核心素养视角下的小学科学大单元教学实践

在讨论了科学探究本质和科学方法之后，还有必要梳理一下大单元教学科学探究的过程，这将有利于我们更合理地安排活动过程。本节将着重讨论科学探究的过程，探讨活动设计中探究过程或环节安排的方法和策略。^[2]

（一）大单元教学科学探究的基本过程

1.科学探究的基本过程与环节

第一是问题与假设。问题与假设规定了探究的基本内容。形成有意义的问题是科学探究十分关键的一步，而有意义问题的获得依赖于研究者的经验和认识基础、依赖于研究者对事物本质的洞察和思考。对学生的学习来说，问题大多来自课程教材安排。实际教学中可以是教师直接给予，也可以是学生在学习过程中产生。但对于探究问题来说，形成问题同样是关键的环节，这不仅是探究的需要，而且有利于学生发现问题、辨别问题能力提升。所以，在可能的情况下我们要创造条件让学生经历问题形成的过程，通过设置情境或安排尝试性的活动，为学生形成问题提供经验和认识基础，通过引导启发学生发现、辨别问题，形成探究学习预期。对于假设，有时是明确的，有时处于潜在的状态。而对于大单元教学探究学习来说，为促进学生思考，在教学中需要做一些强化。当然，假设并不是一个简单的程序或形式，而是有多个层次或类型的。

第二是寻找证据。寻找证据是探究活动的重要部分。在收集证据过程中，需要根据研究的问题和内容设计相应的方案。比如，辨别与控制变量，根据不同内容特点选择不同的手段（观察、实验、测量、调查等），考虑需要的条件支持，活动步骤的安排等。当然，根据研究问题和内容的特点和复杂程度，所需的方案也是不同的。有时需要完整的书面方案，有时只是头脑中的打算或设想。对于大单元教学探究学习来说，同样是这样，对一些比较复杂的问题，需要形成完整的书面方案。在方案设计的基础上，当然是按步骤实施方案，收集数据或信息。需要注意的是，在实施方案过程中经常要对原来的方案进行调整。证据包括直接证据和间接证据，对于原创性的科学研究，最后成果的确认都需要直接证据支持。对学生的学习来说，不可能所有的学习都来自直接经验，但从探究角度讲，我们还是应该尽可能地为学生创造获取直接经验的条件。

第三是检验与解释。检验与解释是科学探究非常关键的部分。在获得证据之后，需要通过各种手段对信息进行处理，对假设进行验证。需要注意的是，接受检验的常常不是假设本身，而是从假设获得的推论，如果推论与证据一致，那假设将会被接受，如果不一致，则需要重新收集证据或修正假设。解释与检验不同，它是从已经接受检验的假设出发，利用证据和一定的逻辑规则对问题、现象或过程做出说明。可以看到，在检验与解释的过程中，都需要对收集的数据或信息进行辨别、比较，采用适当的方式（如图表等）进行整理分析，并运用归纳或演绎等方法做出判断，并形成结论。当然，对小学生的大单元探究学习而言，较少涉及复杂推理过程，检验更多直接针对假设，解释也不会有很高的要求或有时也不需要达到解释的要求。

需要注意的是，实际的大单元探究活动不是一个线性的过程，而是各种活动或环节相互交织的过程。而且，探究常常不是一次完成的，是需要不断反复的。因为证据与假设常常会不一致，此时就需要寻找新的证据或对假设进行修正，甚至放弃原有的假设，开展新的探究活动。

根据科学探究的三个主要方面的活动，从过程角度分析，我们可以大致勾勒出一个完整的探究过程所需要的基本环节。

对于科学探究的基本环节，不同书籍中的说法会有所差异，但其基本过程与内涵是一致的。其强调了儿童原有概念在探究过程中的意义和作用。

2.探究学习的过程

回到学生的学习来说。我们倡导以大单元教学的科学探究为主要学习方式，这也就要求学生的学习过程应当符合探究的一般特征，让学生经历探究的一般过程。韦钰院士根据探究的基本过程，提出了探究学习的七个步骤。

第一步：提出问题。教师将学生引入情境，让他们观察和获得有关的信息。从学生原有的概念和实际理解出发，由教师或在教师帮助下由学生归纳出将要探究的问题。(https://www.xing528.com)

第二步：进行第一次集体讨论。学生提出自己对问题答案的推测，经过师生之间讨论，得出学生自己或小组对问题答案的预测，并用不同的方式记录下来。

第三步：经过第二次集体讨论，完成实验设计，以进行调查研究。

第四步：进行实验和观测。

第五步：处理信息和数据，并把它们转换成实证。把观察到的信息和实验中获得的数据加以整理和分析，以归纳出现象背后的规律。

第六步：表达和交流。

第七步：讨论回顾，提出新问题。再一次进行集体讨论，回顾开展的探究过程，并联系生活实践，提出新的问题。

显然，这里还存在着一个问题：是不是所有的探究学习都需要经历这样的过程呢？探究式学习是不是有固定的程序与模式？实际上，韦钰^[3]院士在给出探究学习过程时还指出，这样的步骤只是为新涉足探究式教学的教师提供参考，教师在开始时可按部就班来组织探究式教学，以掌握探究式教学的基本要求和方法。在熟悉了探究式教学方式以后，不必拘泥于这些步骤，可以灵活运用，自然地衔接。这里韦钰院士已对这一问题给出了回答。

其实，关于这一问题可以从两方面思考。一是学生的探究学习并不等同于科学家的研究活动。我们倡导以科学探究为主要学习方式，让学生像科学家一样做科学，但其目的仍然是学习，所以学生的探究过程与科学家的研究还是有差异的，学生在探究学习中需要经历怎样的过程，哪些环节，都应视具体活动的学习要求和特点而定。而且，学生的学习还有阶段性，在不同的阶段可以学习什么内容，达到怎样的要求，都需要考虑学生的经验基础和认知能力。比如，在低年级我们很难要求学生去做出完整的研究方案，难以做抽象程度高的解释等。二是具体探究活动与完整探究过程的关系问题。我们知道，一项科学研究常常需要经历长期的过程，有很多科学家参与，很多重要的科学发现是几代人努力的结果。从历史过程看，每项科学研究成果的获得必然经历从问题到向科学界报告的过程，而且经历多次反复。但在整个过程中，可能有科学家经历完整地从提出问题到向科学界报告的过程，但也有科学家可能只是从某些方面开展研究。比如，哥白尼提出了“日心说”，伽利略和开普勒等人通过观测研究，用证据支持了“日心说”。因此，就科学家个体而言，他们从事的往往是具体的研究活动，是整个研究过程中某个方面的工作。这对我们组织探究式教学有十分重要的启示。

（二）活动设计中探究过程与环节的安排

对于大单元教学的探究式学习而言，尽管有特殊的要求，但同样具有学习的一般特征。从学习条件角度来讲，不管是接受学习（有意义接受学习）还是探究学习，其学习条件是一致的，差别在于获得这些条件和组织学习材料过程中学生主体的地位。所以，大单元教学的学习任务分析的方法在这里仍然适用，只是在活动设计时还需要考虑科学探究的基本要求。据此，我们就可以勾勒出探究学习活动设计的一般方法和步骤：①通过学习任务分析确定终点学习目标和实现终点目标所需的子目标。②通过分析实现各子目标所需的学习条件，确定相应的学习活动。③根据各学习活动安排设计探究过程与环节。