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小学科学倡导学生开展探究学习，但在教学实践中学生参与探究学习的质量有很大的提升空间。最突出的问题是探究任务缺乏真实性、挑战性和结构性，难以保证学生探究学习的质量。因此，探究任务的优化就显得十分必要了。在小學科学教学过程中，教师应围绕教材，优化探究任务，激发学生主动参与探究学习的热情，培育学生的科学素养。
一、围绕素养，定位角色
模仿是学习之母，一切学习都是从模仿开始的，任何科学、艺术、技能、风格的发展和形成，都有它最初的范本和源头。小孩子喜欢模仿，尤其喜欢玩角色模仿类游戏，他们经常会扮演一些成人角色，体验职业的多样性，这也是他们获取经验和提升能力的重要途径。以小学科学教学为例，学生大多关注的是和科学有关的重要人物，如科学工作者，然后模仿科学工作者的样子研究小昆虫等。根据小学生这一认知特点，教师可以引导他们把科学学习角色定位为“小科学家”，然后为他们科学设计探究学习任务，指导他们运用科学家的思维方式进行科学探究，再对探究学习中的案例、反思和结论进行整合，最终将这些探究结论结构化，并迁移运用到新的生活情境中。
在科学探究中，角色定位的重要意义在于让学生认同自己扮演的角色，学习相应的本领，激发学生学习的使命感和责任感。然而，科学探究不是游戏，重点不是扮演。学生扮演的人物是科学家、工程师等，虽然达不到科学工作者的高度，但也需要具有良好的科学素养及社会责任感。如能够科学、合理地讨论决策相关事务，或者围绕实证提出科学解决方案。小学科学教学的重要任务是培养学生的科学核心素养，这是科学探究任务设计的出发点和归宿点。因此，教师设计角色时，要立足小学生的思维特点和认知水平，聚焦科学课程教学目标，培养具有科学素养的小公民，激励学生当好“小科学家”。这里的“小”是指探究任务的难度要贴近小学生能力的最近发展区，但教学策略、科学素养培养目标等关键要素却不能降低要求。
根据以上分析，我们在科学探究任务中设计了小科学家、小公务员、小工程师、小策划师等角色，让学生模仿他们的行为举止，在实践中培育学生的科学素养。
二、整体建构，设计任务
从课程实施来看，有具体内容的支撑才能有效落实小学科学课程教学目标。以小学科学教材为例，它是按照科学概念循序渐进的原则编排的，或围绕科学探究能力培养，或聚焦学生科学经验拓展。绝大多数科学教材围绕科学概念，从物质科学、生命科学等方面编排若干主题探究单元。因此，教师设计科学探究任务时，一定要遵循科学课程的逻辑结构，帮助学生全面认知所学内容。
例如，“小科学家”角色体验的重点是帮助学生了解科学工作者如何开展科学探究的，让学生体验提出问题、分析问题、解决问题的过程，聚焦的是“问题解决”;“小工程师”角色体验的重点是帮助学生了解工程师如何设计产品帮助人们解决生活疑难问题的，聚焦的是“创意设计”;“小公务员”角色体验的重点是引导学生参与社会活动，从中学习用实证表达观点、提出建议，聚焦的是“科学咨询”;“小策划师”角色体验的重点是引导学生参与方案策划、主题确定、案例分析、方案提出等活动，聚焦的是“提出方案”。
科学探究任务中的角色体验是围绕问题解决、创意设计、科学咨询、提出方案等设计的，通过整合优化科学教学中的主题单元内容，聚焦理解和运用科学概念，围绕科学素养培养目标，为学生的科学学习创设一个个结构化、序列化、梯度化的科学探究情境。此外，聚焦科学探究角色体验设计时，教师可以从科学教材中遴选整合内容，优化科学课堂教学，挤出更多的时间让学生进行自主合作探究学习，以解决学生探究学习时间不足的问题。
三、立足体验，精准规划
学生参与科学探究角色体验时，关键在于学习科学家的思维方式和做事方式，所以探究任务应“有意义”和“有挑战性”。“有意义”是让学生带着明确的研究目的，围绕不确定问题，根据自己的想法研究、实践、反思，直至找出解决问题的方法。“有挑战性”是指探究任务要有一定的技术含量，学生需要认真研究才能找出解决之道。在这个过程中，学生要充分发挥自己的才能，开阔自己的视野，在真实的生活情境中创造性地解决问题。
