小学科学：虚拟现实技术助力思维型科学探究

思维型探究教学的建构

在探究过程中，学生的主要任务在于从情境中发现并明确问题，围绕问题提出假设，制订计划，搜集证据，处理信息，得出结论，表达交流，反思评价，应用迁移。这些过程不是一套固定的步骤和线性方法，更不拘泥于科学实验这一种探究方式，而是一种以科学的思维方式链接起来的探究活动，具有很大的灵活性。矩道小学科学软件为学生创设学习情境，在探究过程中精选和设计学习材料，为学生搭建“脚手架”，引导学生达成学习目标，并启发学生进行应用迁移。。

（一）情境创设与问题提出

情境创设可以使学生联系已有知识和经验去解决问题，鼓励学生独立思考、挑战权威、合作互动，从而形成一种学生主动学习、积极参与的生动活泼的教学氛围。

情境创设应满足以下几点：首先，情境应与学生的生活背景相关联，促使学生自主地感知科学探究的意义，引起学生的学习兴趣，激发学生学习的内在动机。其次，情境应围绕教学内容进行创设，贴合学生的最近发展区。最后，情境应能引起学生的认知冲突，这对于激发学生的积极思维、提出问题至关重要。

提出问题是学生感知情境，进行科学探究的导入阶段。在这一阶段，学生主要通过观察科学现象，将其与相关科学概念相关联，激活先验知识，结合对现象或环境中变量间关系的分析，在发散性思维的基础上从多个视角上提出不同的问题；比较和区分所提问题的可行性，进一步确定自己的研究问题，明晰学习目标。概而论之，学生需要在观察、联想、类比、分析、发散等思维方式的基础上来抽取、识别和明确可探究的科学问题。

对中小学生尤其是低年级的学生而言，独立提出、明确可探究的科学问题存在一定困难。因此，教师需要为情境与学生要学习的内容的相关性提供辅助材料，帮助学生感知情境中所蕴含的实际价值，建构学习的意义；关注学生如何提出问题，帮助他们对所提出问题进行聚焦和转化，引导学生发现和归纳可探究的科学问题的特征。

（二）作出假设并制订计划

作出假设是基于研究问题提出假设的过程，其目的是阐明变量之间的关系。学生需通过因果推理、类比推理、演绎推理等逻辑思维，在已有科学观念基础上，提出可验证的假设，通过不断测试和修正假设来构建知识。

为了对假设进行证实或证伪，学生需要综合利用联想、发散、重组和辩证等多种思维方式制订调查计划，以便在后续探究过程中合理地分配时间、材料等各种资源。制订计划时，学生需要考虑五个方面的基本内容：明确信息需求，确定调查类型；明确控制和操作变量；设计具体的实验步骤；选择合适的测量方法和数据记录方案；明确使用何种元认知策略来有计划地监控和评估自己的学习过程。

（三）搜集证据与信息处理

在计划实施的初始阶段，学生使用不同的调查手段和工具，在观察的基础上，借助发散、比较、分析、综合等思维方式搜集证据。利用发散思维，从证据的类型、搜集方式等多维视角考虑证据的搜集：基于比较、分析、综合等思维方式，对证据的准确性和可靠性，及其对主张支持的切合性和充足性进行综合评估。信息处理是信息的加工编码阶段，涉及使用分析、综合、推理等思维方式对信息进行选取、表征（可视化或文字化）、协调和存储。具体而言，学生需要使用表格、图表和统计分析等工具和手段来理解数据，寻找数据中隐含的相关关系和因果关系；需要利用类比推理、编码等信息处理方法，获取、协调和存储观察到的现象和数据。

在这一阶段，教师需要引导学生进行有目的、有计划的观察，向他们介绍数据处理方式和策略，帮助他们学会对数据信息进行加工并建构意义。

（四）得出结论与表达交流

得出结论主要是为了建立证据和主张之间的联系，阐释探究的基本结论。学生需要对实验现象、数据和相关文本信息进行推理；通过分析和综合多元因果关系进行假设检验和修正；考虑他们最初的研究问题或假设是否得到了研究结果的回答或支持。为此，学生通常需要在科学推理的基础上，从收集的信息中得出某现象如何发生或为什么发生的合理解释；基于批判性思维，通过比较和分析不同的理论与证据，进一步评估和协调自己在调查过程中形成的解释。

表达交流是一个合作学习的探究过程，包括明确地向他人公开分享自己的证据和观点；通过与他人的交流和辩驳来捍卫自己的观点。实际上，促进学生使用科学语言进行表达交流主要包括两个方面的目的：一是让学生将自己的探究结果进行抽象概括，从而能够简洁明了地使用科学语言向他人分享自己的观察和解释，明确地表达自己的主张，并阐明自己的证据如何支持自己的主张；二是让学生基于批判性思维对他人的解释和主张进行提问，批判性地评估他人的证据，识别错误推理等。

在这一阶段，教师的角色是组织学生通过合作交流来构建对科学观念和科学探究的理解；引导和帮助学生从正反两个方面辩证地看待同伴的观点和意见，明白不同观点是个体对问题生成的不同理解；帮助学生学会通过协作来找到最佳的问题解释或解决方案。

（五）反思评价与应用迁移

在一个探究过程完成之后，学生需要从背景知识出发，联系学习目标，以严谨的态度系统地对探究过程进行批判性的回顾；以分析、比较、概括等思维活动为基础，对探究过程进行反思和自我评价，同时为新的探究活动提出新的问题。通过总结反思，学生能获取对知识的深层次和概括性理解，加深对科学探究的理解，防止学生将探究局限于执行探究步骤。

在一个探究过程结束之后，教师应为学生创建一个新的相关情境，以便学生能够将原有探究过程中所形成的科学观念、科学思维、探究与实践能力、科学态度与责任应用到新的情境中。教师在创建迁移情境时，需要明确链接新旧情境的相关内容具体包括哪些方面，预估学生在多大程度上能够将先前的经验迁移到新的情境。