亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径，科学课程应向学生提供充足的器材和时间，保证学生获得充分的科学探究机会。在探究式课堂教学中，一般师生占用时间分配大约为1：1，即学生自主的活动时间在20分钟左右。这就要求教师少讲精讲，指导有效，把时间的主动权还给学生。
探究式教学
探究既是小学生科学学习要达到的目标，又是小学生科学学习的主要方式。
在以培养科学素养为目标的科学教学中，由于教学目标的多元性，除了书本知识的学习，还包括科学方法与技能的训练，科学能力的培养，以及科学情感、态度、价值观的养成。这类目标学生不可能通过简单地记忆、模仿性操练学会，而必须高度重视学生的主动参与、亲自探究、动手操作，强调学生的感受、体验、实践，强调学生之间的交流与合作。教师只有充分认识到这一点，在教学过程中安排好各种相关的情景与有意义的科学探究活动，组织学生参与其中，亲历过程，自主地、充分地开展活动，才能达到既学会知识与技能，又培养智能与情感、态度、价值观，促进学生科学素养形成的目的。
教学策略实施的最终目的是让学生实现最充分的发展，课堂应该将有限的教学时间用于让学生做最有价值的事。课堂是学生学习思考的场所，不是老师完全控制的、表现老师才艺的场所。因此，我们的课堂应该给学生留下更多的学习时间和空间，使他们去真正地发现和建构出新知来。如果用芒德勃罗（B.B.Mandelbrot）的分形理论来解释，孔隙才是生长的活跃区，才是生命的源泉。少一些教师的诸多控制和占用，把课堂的时间和空间腾出来，还给学生自主学习，让给儿童开展科学探究活动，不就给学生留下了孔隙吗？学生的探究活动因为有了充足的时间和空间而生生不息！
案例一
让学生充分探究——《比较硬度》教学设计
一、活动前的准备（3分钟）
1.教师出示两块木头，问：它们的硬度是否一样？谁有办法比较？
2.介绍实验盒里的材料（６个圆片，４根小棒）。今天的任务就是比较不同材料的硬度。
二、分组实验活动（20分钟）
小组活动的任务如下：(幻灯出示)
1.以自己设计的方法比较6种材料的硬度，并按硬度序列排列6种材料。
2.发现2种以上的比较这些材料硬度的方法，并对自己小组方法进行评价。
（学生探究实验,教师巡回指导。）
三、活动后的整理、表达与交流（16～18分钟）
1.各小组整理、展示自己的研究结果。
2.交流全班的研究：(1)排序；(2)方法；(3)最欣赏的方法。
这是著名特级教师章鼎儿老师设计的《比较硬度》一课。教学的过程十分简单：只有“活动前的准备”、“分组实验活动”和“活动后的整理、表达与交流”三个环节。其中，“分组实验活动”这一环节具有这样一些特点：首先，学生动手动脑观察、实验的活动时间比较长，20分钟左右，几乎相当于整节课的一半时间；其次，这是一个连续不中断的活动，或者是由几个小活动有机整合成的一个大活动；再次，是在教师指导下，小学生经历的自主性很强的观察、实验活动。学生在“游泳中学游泳”，放手让学生做，让学生自己动脑筋设计方案，修改、调整方案，开展探究活动。
对我国基础教育而言，探究是个外来的概念。其中最直接的影响是美国上世纪末的科学教育改革运动。科学探究是美国《国家科学教育标准》中教学标准的核心原则，“2061计划”出版的《科学素养标准》也多处讨论科学探究。新世纪之初我国的基础教育课程改革特别是科学教育改革中，科学探究的理念被认真地吸收进来。[②]应该说，科学探究在培养科学兴趣、培养科学探究所需要的能力，增进对科学本质的理解等方面所具有不可替代的作用，已经成为广大科学教师的共识，但是，对科学探究的内涵及其教学策略，却有一个由浅入深的认识过程。
一段时间，科学探究常被僵化、简单化成为一种固定的模式：提出问题、形成假设、设计实验、收集资料和分析数据、相互交流得出结论。有些十分简单的问题，通过观察就能找到答案，教师也要学生经历先提出假设，再设计实验等过程，将简单问题复杂化。的确，科学探究能力是有非常具体的内涵的，比如是否能合理地提出问题、作出假设、制定计划、会不会用多种方法收集证据、形成结论、能不能有效的进行表达与交流等。但是，科学探究活动的方式是多样化的，并不要求统一的环节和模式。