此外，教师要从小学科学教材和课程标准要求出发，聚焦角色定位，整合教学内容，通过结构化课程模块解决学生在科学探究中“学什么、如何学、有什么价值”等核心问题。例如，在整体设计苏教版小学四年级科学上册探究任务时，笔者对教材的部分内容进行了重新整合，把“我们周围的空气”纳入“小科学家”单元教学中，将“冷和热”纳入“小工程师”单元教学中，将“奇妙的声音王国”纳入“小公务员”单元教学中，将“吃的学问”纳入“小策划师”单元教学中。
在“小科学家”教学过程中，学生要探究空气的秘密，包括空气的成分和性质、冷热空气的特性等。因为空气是无色、无味、无形的，教师可以引导学生借助实验着重探究空气的成分及性质，让学生从中感受空气的存在、了解空气的特征，逐渐提升自己的实验操作能力。
在“小工程师”教学过程中，学生要和其他同学共同设计保温杯，一起克服技术难关。要想设计保温杯，学生要了解并掌握有关热学的科学知识，如热传递、吸热与散热等，还要把这些科学知识融入保温杯的设计中，不断修改、完善设计方案。此外，教师还应组织作品展评会，并测试保温杯的性能，检查学生探究学习成果。
在“小公务员”教学过程中，学生要关注噪音污染的问题，并提出科学的治理方案。作为一项综合性、专业性的研究项目，学生要化身为研究声音的专家，探究声音的产生、传播等科学知识，了解人的耳朵是如何接收声音的，以及不同声音的差异等。讨论环节，教师要引导学生利用自身积累的科学知识，提出治理噪音的合理建议。此外，教师还可以邀请相关教师或专家，共同论证学生建议的科学性。
在“小策划师”教学过程中，学生的任务是制订学校食堂午餐菜谱。面对这个探究任务，学生要换位思考，用科学的眼光审视食堂的饭食搭配，围绕食物的营养结构、食物是否利于吸收、食物是否健康、食物是否安全等维度，在科学健康的饮食基础上，制订新的午餐菜谱，并通过发布会介绍自己的研究成果。
四、聚焦主体，深度探究
在科学探究教学过程中，学生的角色体验是重点，但只有体验还不行，要不断地反思、评价、修正、完善，最终形成新的学习成果。体验式学习是一种以学习者为中心的学习方式，学习者只有反复经历探究、发现、反思、运用等几个阶段，才能真正掌握并且熟练运用相应的知识。因此，教师评价学生的科学探究活动时，不仅要聚焦探究过程，还要关注学生的个性化体验。此外，教师还要关注探究内容，提出探究策略，助力学生进行深度探究。
在探究教学过程中，教师要充分尊重学生的主体地位，引导学生自主调控、组织实施、反思评价探究任务，可以制订“四步走”实施流程：知课程—细规划—巧调控—实评价。学生自主探究学习、角色体验学习也可以按照“四步走”流程开展。
1.知课程
教学层面：教师要充分掌握学情，贴近学生的实际，借助案例呈现、科学探究、问题驱动等教学策略，激发学生的探究欲望，引导学生进行深度学习，开展探究发现。
学习层面：学生要知晓本课程的学习内容、学习方法、学习价值等关键信息，要明确学习目标，了解学习进程，规划研究成果。
2.细规划
教学层面：教师要引导学生在角色体验中多感官体验和了解科学知识，深入探究，积累经验，通过个性化的学习策略，帮助学生归纳和整合探究结论。
学习层面：学生可以根据自己的实际情况自主设计探究项目，如探究内容、探究方法、探究方案等。此外，学有余力的学生还可以适当进行拓展，增加一些难度较大的探究内容。
3.巧调控
教学层面：教师要把探究任务转化为问题情境，内容要明确集中，要求学生思路要清晰，探究过程要循序渐进，由浅入深，最终指向解决问题。
学习层面：学生要围绕学习计划，和同学、教师进行深入的交流探讨，确保探究学习任务能够有效落实。
4.实评价
