“现象解释—驱动探究”：小学科学教学新样态——以教科版《科学》为例

□唐 瑭

近年来，“现象式教学”的理念得到了广泛的认同。所谓“现象式教学”，即学生围绕日常现象开展跨学科主题学习，运用多学科知识合作探究解决真实问题。这是一种强调从学生现实生活中的真实现象出发，重视学科知识融合的跨学科教学组织形式。［1］在“现象式教学”的启示下，笔者对“现象解释—驱动探究”的小学科学教学新样态进行了探索。

一、对“现象解释—驱动探究”的认识

“现象解释—驱动探究”教学引导学生“像科学家一样探究”。古往今来，许多科学家的新发现往往源于对某一种现象的深入思考与研究，比如牛顿发现的“万有引力”、奥斯特发现的电磁感应现象……美国加利福尼亚大学桑多瓦尔（Sandoval W A）指出：科学探究的目的就是解释现象。从科学家的视角来看，科学是一项解释的活动，科学理论的来源就是现象解释的结果。［2］因此，由现象解释来驱动科学探究，是一种符合人类科学发展的模式。“现象解释—驱动探究”是一种通过对科学现象、科学事实进行观察、分析，以此开展科学探究的学习策略。它具有以下特点。

1.用真实情境激发学生探究的兴趣。

2.以科学现象、科学事实为起点，通过对现象背后的规律进行解释，获得科学知识。

3.通过分析、比较、抽象、概括等方法，抓住简单事物的本质特征，展示对事物的系统、结构、关系的理解，或使用、建构模型，解释相关的科学现象。

二、“现象解释—驱动探究”的实施要点

如何引导学生利用“现象解释—驱动探究”策略开展学习？主要包括四个实施环节，即观察解构、明确问题、合作探究和展示阐释。

（一）观察解构环节

不论是日常生活中见到的自然现象，还是课堂中教师创设的再现现象，都要直观地呈现，便于学生观察、分析，激发学生的好奇心与探究欲。教师要引导学生观察现象，解构现象中包含的要素，让学生明确现象解释所需的必要基础知识。

例如，在教科版《科学》四年级下册“电路”单元第2课《点亮小灯泡》的教学中，在学生观察了小灯泡发光的现象后，教师引导学生尝试解释“小灯泡通电后发光”的原理。为了顺利完成这一学习任务，首先，教师引导学生观察由小灯泡、电池及导线组成的发光装置的基本构造。其次，教师通过实验操作让学生明确“通电时，是灯泡的灯丝在发光”。最后，教师带领学生在解构现象时认识小灯泡各部分的名称、电池的正负极等基础知识。

（二）明确问题环节

完成现象观察后，学生需要明确研究问题是什么。同一现象中，可能包含多个可研究的问题，教师要引导学生找到适合进行自主探究的问题。

例如，在《点亮小灯泡》的教学中，完成现象观察后，学生可能会产生这样的问题：“小灯泡为什么能发光？”“小灯泡是怎么发光的？”“怎样连接才能让小灯泡发光？”“怎样连接才能让电通过灯丝，使小灯泡发光？”这几个看似差异不大的问题，实际上完全不同。前两个问题指向小灯泡发光的原理，其中涉及电、光、热及能量转化等知识，这样的问题超出了四年级学生的知识储备，不适合他们进行自主探究。第三个问题将连接方法与发光现象直接关联起来，中间蕴含着“为什么这样连接就能发光”的原理性问题。第四个问题指向清晰，能够引导学生探究“电池中的电通过灯丝时形成的电路是怎样的”。可见，后两个问题符合学生的认知水平，适合学生进行自主探究。

（三）合作探究环节

自主探究通常需要以小组合作的形式进行，教师要对全班学生进行分组，引导小组成员合理分工，有序开展探究。“现象解释—驱动探究”策略常常采用“假说—演绎”的推理模式，即在明确目标的前提下，学生小组合作，对现象进行观察、分析，提出一个或多个假设，并尝试验证。如果假设成立，那么控制一定的条件进行实验操作，就会出现预期的结果。

例如，在《点亮小灯泡》一课中，许多小组一开始都会假设“只要用一根导线将电池正极与小灯泡尾部连接起来，小灯泡就能被点亮”。当发现事实并不是如此后，小组成员会反复尝试其他的连接方法，直到出现预期结果。

