摘要《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出“加強(qiáng)探究實(shí)踐”。在中小學(xué)科學(xué)教育中提倡探究實(shí)踐，符合科學(xué)、技術(shù)與工程發(fā)展的趨勢(shì)和國(guó)家未來(lái)發(fā)展的需要，有利于整合不同學(xué)科的知識(shí)，補(bǔ)齊了傳統(tǒng)科學(xué)教育中學(xué)生缺乏自主實(shí)踐的短板。探究實(shí)踐本質(zhì)上是一種知識(shí)的再生產(chǎn)過(guò)程，有利于讓學(xué)生形成“像科學(xué)家一樣思考”“像工程師一樣實(shí)踐”的意識(shí)。開(kāi)展探究實(shí)踐要從觀察和提出問(wèn)題開(kāi)始，以科學(xué)問(wèn)題為中心，注重激發(fā)學(xué)生興趣和自主參與，重視合作與交流，重視收集資料和分析、歸納、總結(jié)。

關(guān)鍵詞 科學(xué)教育；探究實(shí)踐；真實(shí)問(wèn)題；科學(xué)思維；工程思維

中圖分類號(hào)G63

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

文章編號(hào)1002-2384（2023）06-0014-05

在知識(shí)爆炸與人工智能快速發(fā)展的時(shí)代，學(xué)校要教會(huì)學(xué)生在未來(lái)生存的能力?？茖W(xué)教育要培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，逐步形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。[1]科學(xué)與其他學(xué)科的最大區(qū)別，是特別強(qiáng)調(diào)探究實(shí)踐。在《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“2022版科學(xué)課標(biāo)”）中，“探究”一詞出現(xiàn)了352次，“實(shí)踐”一詞出現(xiàn)了146次，“探究實(shí)踐”一詞出現(xiàn)了35次。2022版科學(xué)課標(biāo)“課程理念”部分特別提出“激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，加強(qiáng)探究實(shí)踐”，倡導(dǎo)以探究和實(shí)踐為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動(dòng)參與、動(dòng)手動(dòng)腦、積極體驗(yàn)，經(jīng)歷科學(xué)探究以及技術(shù)與工程實(shí)踐的過(guò)程。[2]那么，當(dāng)前中小學(xué)校在推進(jìn)科學(xué)教育的過(guò)程中，應(yīng)如何理解和把握“探究實(shí)踐”這一關(guān)鍵點(diǎn)？

一、為什么提倡探究實(shí)踐

探究實(shí)踐是指科學(xué)探究和技術(shù)工程實(shí)踐。探究和實(shí)踐可以獨(dú)立，但是2022版科學(xué)課標(biāo)鼓勵(lì)兩者融合。為什么以前提倡“科學(xué)探究”，而現(xiàn)在提倡“探究實(shí)踐”？這背后涉及多種因素及考慮。

1. 適應(yīng)科學(xué)、技術(shù)與工程發(fā)展的趨勢(shì)

科學(xué)、技術(shù)與工程的相互促進(jìn)作用日益增強(qiáng)，推動(dòng)著生產(chǎn)力發(fā)展、經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)進(jìn)步，促進(jìn)了人們生產(chǎn)方式和生活方式的變革，提高了人類社會(huì)的物質(zhì)文明水平。早期科學(xué)、技術(shù)和工程相對(duì)獨(dú)立，但是目前三者之間出現(xiàn)了相互影響、高度融合的趨勢(shì)：技術(shù)發(fā)明和工程制造需要科學(xué)的指導(dǎo)，科學(xué)發(fā)現(xiàn)又離不開(kāi)技術(shù)儀器和工程設(shè)備。例如：科學(xué)家利用粒子加速器探究微觀世界，發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)現(xiàn)象，而粒子加速器的設(shè)計(jì)需要科學(xué)原理指導(dǎo)，粒子加速器需要工程制造獲得。在高科技方面三者的相互融合更為明顯，如小小的芯片就融合了大量的科學(xué)原理、技術(shù)發(fā)明，同時(shí)它又是工程產(chǎn)品。