另一个教学中十分突出的现象，教师为了确保实验活动的“成功”，不惜花费大量时间指导实验的过程与方法，常常“活动前教师指导30多分钟、实验活动5分钟”。活动过程中没有不确定性，鲜有失败，鲜见另辟蹊径。“学生的科学素养是在经历探究活动中得以提升的，而不是在活动前教师的指导过程中提升的。”（章鼎儿，2008）十分明确地对此教学理念及策略进行了批评。
在对科学探究内涵的认识过程中，科学教师们逐步体会到探究活动应当是有一个起始目标引导，由新的发现、新的问题持续发展的活动；是有几个连续活动侧面组成的活动；是可以不断深究，不断延续，不断进行下去的活动。显然，这就需要课堂留下足够的时间和空间，让学生开展科学探究活动。
案例二
简单孕育复杂
在一次三年级的《小电珠》这节课上，我一走进课堂，学生就迫不及待地要摆弄他们自己带来的那些实验材料了。“道法自然”，就让他们去摆弄吧。我省却了介绍电线、小电珠及电池的构造，省却了说明实验目的，因为这些材料是他们日常早已的熟悉的东西了，这些材料本身就不言而喻地包含着实验目的——怎样连接小电珠会发光？怎样做小电珠会更亮？怎样做会使更多的小电珠一起发光……这正如美国科学教育专家兰本达上《蜗牛》一课那样，上课15分钟了，老师还没有说一句话。就让他们去观察吧，这是他们极乐于从事的事情，何必去干涉他们的研究呢？
学生自然而然地三、五人一组地忙碌了起来，过了一阵，我看他们已做出许多种连接的方法来了，就说：“能把你们的连接方法画出来吗？到时候好让别的同学向你们学习呢！”于是，又是一阵忙乱，他们快速地拿出纸和笔，用他们自己的图示方式一边做着实验，一边对照着记录。偶尔发现他们没画清楚的地方，我就做点提示。20多分钟过去了，该交流一下他们的研究了，怎样交流呢？还是用那种一个个坐好、由老师点名回答的讨论方式？实际上，在小组实验中，他们该说的都说了，该想到的也都尽了全力了，这种外部的与内部的言语活动已经随之一起充分地展开了，怎样连接小电珠才会亮的问题已经不成问题，这么多的正确连接方法足以证明了。“请每一小组派一个同学到黑板上把你们的连接方法画出来，供大家学习！”
只能这么做了，还是让他们自己画、自己去评判、自己去学习别人的方法吧。于是，他们争先恐后地跑到黑板前，有的组竟然一下子跑上去两个。不一会儿，满黑板都是他们的电路图了。他们沉浸在自己的研究成果里了。
下课了，我给他们这节课的表现打了100分，全班一下子欢呼起来！这是一种多美妙的感觉啊，我喜不自禁：这节课，我为孩子们留下了充分的探究时间和空间。我只是在一旁欣赏着这群忙碌的“小蚂蚁”工作的旁观者，在适当的时候，布置了一点任务，只起了一些促进他们进行学习活动的作用。这时我真正感受到了美国人本主义教育家罗杰斯之所以不把老师称为“教师”，而称为旁观者、促进者的理由了。
审视当前不少小学科学课堂，我们就会发现，依然是教师喋喋不休的讲授，学生木桩式地听讲；依然是教师支配、占据着大部分课堂教学时间和空间。新课改到今天似乎还是穿新鞋走老路，游离于“新”字之外打转转，未能真正实现学生学习方式的变革，从本质上讲，都是在学习的时空里轻视学习主体的存在，没有使学生成为学习的主人。
在皮亚杰看来，儿童不只受教于教师，而且自己独立进行学习。儿童是主动的学习者，真正的学习并不是教师传授给儿童，而是出自他本身。魏书生说：我们正置身于一个教育开发、教育改革的时代，正置身于一个使学生成为学习主人的时代。案例2中，教师尽量少说、精讲，把20多分钟的时间让给学生开展科学探究活动，简约的教学环节中体现了“学生是科学学习主体”的教学思想，简单的教学过程中孕育了学生科学思维的培养，实现了学生学习方式的变革。
1.集中探究主题
探究活动是从问题开始的。在科学探究活动的设计中，提出问题，明确探究活动的主题，实质是选择和确立课题，是科学探究活动的起点。根据儿童的年龄特点，小学生的科学探究活动是“开始于一个问题的探究，结束于更多问题提出的活动。”（章鼎儿，2008）
由此可见，小学生科学探究活动的主题不仅应该是适合学生认知结构的科学问题，而且应该是“一个”学生感兴趣的问题。“制作一个一分钟摆15次的摆”、“发出高低不同声音的振动物体不同特点”、“导体与绝缘体的检测”、“高锰酸钾在水中是怎样溶解的”等问题，探究的主题集中明确，研究的目标十分清晰，是适合小学生的科学探究活动。就科学探究活动的内涵而言，儿童需要自主选择研究内容、决定研究方案、确定实验材料，为了保证探究活动有效展开，需要有一个十分明确的起始目标引领。