可以说，“假说—演绎”推理是一种高阶思维活动。在合作探究活动中，学生能深度理解科学概念。

（四）展示阐释环节

教师要鼓励学生运用多种形式展示自己的探究成果，阐释现象背后的原理和方法。在展示阐释环节，教师需对学生经历的整个自主探究过程作出评价，同时引导学生进行自我评价。在自主探究的小结阶段，教师要引导学生根据评价标准对整个学习过程进行自我评价，发现其中的问题与不足，反思成因并加以改进。为体现评价主体的多元化，教师以及其他同学可以根据学生在学习过程中的表现及成果展示，对其探究学习进行评价，以评价促进学生核心素养的发展，以评价改进和优化教学。

三、“现象解释—驱动探究”的基本样态

由于学生的能力和教学内容的类型都存在差异，如何有效地引导学生开展自主探究活动就成了教师需要思考的问题。根据侧重点的不同，可以将“现象解释—驱动探究”策略分为现象描述型、演绎推理型和实践论证型三种基本样态。

（一）现象描述型样态

现象描述型样态指的是从生活中的现象出发，对现象进行描述，并在已有知识经验的基础上对相关问题进行猜想。学生观察、描述现象，表达猜测并说明理由。在整个过程中，教师可以适时渗透一些科学概念，使学生在认识现象、描述现象的过程中初步认识科学概念。现象描述型样态适用于小学低段的科学探究活动。

例如，在学习教科版《科学》一年级下册“我们周围的物体”单元第6 课《它们去哪里了》时，学生已经有了这样的生活经验：将红糖、盐、药粉冲剂、小石子等放入水中，前面几种物质会慢慢溶解，但小石子不会。教师演示实验，让学生仔细观察红糖、盐和小石子放入水中后的现象，引导学生对现象进行描述。学生这样描述：“红糖慢慢不见了。”“盐消失了。”“放红糖的水慢慢变红了。”“小石子没发生变化。”教师根据学生对现象的描述，提问：“红糖和盐真的没有了吗？”启发学生基于现象发表各自的观点。有的学生认为红糖和盐消失了，因为看不到了。有的学生提出反对意见：糖水颜色与原来的水不一样了，糖水与盐水都有了味道，所以它们其实并不是消失了，只是跟水融为一体了。在学生对现象进行观察与讨论之后，教师再告诉学生：红糖和盐都溶解在水中了。在这样的教学中，学生对现象进行观察和描述，为后续的学习积累了基本活动经验，为溶解概念的理解奠定了基础。

（二）演绎推理型样态

在小学科学教学中，有些教学中的实验操作简单、现象明显，教师要把重点放在实验探究之前，让学生通过“假说—演绎”的推理方式，理解现象背后的原理。演绎推理型样态适用于中、高段的科学探究活动。

例如，在教科版《科学》三年级上册“空气”单元第2 课《空气能占据空间吗》的教学中，“空气占据一定的空间”这个科学概念与学生的生活经验之间存在冲突。教材安排了“压杯入水”“杯底打孔”“向杯内打气”等一系列实验。这些实验的操作过程简单，现象明显，但如果只注重操作及对现象的观察，学生就会因为“好玩”“神奇”而忽略了探究的目的。教师要利用学生对“空气是否占据空间”的疑惑，引导他们用“如果—那么”进行推理：如果空气能占据空间，那么实验中将出现怎样的现象；如果空气不能占据空间，那么实验中将出现怎样的现象。这样，学生就会带着问题在实验活动中观察、思考，发现现象背后的本质。

（三）实践论证型样态

探究一些教学内容时，学生需要经历较长的实验过程，其中包括收集数据、分析数据、得出结论等环节。对于这样的课堂，教师要将探究重心放在实践论证上。

例如，在教科版《科学》五年级上册“计量时间”单元第4 课《机械摆钟》的教学中，教师呈现了“机械摆钟的钟摆摆动，带动指针进行计时”的现象，引导学生研究摆钟摆动与时间之间的关联。学生会提出各种猜测，如“摆钟的摆可能一秒钟摆一次”等。教师顺势带领学生研究1 分钟（或30 秒）内钟摆的摆动次数。学生对相同时间内钟摆的摆动次数进行观察、记录，并在班级内进行对比、分析、论证，最终得出“摆具有等时性”这一结论。

综上所述，“现象解释—驱动探究”是探究学习的一种策略，它强调学生在该过程中的主体作用。实践证明，带领学生利用“现象解释——驱动探究”策略开展科学学习，有利于激发学生的内在动力，深化学生对科学概念的理解，促进学生科学核心素养的发展。