2022版科學(xué)課標(biāo)很好地體現(xiàn)了這一趨勢(shì)，即重視學(xué)生利用科學(xué)原理和科學(xué)知識(shí)指導(dǎo)技術(shù)與工程設(shè)計(jì)，做出簡(jiǎn)單裝置或作品，然后利用自己制作的裝置對(duì)科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行驗(yàn)證，或者進(jìn)行更深入的探究，從而使得科學(xué)探究與工程實(shí)踐有機(jī)融合。如2022版科學(xué)課標(biāo)中提出這樣的案例建議：探究長(zhǎng)時(shí)間低頭看手機(jī)的危害。這是涉及生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、技術(shù)與工程領(lǐng)域的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)生在了解人體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)化的頭部和頸部模型，用彈簧或橡皮筋模擬肌肉，對(duì)頭頸模型進(jìn)行受力實(shí)驗(yàn)并獲得數(shù)據(jù)，整理后得出有說(shuō)服力的證據(jù)。這一活動(dòng)把建模、數(shù)據(jù)處理融為一體，讓學(xué)生意識(shí)到，可以利用自己的工程實(shí)踐成果為后續(xù)的科學(xué)探究提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，未來(lái)可以更好地利用儀器設(shè)備進(jìn)行更深入的科學(xué)探究。

2. 適應(yīng)國(guó)家未來(lái)發(fā)展的需要

科學(xué)技術(shù)是國(guó)家硬實(shí)力的體現(xiàn)，各國(guó)綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵是技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。上世紀(jì)80年代后，主要國(guó)家和地區(qū)紛紛提出了高科技發(fā)展戰(zhàn)略。而當(dāng)前我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到的“卡脖子”問(wèn)題主要體現(xiàn)在技術(shù)及產(chǎn)品方面。因此，在科學(xué)教育中設(shè)置技術(shù)與工程內(nèi)容，讓學(xué)生參與技術(shù)與工程實(shí)踐，是非常及時(shí)且十分重要的。

眾所周知，科學(xué)涉及是什么（what）和為什么（why），技術(shù)與工程涉及如何做（how）。可能你知道所有的科學(xué)原理，但是卻做不出來(lái)，因?yàn)樽龀霎a(chǎn)品還與材料制造、工藝水平、加工精度等有關(guān)。這方面的例子很多。技術(shù)與工程實(shí)踐可以讓學(xué)生從小就意識(shí)到，除了利用學(xué)校提供的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，還可以自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單模型或作品，開(kāi)展科學(xué)探究。未來(lái)我國(guó)需要更多的原創(chuàng)科學(xué)研究，如果面臨沒(méi)有先進(jìn)科學(xué)儀器和技術(shù)設(shè)備或者國(guó)外禁運(yùn)儀器等情況，那么科研人員有可能需要先自己設(shè)計(jì)制造科學(xué)儀器，再進(jìn)行后續(xù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

3. 有利于整合不同學(xué)科的知識(shí)

探究實(shí)踐要解決真實(shí)的問(wèn)題，自然容易涉及多學(xué)科、跨學(xué)科知識(shí)，有利于不同學(xué)科知識(shí)的整合。真實(shí)問(wèn)題與傳統(tǒng)作業(yè)存在明顯的不同。傳統(tǒng)作業(yè)是一個(gè)很“干凈”的問(wèn)題，已知條件和參數(shù)都很明確，需要解決的問(wèn)題也很明確。學(xué)生處理作業(yè)時(shí)，只需要把所學(xué)知識(shí)適當(dāng)應(yīng)用，就能獲得答案。但是真實(shí)的問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，已知和未知可能都不很明確，解決此類問(wèn)題需要學(xué)生判斷考慮哪些因素、忽略哪些因素，從而不僅與知識(shí)有關(guān)，也與經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。

例如：我曾經(jīng)給中學(xué)生提出挑戰(zhàn)項(xiàng)目“紙船載人比賽”，要求用200kg報(bào)紙做紙船，進(jìn)行載人比賽和速度比賽。為了完成這一挑戰(zhàn)性任務(wù)，學(xué)生自然要考慮紙船的外形結(jié)構(gòu)、紙張強(qiáng)度，以及滲水、平衡、穩(wěn)定等問(wèn)題。因此這是一個(gè)多科學(xué)、跨學(xué)科的技術(shù)工程實(shí)踐，同時(shí)又涉及科學(xué)探究，即學(xué)生需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲得部分材料的性能參數(shù)，如報(bào)紙的摩擦、強(qiáng)度等參數(shù)。由于比賽要求的載重與速度相互沖突，載重大要求截面和體積大，速度快要求截面小，學(xué)生還面臨在沖突背景下如何尋找最佳方案的問(wèn)題。此外比賽中還存在選手之間的配合問(wèn)題。因此學(xué)生需要把不同的知識(shí)進(jìn)行整合，考慮稍不周全，就有可能翻船落水。

