小学科学“工坊化”教学的内涵、价值及路径

高若宇 朱玉山

美国著名教育家杜威指出，科学教育的最大困难之一，就是学校生活与社会生活的分离。[1]为了解决学校与社会的二元对立，杜威提出“学校即社会”的教育原则，认为学校生活是经过简化而非雏形的社会生活[2]，若要发展学生经验，促进内在生长，学校就应基于学生的兴趣为学生提供复演社会生活的工作与活动，并通过作业提供给学生“本身具有价值的各种形式的经验，而科学便从有用的社会作业之中逐步发展起来”[3]。杜威的科学教育思想为我国小学科学课教学改革提供了一个方向指引，也深刻体现了以“科学核心素养”为中心的课程理念。

2022年版的《义务教育科学课程标准》明确提出了小学科学课程的核心素养，包括“科学观念”“科学思维”“探究实践”“态度责任”[4]，强调在“探究实践”的过程中发展能力，建立科学观念，养成科学思维，培养科学态度，增强社会责任感，这也体现了杜威的“做中学”教育思想。杜威提出，“在教育上利用科学就是要创造一种智力”[5]，这种智力来源于将经验中固有的理性抽象出来，并通过实践加以体现。因此，科学课程并非是传授完整完善的科学知识，而应是学生的经验从粗糙到精细的发展过程，且只有通过这一过程科学才具备教育的意义。科学课程的重要载体之一是实验室，然而杜威并不认同传统的实验室练习，认为“实验室的教学徒有一种形式”[6]，仅仅是用现成的仪器处理现成的材料，却忽视了技术与经验之间的内在联系。而杜威所赞成的，是以生长为目的，以生活为场域，以经验为核心的教育形式，是技术、教育与生活交融的“学习共同体”式的未来学校。[7]借鉴杜威的科学教育思想，近年来科学课“工坊化”教学改革开始在我国的一些学校初步尝试，如徐州市城东实验小学从2019年起就率先进行了小学科学课“工坊化”教学改革，2021年该校“童趣工坊”获批江苏省小学科学课程基地建设项目。小学科学“工坊化”教学具有怎样的深刻内涵？小学科学“工坊化”教学的价值意蕴何在？如何开展小学科学课“工坊化”教学实践？本文将对这些问题进行探讨。

一、小学科学“工坊化”教学的内涵解析

“工坊化”教学在我国职业教育领域被较早提出，并且发展出了以“鲁班工坊”为代表的海内外职业教育合作办学项目，旨在培养一批国际化、多元化的技术型人才。[8]小学科学“工坊化”教学，是一种基于活动课程理念的，以“科学工坊”为依托，以“做中学、学中创”为指导思想，通过多元丰富的科学探究实践活动，激发学生的兴趣，丰富学生的经验，使学生科学素养得到全方位发展的新型教学模式。笔者从杜威“新三中心”论的教育哲学角度，进一步阐释这一概念的内涵。

(一)“经验中心”的哲学合理性阐释

“工坊化”教学是以学生经验的不断发展和转化为中心的教学模式。经验本身具有四个不变的性质：一是实践性，经验的产生是主体的感觉同环境不断相互作用的结果，是实践和互动的过程，是主动的尝试与被动的承受结果相关联的产物；[9]二是生成性，无论是直接经验或间接经验，都处在永续发展的状态，并在发展中得到创新，从而产生接续发展的动力；[10]三是关联性，经验必须是主体与环境、试误与反思、思维与行动、行动与结果等相互联结的过程；四是非确定性，经验不同于真理，而是一个具有内在否定性的自反性概念[11]，也正因如此经验才能够不断生成与发展。小学科学“工坊化”教学正是基于经验的以上性质而开展的。在“科学工坊”之中，学生将针对不同的课程主题，采用多样的实验工具，经历提出问题、多元互动、实验探究、验证假设、总结创新等学习过程，进行问题式的、参与式的、研究式的学习，这便是“经验中心”的学习过程。通过这一过程，学生的兴趣被激发出来，研究的科学问题同他们的日常生活相联系，在对有关知识进行梳理，提出解决问题的假设时，学生的间接经验便得到发展；在实践探究、观察分析、验证假设时，直接经验亦随之成长，在直接经验与间接经验的交融中达到学生对于科学概念的深入理解。即使学生得到的结论仍有错漏，也能在“工坊”之中通过进一步的实践探索进行修正与补充，经验的性质如此便在“工坊化”的教学过程中得到体现，学生的科学核心素养也随着学生经验的不断改造而得以发展。