教学层面：教师不仅要精准评价学生的学习情况，还要精准评价学生运用所学知识解决实际问题的能力，如解决问题的效率如何等，通过评价帮助学生建构科学知识体系。
学习层面：学生要在探究学习中掌握元认知策略，能够自主评价学习过程，还要通过评价确定新的探究任务，积极创新探究形式。
一、围绕素养，定位角色
模仿是学习之母，一切学习都是从模仿开始的，任何科学、艺术、技能、风格的发展和形成，都有它最初的范本和源头。小孩子喜欢模仿，尤其喜欢玩角色模仿类游戏，他们经常会扮演一些成人角色，体验职业的多样性，这也是他们获取经验和提升能力的重要途径。以小学科学教学为例，学生大多关注的是和科学有关的重要人物，如科学工作者，然后模仿科学工作者的样子研究小昆虫等。根据小学生这一认知特点，教师可以引导他们把科学学习角色定位为“小科学家”，然后为他们科学设计探究学习任务，指导他们运用科学家的思维方式进行科学探究，再对探究学习中的案例、反思和结论进行整合，最终将这些探究结论结构化，并迁移运用到新的生活情境中。
在科学探究中，角色定位的重要意义在于让学生认同自己扮演的角色，学习相应的本领，激发学生学习的使命感和责任感。然而，科学探究不是游戏，重点不是扮演。学生扮演的人物是科学家、工程师等，虽然达不到科学工作者的高度，但也需要具有良好的科学素养及社会责任感。如能够科学、合理地讨论决策相关事务，或者围绕实证提出科学解决方案。小学科学教学的重要任务是培养学生的科学核心素养，这是科学探究任务设计的出发点和归宿点。因此，教师设计角色时，要立足小学生的思维特点和认知水平，聚焦科学课程教学目标，培养具有科学素养的小公民，激励学生当好“小科学家”。这里的“小”是指探究任务的难度要贴近小学生能力的最近发展区，但教学策略、科学素养培养目标等关键要素却不能降低要求。
根据以上分析，我们在科学探究任务中设计了小科学家、小公务员、小工程师、小策划师等角色，让学生模仿他们的行为举止，在实践中培育学生的科学素养。
二、整体建构，设计任务
从课程实施来看，有具体内容的支撑才能有效落实小学科学课程教学目标。以小学科学教材为例，它是按照科学概念循序渐进的原则编排的，或围绕科学探究能力培养，或聚焦学生科学经验拓展。绝大多数科学教材围绕科学概念，从物质科学、生命科学等方面编排若干主题探究单元。因此，教师设计科学探究任务时，一定要遵循科学课程的逻辑结构，帮助学生全面认知所学内容。
例如，“小科学家”角色体验的重点是帮助学生了解科学工作者如何开展科学探究的，让学生体验提出问题、分析问题、解决问题的过程，聚焦的是“问题解决”;“小工程师”角色体验的重点是帮助学生了解工程师如何设计产品帮助人们解决生活疑难问题的，聚焦的是“创意设计”;“小公务员”角色体验的重点是引导学生参与社会活动，从中学习用实证表达观点、提出建议，聚焦的是“科学咨询”;“小策划师”角色体验的重点是引导学生参与方案策划、主题确定、案例分析、方案提出等活动，聚焦的是“提出方案”。
科学探究任务中的角色体验是围绕问题解决、创意设计、科学咨询、提出方案等设计的，通过整合优化科学教学中的主题单元内容，聚焦理解和运用科学概念，围绕科学素养培养目标，为学生的科学学习创设一个个结构化、序列化、梯度化的科学探究情境。此外，聚焦科学探究角色体验设计时，教师可以从科学教材中遴选整合内容，优化科学课堂教学，挤出更多的时间让学生进行自主合作探究学习，以解决学生探究学习时间不足的问题。
三、立足体验，精准规划
学生参与科学探究角色体验时，关键在于学习科学家的思维方式和做事方式，所以探究任务应“有意义”和“有挑战性”。“有意义”是让学生带着明确的研究目的，围绕不确定问题，根据自己的想法研究、实践、反思，直至找出解决问题的方法。“有挑战性”是指探究任务要有一定的技术含量，学生需要认真研究才能找出解决之道。在这个过程中，学生要充分发挥自己的才能，开阔自己的视野，在真实的生活情境中创造性地解决问题。