二、認(rèn)識(shí)探究實(shí)踐的本質(zhì)

與傳統(tǒng)教育中教師傳授知識(shí)、學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)不同，探究實(shí)踐本質(zhì)上是一種知識(shí)的再生產(chǎn)過(guò)程。探究實(shí)踐在教學(xué)中以學(xué)生為中心，教師適當(dāng)進(jìn)行思維和方法的引導(dǎo)，讓學(xué)生在真實(shí)情境中解決實(shí)際問(wèn)題，形成“像科學(xué)家一樣思考”“像工程師一樣實(shí)踐”的意識(shí)。

1. 像科學(xué)家一樣思考：注重科學(xué)思維

在探究實(shí)踐過(guò)程中，教師不把全部科學(xué)知識(shí)和結(jié)論告訴學(xué)生，而是有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)探究的意識(shí)，讓學(xué)生理解科學(xué)探究的一般過(guò)程和方法。這個(gè)過(guò)程包括發(fā)現(xiàn)并提出科學(xué)問(wèn)題，針對(duì)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行合理猜想與假設(shè)；制訂計(jì)劃，搜集證據(jù)，分析證據(jù)并得出結(jié)果；對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋與評(píng)估；準(zhǔn)確表達(dá)觀點(diǎn)，反思探究過(guò)程與結(jié)論。[3]

可以這樣說(shuō)，科學(xué)家研究科學(xué)問(wèn)題與學(xué)生進(jìn)行探究，都是一個(gè)從未知到已知的探索、發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。只不過(guò)科學(xué)家要解決的問(wèn)題更為復(fù)雜，學(xué)生要解決的問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單。因此，學(xué)生完全可以模仿科學(xué)家進(jìn)行真正的探究活動(dòng)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的模式并無(wú)定式，但其中的兩種模式可供學(xué)生借鑒模仿。

（1）歸納演繹法：適合低年級(jí)學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)踐

科學(xué)家面對(duì)未知，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)獲得大量數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納處理，得出一般的規(guī)律，這是發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的一種重要模式。行星運(yùn)動(dòng)定律的發(fā)現(xiàn)就屬于這一模式：開(kāi)普勒通過(guò)觀察獲得了大量行星運(yùn)行的數(shù)據(jù)。當(dāng)時(shí)還沒(méi)有太多科學(xué)理論指導(dǎo)，他對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行各種加減乘除運(yùn)算，經(jīng)過(guò)19年的努力，終于發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)三大定律。

歸納演繹法具有以下特點(diǎn)：當(dāng)科學(xué)家在觀察或?qū)嵺`中獲得大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)、數(shù)據(jù)后，需要進(jìn)行歸納推理，概括出一般性的科學(xué)原理（歸納+演繹）；然后檢驗(yàn)所得結(jié)論的正確性（驗(yàn)證）；如果通過(guò)檢驗(yàn)，可以利用這些科學(xué)理論解釋自然現(xiàn)象或預(yù)測(cè)新的現(xiàn)象（推廣），如果沒(méi)有通過(guò)檢驗(yàn)，需要返回重新歸納。

這種科學(xué)探究模式的特征是先獲得大量經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，然后用歸納推理手段從這些事實(shí)中得出結(jié)論。這一方法很適合低年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)踐。在探究實(shí)踐過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生注意收集數(shù)據(jù)，尊重原始數(shù)據(jù)，然后嘗試用圖標(biāo)、曲線、組合計(jì)算等多種形式找出數(shù)據(jù)背后的規(guī)律。

（2）假說(shuō)驗(yàn)證法：適合具有一定邏輯思維能力的中高年級(jí)學(xué)生

科學(xué)家首先對(duì)某一問(wèn)題或現(xiàn)象提出猜想，構(gòu)建一個(gè)假設(shè)來(lái)解釋該問(wèn)題中已知的現(xiàn)象（猜測(cè)+演繹）；然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想中其他可能的現(xiàn)象，如果不能證實(shí)可能要修改假設(shè)，一旦假設(shè)被實(shí)驗(yàn)確證，假設(shè)便上升為科學(xué)理論（驗(yàn)證）；最后用這種科學(xué)理論來(lái)解釋其他類同的自然現(xiàn)象（推廣）。這是發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的另一種重要模式。中微子的發(fā)現(xiàn)就屬于這一模式。當(dāng)時(shí)盧瑟福和湯姆森等人在放射性實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電荷守恒，但能量和動(dòng)量都不守恒。波爾懷疑能量守恒定律是不是只在宏觀世界成立（能量守恒定律是根據(jù)宏觀現(xiàn)象的歸納總結(jié)），但是泡利提出了中微子假說(shuō)：存在著某種還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)的粒子，帶走了部分能量和動(dòng)量，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不守恒。按照這一假設(shè)，可以推測(cè)未知粒子的部分性質(zhì)，為后來(lái)發(fā)現(xiàn)中微子提供了指導(dǎo)作用。