(二)“活动中心”的实践操作性解读

教育中的“活动”从杜威的观点来看，与“游戏”和“工作”两大概念紧密相连，且活动本身必须与儿童的现实生活相联系，在“工坊化”教学模式中也是如此。不同于儿童未来所要从事的职业活动，教育实践中的活动往往面对着两个亟待澄明的误区：第一，教学中的活动指向的是活动的过程而非结果，或者说，学生从事的活动无需达到任何“预期”的结果；第二，教学语境下的“工作”并非被外界强加而异化的劳动或苦工，“游戏”也并非单纯由愉快原则推动的消遣和放松，工作同游戏一样，都应是指向学生内在生长的行为，是学生核心素养发展的路径。在小学科学的“工坊”之中，工作与游戏并肩而行，并根据课程的需要进行动态的平衡，活动的起点自学生的兴趣生发出来，与学生生活相联系，因此小学科学课的“工坊”也称作“童趣工坊”。

小学科学的“工坊化”实践，不同的课程将在不同学段采取不同的活动形式，这是由学生思维发展的阶段性特征与科学知识学习的阶梯性特征决定的。在《义务教育科学课程标准》中，详细列举了如“物质的结构与性质”等13个学科核心概念以及4个跨学科概念[12]，总体而言可分为“生命科学”“物质科学”“地球与宇宙科学”“技术与工程”四大领域。针对不同的领域，可依托不同的“工坊”开展不同的实践活动，在“生命科学坊”中以植物种植和生长观察为主要形式进行实验探索；在“物质科学坊”中以操作和游戏为主要形式认识不同物质的特性；在“地球与宇宙科学坊”中通过观察比较和讨论探寻宇宙奥秘；在“技术与工程坊”中通过实践与创造发现技术与工程的乐趣。活动的形式与学生的素养发展相辅相成，活动的每一个步骤都由学生亲身参与并组织实施，通过在“工坊”中创设丰富多元的活动，发展学生的科学核心素养。

(三)“学生中心”的主体发展性论说

遵循杜威的教育哲学，“工坊化”教学也以学生的主体性为中心。学生的主体性体现在以下几个方面：首先，“工坊”内课程的设计以学生的实际生活为中心。只有当校内的学习生活与学生的日常生活发生联系，学生才会产生对相应知识的兴趣，才会发生真实性的学习。其次，“工坊”内的实践活动和课程内容以学生的认知发展和操作能力为中心。知识和实践的课程安排遵循“最近发展区”原则，使学生在知识学习和操作实践的发展区内得到最佳发展。最后，“工坊”内的课程评价以学生的发展为中心。“工坊”的产生并非旨在使学生成为现成的知识或符号的复述者，而是希望通过对科学的探究达到学生全方位的成长与发展。因此，以“发展”为指标的多元评价体系和以成果收集与展示为主的多元评价方式，是小学科学“工坊”学生中心理念在课程评价方面的体现。

值得注意的是，“学生中心”的理念并不是盲目的，不应有“重学轻教”的偏误，学生的主体性地位基于学生核心素养的发展，而教师也应在其中扮演重要的角色。面对学生，教师要做的并非一味放纵或严加控制，应保持自己的指导、调控以及辅助地位，对学生的发展加以适时适度的干涉，从而达到最佳的教学效果。教师与学生的关系应是民主与平等的，在“工坊”之中也是如此。教师能够使学生的探究和实践活动井然有序地进行下去，并给予方向性指导，对问题行为及时干预与制止，从而帮助学生达到最好的学习效果。从这一层面看，教师的合理干预同样是基于发展的“学生中心”理念的体现。

二、小学科学“工坊化”教学的价值意蕴

不同于传统“满堂灌”式的课程，“工坊化”的小学科学课强调“做中学，学中创”，指向儿童的终身学习与发展，因此具有知识价值、实践价值、育人价值和创新价值等多方位的价值意蕴。