2.整合实验活动
为了促进学生自主开展科学探究活动，一般将几个短时间的小活动整合成一个将近20分钟的长时间活动，将“小活动、交流；小活动、交流；小活动、交流”的多环节模式整合为“大活动、讨论与交流”的大环节教学模式。
整合观察、实验活动首先要符合认识事物的一般规律。《土壤中有什么？》一课整合后的活动——小活动①取一部分土壤，捻碎，按颗粒大小将它们分分类；小活动②将土块放入装有水的杯子里，充分搅拌，然后静置在桌上，仔细观察杯中土壤的沉积物分成哪几层。先观察颗粒，再放入水中观察，符合对一般事物的观察顺序规律。其次，几个小活动要围绕同一主题，从不同的侧面有序展开。喻伯军老师执教的《声音的变化》一课，紧紧围绕“发出高低不同声音的振动物体不同特点”的研究主题，指导学生先后分别观察研究琴片、琴弦以及自己带的乐器发出高低不同声音时的不同的特点。最后，要使各小活动间形成良好的结构,体现学生科学思维的发展过程。《空气占据空间》一课，小活动①底部装有纸巾的杯子笔直扣入水中，纸巾没有湿，说明水没有进入杯子中；小活动②用空气赶走杯子中的水。两个活动在思维层面是从低到高的发展层次的，活动与活动间是有结构的。通过有效整合，为儿童建构丰富、深刻的科学概念打下了基础。
3.分步有序推进
科学探究活动往往是有几个连续活动侧面组成的活动。因此常常是在教师的指导下，分步有序推进活动过程的。“任务单”、“问题卡”、“说明书”和有结构的实验材料，都是有效推进探究活动的很好载体。
“任务单”的内容一般在探究活动前呈现，即向学生布置探究的任务。如“制作一个一分钟摆15次的摆”、“比较淡水和盐水的轻重”等，以任务的形式出现，然后为学生提供充足的探究时空，让儿童以小组为单位共同完成。
“问题卡”常常出现在活动过程中。在完成了前一个观察、实验活动后，教师往往会以“问题卡”的形式引导学生将探究活动持续下去。章鼎儿老师著名的《蜡烛会熄灭吗？》一课，教师在活动过程中发放的“活动建议：1、想出一个使杯内蜡烛继续燃烧的办法，试一试。2、还有别的能使蜡烛继续燃烧的方法吗？试一试。”，将学生的探究活动引向深入。
有些需要教师交待清楚的观察、实验方法，“说明书”是一个好形式。《土壤中有什么？》一课教学中需要把土壤放进水中观察，教师向完成了前一项观察任务的小组出具了这样的“说明书”：“①将土块放入装有水的杯子里，讨论：观察到了什么？②用筷子在水中充分搅拌，然后将杯子静置在桌上。仔细观察静置在桌上的杯子。把观察到的现象画在记录单的杯子里。③小组讨论：杯中土壤的沉积物分成哪几层？”有效推进了观察活动的继续进行。
实验材料的发放时机选择，也是分步有序推进探究活动的好载体。“高锰酸钾在水中是怎样溶解的”一课的观察实验活动，教师并没有把用于搅拌的筷子直接放在各小组的实验桌上。而是在学生们仔细观察了高锰酸钾初入水时的情景并作了记录后，教师才给各小组发放了一根竹筷，确保了实验活动的有序进行。
4.优化指导策略
科学探究活动中教师的指导策略，一直是科学教师们研究的重要课题。需要意识到，探究活动过程中教师的指导作用并不应该被削弱，而是应该优化指导策略，提高指导效率，实现探究活动的有效展开。
一是把握重点。教师不再花费大量时间作“事无巨细、面面俱到”的指导，而是根据实际，对学生来说的确是比较难的问题、环节才作适当的提示。明确学生实验活动的“难点”，把握重点,一方面保证了小学生的探究活动得以有效展开，另一方面，为儿童留下了充足的探究空间，让学生“跳一跳才能摘到桃子”。
二要点面结合。既要注重对全班学生共性问题的指导，更要加强对小组、甚至个别学生的指导。可以这样理解，教师的主要任务在探究活动前主要是对全班的指导，活动过程中则是对有一定困难的小组、个别同学的指导。
三是随机嵌入。高效的教师指导应当是发生在活动过程中，并且“不留痕迹、润物无声”的。作为引领者的教师，不仅要关注学生经历探究活动，更要重视对各个活动的内在联系的把握，在学生的探究活动过程中起到点拨、引领、促进的作用，提升科学探究活动的价值。
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