這種科學(xué)探究模式具有以下特征：科學(xué)家有一定的知識(shí)背景，通過(guò)創(chuàng)造性思維大膽猜想；然后用經(jīng)驗(yàn)事實(shí)去檢驗(yàn)，因?yàn)椴聹y(cè)可能不正確，可能需要多次反復(fù)迭代，才能逐步發(fā)現(xiàn)合理的結(jié)論。這一方法很適合已有部分知識(shí)背景和一定邏輯思維能力的中高年級(jí)學(xué)生。教師在探究實(shí)踐中要對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)：提出假說(shuō)要符合已有的現(xiàn)象，且不違反已知的科學(xué)原理；要注意假說(shuō)很可能在后面的探究中被證明有錯(cuò)，因此要坦然面對(duì)挫折，提出新假設(shè)。

2. 像工程師一樣實(shí)踐：注重工程思維

技術(shù)與工程是傳統(tǒng)教育的短板。在傳統(tǒng)教育中，學(xué)生通過(guò)刻苦學(xué)習(xí)掌握了很多知識(shí)，考試也可以取得很好的成績(jī)，但是絕大部分學(xué)生在面對(duì)真實(shí)問(wèn)題時(shí)往往無(wú)從下手，感覺(jué)所學(xué)的知識(shí)用不上。技術(shù)工程實(shí)踐是改變這一狀況的最好方式。

技術(shù)工程實(shí)踐是學(xué)生對(duì)工程師的模仿，因而要經(jīng)歷簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和物化過(guò)程，是一種從無(wú)到有的創(chuàng)造過(guò)程。通過(guò)技術(shù)與工程實(shí)踐，學(xué)生能夠理解技術(shù)與工程涉及明確問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施計(jì)劃、檢驗(yàn)作品、改進(jìn)完善、發(fā)布成果等要素，具有初步的技術(shù)與工程實(shí)踐能力。技術(shù)工程實(shí)踐絕不是簡(jiǎn)單地動(dòng)手做個(gè)作品，而是有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，使學(xué)生了解處理實(shí)際問(wèn)題的方法和流程。

（1）培養(yǎng)工程思維：學(xué)會(huì)統(tǒng)籌兼顧

工程是運(yùn)用科學(xué)原理和技術(shù)手段創(chuàng)造人工物體的過(guò)程。工程思維是用工程的眼光看待世界和處理世界的思維方式，是一種統(tǒng)籌兼顧的系統(tǒng)思維方式。工程思維具有現(xiàn)實(shí)性、創(chuàng)造性和復(fù)雜性。

工程需要考慮多種限制條件，包括時(shí)間、成本、材料、環(huán)境等，以確保最終能夠?qū)崿F(xiàn)；技術(shù)與工程也需要?jiǎng)?chuàng)意設(shè)想，但與天馬行空的想法不同，一定要考慮可行性。工程活動(dòng)的本質(zhì)是創(chuàng)造一個(gè)世界上原本不存在的人工實(shí)體，充滿了創(chuàng)造性，在設(shè)計(jì)階段充滿了挑戰(zhàn)和創(chuàng)意。好的創(chuàng)意可以繞開(kāi)可能的困難，好的創(chuàng)意帶來(lái)的發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)希望的功能。工程還涉及很多不確定因素，包括很多意想不到的情況。如在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)，設(shè)計(jì)者需要了解載重卡車的載重量，同時(shí)要考慮偶爾會(huì)有司機(jī)嚴(yán)重超載，以及極端情況下交通堵塞導(dǎo)致多輛超載的卡車在橋上的情況。

在科學(xué)課程中，學(xué)生面臨的工程問(wèn)題比實(shí)際的工程問(wèn)題簡(jiǎn)單很多，但也要嘗試?yán)霉こ趟季S，學(xué)會(huì)統(tǒng)籌兼顧。

（2）加強(qiáng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化與物化環(huán)節(jié)