(一)具身认知：体现小学科学知识价值

传统的小学科学课教学模式具有与生俱来的“身心二元”倾向，是“唯知识”的学习模式，学生的学习活动局限在桌椅之间，举手和笔记成为课堂上为数不多的身体运动，静听是主流的学习方法。心智训练在这样的教学模式中居于主体地位，而身体则沦为了大脑的附庸。然而，梅洛庞蒂(Maurice Merleau-Ponty)提出身体才是学习的主体，是知觉和学习的指挥者和执行者[13]，而体验的过程是“内在地与世界、身体与他人建立联系的过程”[14]。这与杜威的“从做中学”教育哲学观点如出一辙。认知应当是具身的，是基于身体的实践与心智训练统一并与环境相互作用的产物。主张认知存在于“大脑、身体和环境三者的相互耦合之中”[15]的生成论的兴起则是对这一观点的进一步发展。

“工坊化”的小学科学课教学模式无疑是支持生成论的。这一模式打破了传统“身心二元”的认知理论，强调学生的实践操作能力与知识学习并行并重，相互交融。在“科学工坊”之中，学生的身、心与周围的环境在复杂的实践活动中相互碰撞，认知能力在实际问题中得以萌芽，在操作实践中得以发展，在理论学习中得以巩固，在自我批评中进一步创生，学生的认知水平由此提高，对于知识的把握也愈加深刻与富有活力。

(二)做学合一：体现小学科学实践价值

“从做中学”是“工坊化”教学模式的一大核心理念，最早由杜威提出，反对以教师、教材与课堂作为学习的中心，重视学生的实践与经验。“从做中学”是“具身认知”在教学方法上的体现，因此在身心合一、体知合一的认识论[16]基础上，形成了做学合一的独特特征，而做学合一便是小学科学“工坊化”教学的实践价值。

“工坊化”教学以学生的实践活动为本位，旨在通过实践活动促进学生的认知发展，并基于学生的认知发展推动学生实践能力的进步。不同于以深刻的理论研究和大规模实验为主导的高等教育，小学科学课从属于基础教育领域，因此对学生实践能力的要求主要是发展性和基础性的。小学科学课的课程目标之一，便是“掌握基本科学方法，具有初步探究实践能力”[17]，以“做学合一”为中心的科学课程是学生未来进一步探索外界、探究知识、解决问题的萌芽，也是发展学生跨学科研究的综合能力和操作能力的第一步。学生在“科学工坊”之中探究实践，初步掌握科学观察与实验的方法与程序，了解科研仪器的运作方式与简单原理，尝试将空洞的书本知识转化为鲜活的研究成果，为未来的学习与进一步的实践打下坚实基础。

(三)学创融合：体现小学科学创新价值

如果说“做中学”是知行合一的小学科学实践价值的体现，那么“学中创”则更进一步，体现了小学科学的创新价值。这里的创新并非强求学生突破前人的研究开辟新的境界，而是要求学生在学习与实践的过程中，打破常规，突破自我，找到解决问题的新方法、新理念、新思路、新角度，树立对于创新的正确认识，并且能借此达到对自身“旧知”的突破，而“研究”则是创新的方法与前提。创新能力来源于对知识的融会贯通，来源于学生科学核心素养的成长与积累，也来源于有意识的创造性思维的培养。“新时代义务教育阶段的科学教育教学注重从知识传授向创新能力培养的转变”[18]，实践探究活动则是培养创新能力的主要手段。小学科学的“学科工坊”为学生创新能力的培养提供了广阔而开放的创客空间，“工坊”内含丰富且高质量的课程资源，以高新科技赋能学生的实践探究能力，在促进学生研究性学习和解决实际问题的过程中通过对课程资源的有效利用，让学生们在发现问题、探索问题、解决问题中将自己的想法转化为成品。[19]

