，将主题再次升华，学生明白了规则的背后是科学的依据。

对于后一个问题，教师并没有给出明确的答案，发现限速还可能和其他的因素有关，保持学生对于能量学习的热情和“神秘感”，体现了作为“能量起始课”的潜在价值。

由上例分析，我们可以看出，以学习支架促进学生深度探究，教师要备好两头：一是研究“科学探究的过程”；二是研究“科学探究的主体”。科学探究有它自身的特征、过程和操作规范，没有科学的过程、想怎么做就怎么做算不上真正意义上的科学探究。科学概念建构的过程、科学方法的应用场景是教师备课的基础选项。学生既是“科学探究的实践者”，同时又是“科学探究的学习者”，是在科学探究中学习科学探究。但他们离真正意义上的科学探究还有距离，如怎样提出有价值的问题，怎样根据假设设计实验，怎样基于证据进行论证等。学习中的支架要根据不同内容、不同学情取舍，形式不是一成不变的，适合的才是好的。学习支架不能让学生形成依赖，当有了一定的积淀后，再逐渐撤去指导支架，整合活动环节，为学生提供适切的自主探究支持系统。

综上所述，在探究式教学中，教师要深入研究科学探究能力发展的序列，研判学生学习的难点，分步推进，有序拓展，通过学习支架的应用，构建起适切的学习梯度，促进学生科学思维和实践能力的发展。