技術(shù)與工程密切相關(guān)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，技術(shù)是學(xué)生能做什么，工程是學(xué)生做出了什么。這其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是設(shè)計(jì)、優(yōu)化與物化。由于以前的師范教育中缺少技術(shù)教育特別是工程教育，所以這方面的內(nèi)容對(duì)教師是一大挑戰(zhàn)。

設(shè)計(jì)是基于一定設(shè)想的有目的的規(guī)劃及創(chuàng)造活動(dòng)。2022版科學(xué)課標(biāo)鼓勵(lì)學(xué)生利用多種方式表達(dá)設(shè)計(jì)思路，其中草圖繪制最為便利。對(duì)于中小學(xué)生來(lái)說(shuō)，只需要畫出大致的草圖即可，借此可以看出大致形狀、了解各部件的連接關(guān)系、確定尺寸等，也便于師生之間和學(xué)生之間溝通。[4]

優(yōu)化是從多種設(shè)計(jì)方案中選出最佳方案。在選擇方案時(shí)，設(shè)計(jì)者利用批判性思維，有依據(jù)地進(jìn)行選擇、改進(jìn)或組合。[5]由于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，這時(shí)對(duì)方案進(jìn)行討論就很重要。學(xué)生在討論中指出每個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)和不足（特別是不足），考慮實(shí)施的可行性，然后以此為基礎(chǔ)對(duì)方案進(jìn)行改進(jìn)。因此，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最好分組進(jìn)行，組內(nèi)每位學(xué)生可以提出一個(gè)初步方案。在一些科學(xué)課程的教學(xué)觀摩中，我發(fā)現(xiàn)往往每組學(xué)生只有一個(gè)設(shè)計(jì)方案，且沒(méi)有討論改進(jìn)的環(huán)節(jié)，未來(lái)這方面需要加強(qiáng)。

物化是指采用一定的工藝方法等將想法、方案轉(zhuǎn)化為實(shí)際物品，或?qū)σ延形锲愤M(jìn)行改進(jìn)。在物化過(guò)程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生考慮材料的選取、工具的選擇，在實(shí)施前提醒學(xué)生注意安全規(guī)范。[6]

三、探究實(shí)踐的實(shí)施要點(diǎn)

探究實(shí)踐是一種學(xué)習(xí)模式，中小學(xué)開(kāi)展探究實(shí)踐需要把握以下要點(diǎn)。

1. 探究實(shí)踐開(kāi)始于觀察和提出問(wèn)題

愛(ài)因斯坦說(shuō)：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要。”問(wèn)題本身就可以激發(fā)或是限制學(xué)生的創(chuàng)造力。好的問(wèn)題有助于讓學(xué)生得出“與眾不同”的答案，而創(chuàng)造力的主要特征之一就是“與眾不同”。

例如：物體在陽(yáng)光下會(huì)有影子，不同時(shí)刻影子的長(zhǎng)短和方向都會(huì)變化。以物體和影子為背景，一個(gè)缺乏創(chuàng)意的題目類似于“物體的影子什么時(shí)候最短”，它直接導(dǎo)致相同的答案“中午時(shí)物體影子最短”，自然無(wú)法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力發(fā)展。相反，如果把題目改為：“利用物體的影子，我們可以做什么？怎么做？”這就是一個(gè)值得討論的問(wèn)題。學(xué)生既可以從不同角度進(jìn)行思考，也要考慮具體實(shí)施，而且還可以從別人的答案中得到啟發(fā)。具體“做什么”，則可以是測(cè)量時(shí)間、確定方向、測(cè)量物體的高度等等。

2. 探究實(shí)踐以科學(xué)問(wèn)題為中心

探究實(shí)踐都是從問(wèn)題開(kāi)始，以問(wèn)題為核心激發(fā)學(xué)生思維，這也是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要特征。問(wèn)題的引入要適當(dāng)，最好與學(xué)生所學(xué)的科學(xué)知識(shí)有聯(lián)系，符合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮學(xué)生的心理特點(diǎn)。引起探究的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)是那些超出學(xué)生現(xiàn)有水平但學(xué)生通過(guò)努力能解決的具有挑戰(zhàn)性的高級(jí)問(wèn)題，這些問(wèn)題有難度但又讓學(xué)生有興趣去挑戰(zhàn)。

如關(guān)于中國(guó)大科學(xué)項(xiàng)目“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）”有一個(gè)問(wèn)題：球面并不能聚焦，為什么該裝置稱為“球面”而不是“拋物面”？這一問(wèn)題涉及物理、數(shù)學(xué)、地理、技術(shù)與工程等跨學(xué)科知識(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生先做理論分析，然后制作簡(jiǎn)化的模型進(jìn)行驗(yàn)證。