(四)知行传情：体现小学科学育人价值

知情意行作为德育理论中的四大经典要素，在小学科学课中也有着独特的价值意蕴。“工坊化”的教学强调知行合一、做学一体，而在知识学习与实践操作的过程中，学生关于科学的情感与意志也在同步提升。首先，在学生基于社会生活，主动寻找并提出科学问题的过程中，学生对科学研究的兴趣在逐步提升，逐步生长出对科学研究的热爱之情，树立“我想成为科学家”的理想与目标，并向前迈进；其次，在进行实践探究时，学生将产生朴素的“求真、求实”的科研信念，出现最初的科研伦理意识；再次，“工坊”之中，学生通过分工、合作与讨论，在集体之中发挥自身的长处，学会取长补短，与他人积极交往，产生正向的社会情感；最后，在问题解决与知识学习的过程中，学生能够切身体会到科研工作的困难与艰辛，体会到科研成果产出后的成就感与满足感，这同样有利于促进学生更加深入了解我国的科技发展史，学习如钱学森、袁隆平等科研前辈的伟大精神，树立早期的民族自信与文化认同感，培养学生的爱国主义情怀。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，通过“工坊”环境切身的经历与体悟，逐渐树立了学生的科学理想和信念，补足“精神之钙”。在这一层面，作为“智育”的小学科学课与“德育”紧密地结合起来，兼有“体育”“美育”以及“劳动教育”的多重因素，正是“五育融合”背景下基于“育人原点”的教学观念[20]的深刻体现。

三、小学科学“工坊化”教学的实施路径

在“做中学，学中创”理念的指导下，“四动”模式即“问题驱动”“教师引动”“多元互动”和“拓展联动”是小学科学“工坊化”教学有效开展的实践路径，可以有力促进学生创新实践能力的提高。

(一)问题驱动

“工坊化”小学科学课的课堂学习模式，应当是问题导向的，因此教师应积极转变传统的以“应试”为导向的“单向传输型”课堂教学模式，积极创设基于课程学习内容的导学问题单，打造问题驱动的“问题探究型”课堂。首先，课堂中的“问题”设计应来源于学生的日常生活，是具有生活价值的实际问题，是在真实“情境”之中的问题，情境的创设与问题的提出同等重要，因为只有来源于实际生活的问题才能引起学生的兴趣；其次，课堂中的“问题”应具有一定的难度，是立足学生最近发展区并表现出一定“阶梯性”特征且层层递进的问题，因为过于浅显的问题难以激发学生的探究欲望，而过于困难的问题反倒会使学生产生畏难情绪；再次，经过课堂探究得到的解决“问题”的方法是学生能够在“工坊”中通过自己的实践进行验证，并表现出一定实用价值的方法，问题从生活中来，问题的解决也应回到生活中去，这是问题探究型课堂的现实意义。

建设问题探究型的课堂，需要结合多样的教学理念、丰富的教学方法以及更为先进的评价方式。从教学理念上看，基于学科“大概念”的项目化学习理念为问题的提出与整合提供了方向，要求教师将碎片化的科学知识进行统整与归纳，建立起小学科学学科的“大概念”，并根据学生的生活实际提出旨在使学生掌握“大概念”的核心问题。当学生针对问题进行探究时，将“工坊”中的实践活动同以“议”为主题特征的“议题式”教学结合起来，将生活中的问题变为讨论的议题，再将议题升华变为主题，让主题能统领知识、涵养品德、引领价值、生成素养[21]，基于主题进行科学探究实践，从而找到解决问题的最佳方法。当进行课程评价时，采取多元化的评价方式，如档案袋评价等能够直观收集学生学习过程的评价方式，并建构起“立体交互式”[22]的评价体系，以发展性评价为主，关注学生的科学核心素养。

(二)教师引动

“工坊化”的课堂之中，教师起到了无可替代的重要作用。教师不仅是“工坊”中问题情境的创设者，实践探究的指导者，综合评价的观察者，而且是整个教学过程的调控者和管理者，多重角色使得“工坊”中的教师需要承担更大的教学责任，也要有更高的教师素养。

教师的引动作用主要体现在教学支架的构建上。“科学工坊”不同于传统的课堂，需以学生的兴趣与经验为中心，以“工坊”为载体，基于学生已有的知识经验搭建教学支架。在正式开始教学前，教师首先对学生已有的知识与经验展开调查，根据学生的互动反应探查学生的前概念，并创设与学生的经验和生活息息相关的问题情境。在教学过程中，教师就问题情境引发学生思考，使学生提出一系列结合情境的真实性问题，再通过学生的交流讨论获得解决问题的几种假设。随后，教师将展示用以实验探究或观察记录的教学材料，学生们在教师的指导与看护下有序进行探究活动，以验证或改善假设。教师亦会通过呈现相关的体系化的知识与概念作为学习支架，辅助学生完成探究学习过程，使学生同时在知识与经验方面获得成长。教学活动最后，教师将组织学生对于课上所得进行成果分享，并整理总结有关知识成果，从课堂上学生的主体参与和学习效果两维度完成“课堂观察总体评价表”，对学生的学习效果予以合理评价。通过发展性的评价方式既有助于横向把握学生现有水平的差异度，也利于学生纵向比较发现自己的进步程度，更能激励学生进一步反省学习过程并探究新知。