此外，教师要从小学科学教材和课程标准要求出发，聚焦角色定位，整合教学内容，通过结构化课程模块解决学生在科学探究中“学什么、如何学、有什么价值”等核心问题。例如，在整体设计苏教版小学四年级科学上册探究任务时，笔者对教材的部分内容进行了重新整合，把“我们周围的空气”纳入“小科学家”单元教学中，将“冷和热”纳入“小工程师”单元教学中，将“奇妙的声音王国”纳入“小公务员”单元教学中，将“吃的学问”纳入“小策划师”单元教学中。
在“小科学家”教学过程中，学生要探究空气的秘密，包括空气的成分和性质、冷热空气的特性等。因为空气是无色、无味、无形的，教师可以引导学生借助实验着重探究空气的成分及性质，让学生从中感受空气的存在、了解空气的特征，逐渐提升自己的实验操作能力。
在“小工程师”教学过程中，学生要和其他同学共同设计保温杯，一起克服技术难关。要想设计保温杯，学生要了解并掌握有关热学的科学知识，如热传递、吸热与散热等，还要把这些科学知识融入保温杯的设计中，不断修改、完善设计方案。此外，教师还应组织作品展评会，并测试保温杯的性能，检查学生探究学习成果。
在“小公务员”教学过程中，学生要关注噪音污染的问题，并提出科学的治理方案。作为一项综合性、专业性的研究项目，学生要化身为研究声音的专家，探究声音的产生、传播等科学知识，了解人的耳朵是如何接收声音的，以及不同声音的差异等。讨论环节，教师要引导学生利用自身积累的科学知识，提出治理噪音的合理建议。此外，教师还可以邀请相关教师或专家，共同论证学生建议的科学性。
在“小策划师”教学过程中，学生的任务是制订学校食堂午餐菜谱。面对这个探究任务，学生要换位思考，用科学的眼光审视食堂的饭食搭配，围绕食物的营养结构、食物是否利于吸收、食物是否健康、食物是否安全等维度，在科学健康的饮食基础上，制订新的午餐菜谱，并通过发布会介绍自己的研究成果。
四、聚焦主体，深度探究
在科学探究教学过程中，学生的角色体验是重点，但只有体验还不行，要不断地反思、评价、修正、完善，最终形成新的学习成果。体验式学习是一种以学习者为中心的学习方式，学习者只有反复经历探究、发现、反思、运用等几个阶段，才能真正掌握并且熟练运用相应的知识。因此，教师评价学生的科学探究活动时，不仅要聚焦探究过程，还要关注学生的个性化体验。此外，教师还要关注探究内容，提出探究策略，助力学生进行深度探究。
在探究教学过程中，教师要充分尊重学生的主体地位，引导学生自主调控、组织实施、反思评价探究任务，可以制订“四步走”实施流程：知课程—细规划—巧调控—实评价。学生自主探究学习、角色体验学习也可以按照“四步走”流程开展。
1.知课程
教学层面：教师要充分掌握学情，贴近学生的实际，借助案例呈现、科学探究、问题驱动等教学策略，激发学生的探究欲望，引导学生进行深度学习，开展探究发现。
学习层面：学生要知晓本课程的学习内容、学习方法、学习价值等关键信息，要明确学习目标，了解学习进程，规划研究成果。
2.细规划
教学层面：教师要引导学生在角色体验中多感官体验和了解科学知识，深入探究，积累经验，通过个性化的学习策略，帮助学生归纳和整合探究结论。
学习层面：学生可以根据自己的实际情况自主设计探究项目，如探究内容、探究方法、探究方案等。此外，学有余力的学生还可以适当进行拓展，增加一些难度较大的探究内容。
3.巧调控
教学层面：教师要把探究任务转化为问题情境，内容要明确集中，要求学生思路要清晰，探究过程要循序渐进，由浅入深，最终指向解决问题。
学习层面：学生要围绕学习计划，和同学、教师进行深入的交流探讨，确保探究学习任务能够有效落实。
4.实评价
教学层面：教师不仅要精准评价学生的学习情况，还要精准评价学生运用所学知识解决实际问题的能力，如解决问题的效率如何等，通过评价帮助学生建构科学知识体系。
学习层面：学生要在探究学习中掌握元认知策略，能够自主评价学习过程，还要通过评价确定新的探究任务，积极创新探究形式。