3. 探究實(shí)踐要有趣味性，能激發(fā)學(xué)生自主參與

探究實(shí)踐應(yīng)該有趣味性，這樣才能激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣，學(xué)生才會(huì)積極主動(dòng)地參與到探究活動(dòng)中。我曾多次組織小學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)他們真正感興趣時(shí)，會(huì)不自覺(jué)地坐在地上甚至是趴在地上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，放學(xué)了也不愿意回家。

如我們觀察發(fā)現(xiàn)能夠飛翔的鳥(niǎo)類身體與翅膀不成比例：大鳥(niǎo)展翅比身體長(zhǎng)，小鳥(niǎo)展翅比身體短。針對(duì)這一現(xiàn)象，學(xué)生首先可以收集多種鳥(niǎo)的數(shù)據(jù)，嘗試發(fā)現(xiàn)某種規(guī)律，然后做出假設(shè)對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行解釋并做出模型進(jìn)行驗(yàn)證，最后對(duì)撲翼飛翔裝置提出可能的建議。

4. 探究實(shí)踐活動(dòng)要重視合作與交流

在探究實(shí)踐活動(dòng)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生多進(jìn)行溝通交流。如果學(xué)生之間能夠不斷地交流討論，不同的思維火花在激烈的碰撞中就可以互相啟迪思維、拓展視野。因此，科學(xué)探究實(shí)踐倡導(dǎo)小組合作，教師要為學(xué)生之間的合作交流創(chuàng)造條件。例如：在給中小學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，要考慮工作量的大小是否必須要團(tuán)隊(duì)合作才可能完成，如前面介紹的紙船項(xiàng)目就需要發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合力。

5. 探究實(shí)踐活動(dòng)要重視收集資料及分析、歸納、總結(jié)

科學(xué)重視數(shù)據(jù)，在探究實(shí)踐中，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)解釋、做出科學(xué)推斷時(shí)，需要一定數(shù)量的可靠數(shù)據(jù)資料。觀察、測(cè)量是獲得資料的重要途徑，一些情況下學(xué)生可以自制模型或作品，幫助獲取某些數(shù)據(jù)，這體現(xiàn)了科學(xué)探究與工程實(shí)踐融合的必要性。

需要指出的是，我們通過(guò)對(duì)外在現(xiàn)象的觀察和測(cè)量，可以得到局部的、零散的數(shù)據(jù)，類似盲人摸象，認(rèn)為大象是圓柱（腿）、是扇子（耳朵）。因此，我們還需要把這些局部零散的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，這樣才可能發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)和規(guī)律。因此探究實(shí)踐要教會(huì)學(xué)生處理數(shù)據(jù)的方法，包括篩選歸類、分析綜合、總結(jié)歸納、抽象概括，而這是目前科學(xué)教育的短板，即教給學(xué)生很多細(xì)節(jié)的知識(shí)，但是較少教學(xué)生處理問(wèn)題的方法。

例如：在杠桿探究環(huán)節(jié)，除了讓學(xué)生親身體驗(yàn)杠桿的受力特點(diǎn)外，還可以要求學(xué)生把杠桿平衡時(shí)兩側(cè)的質(zhì)量M和距離L記錄下來(lái)（原始數(shù)據(jù)），同時(shí)計(jì)算兩側(cè)的M+L、M×L、M÷L等數(shù)值（數(shù)據(jù)處理的一種方法），讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)平衡時(shí)兩側(cè)M×L相等（規(guī)律）。由此學(xué)生可以理解：只有適當(dāng)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，才有可能獲得更深刻的內(nèi)在關(guān)系。

綜上所述，科學(xué)教育鼓勵(lì)科學(xué)探究與工程實(shí)踐的結(jié)合。科學(xué)教育不僅要通過(guò)探究活動(dòng)讓學(xué)生建構(gòu)科學(xué)知識(shí)，而且要通過(guò)設(shè)計(jì)與制作等手段，將這些知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際問(wèn)題的解決與創(chuàng)造，發(fā)展學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，同時(shí)通過(guò)系列化的工程實(shí)踐任務(wù)豐富和完善學(xué)生的科學(xué)知識(shí)建構(gòu)。

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[4][5][6] 高云峰.科學(xué)教師要重視技術(shù)與工程教學(xué)[J].湖北教育（科學(xué)課），2022（12）：1.

（編輯 崔若峰）