任 洪
2013年公布的《美国新一代科学教育标准》中，“科学与工程实践”（以下简称“科学实践”）一词取代了“科学探究”。这一改变不是否定科学探究，而是对科学探究的拓展和丰富。科学实践包括8个类型：提出问题和明确需要解决的问题；建立和使用模型；设计和实施调查研究；分析和解释数据；利用数学和计算思维；建构解释和设计解决方案；基于证据进行论证；获取、评估和交流信息等。科学实践有学习进阶、科学论证等一系列相关研究成果作为支持，成为指导全美科学教育的新纲领。就一线教师而言，对于“科学实践”思想最有意义的学习可能是在实际教学中去尝试、印证和理解。2014年10月的“第四届教科版小学科学优质课评选暨研讨会”上，多位教师围绕“科学实践”的有关观点作了课堂教学探索，笔者也执教了《小苏打和白醋的变化》一课，初步感受到了“科学实践”对科学课堂教学带来的变革。
一、通过实践进行概念的有效学习
从科学探究转为科学实践，要求学生像科学家认识、了解自然世界的过程那样来学习科学，学生要通过实践进行概念的有效学习。
1．立足儿童的立场
新标准中的框架内容包括“提出问题和明确需要解决的问题”。科学学习源于问题，科学课中的问题，有的是教师直接提供的，有的是学生提出的，有的是基于情境设计的，有的是教学进程中自然生成的。从“提出问题和明确需要解决的问题”的观点来看，不管问题的来源和途径如何，它都应该是指向科学概念的，而且必须是基于儿童立场的。《小苏打和白醋的变化》一课通过提供材料——观察材料——混合材料——发现剧烈起泡现象，激发问题：“起泡是怎么回事？气泡里是什么？”这使学生真正卷入探究活动，迅速进入研究状态。
除了通过材料、现象激发以外，还可以由教师根据先前相关的学习内容引发问题，或是在课堂聚焦阶段从学生的问题中筛选，这些问题都要让学生感觉到站在科学学习的新路口，探究的天性瞬间被点燃。只有学生认可、明确这是他当下最想解决的问题，它才能够成为学习的驱动力。
2．提供结构严密的材料
美国的兰本达教授很早就有过“材料引起经历”的论述。绝大多数的实践性学习都需要材料来支撑，无论是观察、测量还是调查记录，都以相关材料为研究对象。从“分析数据”和“基于证据的论证”的观点来考量，科学教师准备教学材料，不只是给学生提供动手操作的机会，不只是为了引起经历，更要从呈现数据的角度来优化材料。材料之间应该有严密的结构，才能为科学概念的建构服务。
以本课为例，多少白醋配比多少小苏打？（影响产生气泡的剧烈程度和小苏打的残留。）多大的集气瓶配多厚的毛玻璃盖片？（影响气体从毛玻璃盖片缝隙下逃逸的程度，理想的状态是有气体逃出但保留下来的气体足够支持后续的验证活动。）另外，演示灭火实验的二氧化碳气体准备多大的量？白醋的浓度如何？小苏打宜放置多久？都需要教师明察并悉心准备，说科学课“功夫在课前”一点儿也不为过。
3．协调相互矛盾的解释
应该鼓励学生捍卫他们的预测和解释，只要他们有理有据。同时，需要协调他们之间的分歧，帮助他们形成更加准确的解释，这有赖于学生之间的积极聆听并回应他人的发言。这种基于证据的论证，既可以利用可靠的数据形成自己的证据，也可以利用他人的证据和评论来检验自己的解释。在交流信息的过程中，如果巩固了原有的解释或者修正了解释，这些都是可贵的学习成果。
学生的解释有较强的固执性。在《小苏打和白醋的变化》一课教学中，当点燃的火柴梗伸入集气瓶口火苗熄灭后，并不是所有学生都确信是瓶中的气体导致了这一现象。有人质疑也可能是瓶口太小的缘故，这是学生尽可能地调动生活经验为自己的原有认识辩护，直到新的现象否定了这种可能，学生才接受“确实是瓶中的气体使火苗熄灭”，这就是证据和事实不断协调的过程。同样，当学生通过实验证明集气瓶中的气体与二氧化碳的一些性质相符合，不少学生认为那就是二氧化碳，但还是有学生反对，提出另一种可能——那种气体可能是与二氧化碳具有相似性质的不明气体。通过辩论和查阅资料，第二种观点被大家采纳。这样的论证过程有利于发展学生的推理能力和批判思维。
二、整体把握教学活动系统
科学课要求“先见森林，后见树木”。科学实践作为一个完整的过程，从形成目标、制订方案、观察、体验、调查、阅读、测量、制作、交流、论证到对知识的理解、技能的掌握、意义的领悟是一个整体化的学习过程，实践过程调动着学生的全部心智。科学实践应整合实施，不能步骤化、模式化地开展8个实践类型，科学实践的过程是复杂而动态的，可能同时展开几方面的活动。课堂教学应当找准一节课在整个单元甚至整个教材体系中的位置，一节课既要达成目标，又不能承载过多、过高的目标，应该整体把握教学活动系统。
1．把握教材
我们至少要研究一个单元的教材，以确定这节课的目标内容和程度。单元是课的上位概念，科学课的教学单元具有相对的独立性、整体性、连续性和阶段性，一节课可以视为单元整体活动的一个段落，不能因教师喜好随意发挥。基于这样的认识，我们要深入理解教材，谨慎地对活动进行设计、调整或取舍。
《小苏打和白醋的变化》属于“物质的变化”单元，这里的物质变化主要是指化学变化，从化学变化伴随的现象中，寻找化学变化的本质——产生了新的物质。这节课放在单元的第四课，前三课主要是生活中物质变化的实例，如豆和沙混合、白糖持续加热等，以分辨物理变化和化学变化，第三课中还有米饭、淀粉遇上碘酒后的变化。前三课涉及到了化学变化，为什么第四课还要放有关小苏打和醋混合、变化的内容呢？一方面是为了丰富学生的感性认识，更重要的是小苏打和醋放在一起，产生了明显的现象，产生了新的物质，把化学变化的特点凸显出来。前几课的活动不足以达成这项目标——要建立起化学变化的概念十分不容易！明白了这一点，我们就可以在小苏打和白醋混合的实验中抓住最具价值的实验点、观察点——冒气泡现象和产生新的物质。要在这一关键点上下足功夫，要给予学生充足的时间。这样，我们也就可以理解教材中为什么要安排“观察小苏打和白醋”的活动了。
科学课的内容分为物质世界、生命世界、地球与宇宙、设计与技术等几个领域，如果能从整个领域着眼来审视、设计一节课，就可能站得更高，看得更准。