(三)多元互动

义务教育阶段科学课程核心内容包含4大领域13个核心概念，这些内容组建成一系列课程群。课程群是以“学科核心素养”为主线对课程进行的多学科、多模块的统整[23]，是对课程本身进行的系统性组织。小学科学“工坊化”课程群的构建以多元化和互动性为特征。多元化指课程的安排应结合多个学科、多种方法以及多样化的学习设备，建构综合性的要素丰富的课程体系；互动性则要求在科学“工坊”之中进行多元交互，包括师生互动、生生互动、人机互动等交互形式，在丰富的交互活动之中培养学生的科学核心素养。

“工坊”中的互动模式由于互联网技术、线上多媒体教学平台以及智能化设备的广泛利用产生了巨大的变化。“工坊化”科学课堂的教室布局，不再使用传统的“秧田型”的座位排布，转而采用“马蹄式”“同心圆式”等现代的座位排布方式，并根据课程要求与所在“工坊”的不同进行灵活调整，桌椅也可随意拼接移动，由此改变了传统课堂上的师生互动与生生互动形式。在改变座位排布的基础上，“工坊”内可以配置多屏幕展示平台、智能线上交互授课系统、iPad等多种互动设备设施，使师生互动与生生互动可线上线下同步进行，并借助互联网平台达到学习资源与研究成果的实时共享。除以师生和生生互动为代表的人人互动外，科学“工坊”中可以配置3D打印机、激光雕刻机、全景星空投影设备、三球仪模型、VR等高科技设施设备，从而赋能人机互动的多元化全方位发展，使学生的探究学习过程与成果能够更为直观地展现出来，使学生在成果转化的过程中提高自身的科学素养。

(四)拓展联动

从宏观视角来看，小学科学课的“工坊化”作为一个较为新潮的教学模式，其发展仍处于较为初级的阶段，因此需要学校积极拓展联动，共享优质教育资源进行课程体系的建构工作。陈鹤琴说：“大自然、大社会都是活教材。”科学知识的学习应使课内与课外、校内与校外相互联动，将课程与生活结合起来，让科学知识走出课堂的藩篱进入学生的生活世界中，拓展小学科学课的课程空间，满足学生的多样化拓展型课程需求。

一是课内与课外联动，实现第一课堂到第二课堂的拓展。学科基础知识是学生实践探究的基石，因此课堂仍是课程实施的主阵地，而“科学工坊”的建立则将传统的只重知识传授的“第一课堂”，向理论与实践并行、求知与探索并重的“第二课堂”扩展，营造互动体验式的科学育人探究环境，形成“基础型”“拓展型”与“研究型”三位一体的新型课程体系。如，在“生命科学坊”中，学生既要在第一课堂的基础型课程中学习有关植物、种子、生命的知识，又要进入学校第二课堂的开心农场等科学园地参与种植实践，通过长期观察记录获得新知。“百闻不如一见，百见不如一干”。通过“工坊”课程，学生不仅学到了农业种植的相关知识，还在开心农场收获了劳动果实，实践探究能力得到进一步发展。

二是校内与校外联动，实现校内模拟“工坊”环境到校外真实科学环境的拓展。在“工坊化”的教学模式中，除了专职教师，从事各类科研工作的科研人员与从事实际操作的技术人员也应作为一大重要的课程资源发挥其育人价值。具体而言，学校可与博物馆、研究院、天文观测台、农业基地等专业科研机构开展合作，定期带领学生进行主题式的参观学习或邀请一线科研工作者来校进行科普与授课。如，在“地球与宇宙科学坊”中，学校可以带领学生参观当地气象台，了解气象台是怎样预报天气的，理论依据是什么。同时，借助气象台工作人员力量，在校内同步设立微型气象站，使学生在校内也能学习并尝试自主检测、记录天气。这不但极大拓展了小学科学“工坊”的课程空间，还使学生的眼界与科学素养随之成长。