无论是放手让孩子自己在科学中摸索，还是将答案或知识直接告诉孩子，都不是学习科学的最佳方法。研究证明，有引导的探究式教学是一种更有效的方法，它能帮助孩子有意义地进行学习，也能培养孩子对科学的终身热爱。书中用“4E×2”模型来表示探究式教学的核心内容，其中4E表示吸引（engage）、探索（explore）、解释（explain）和延伸（extend），2则表示评估和反思。

全书共17个章节，第1章讲述了探究式教学的内涵；第2—17章，作者用自己的故事阐述了如何进行探究式教学。每一个故事都包含一个主题，分别针对性地回答有关探究式教学的问题，包括：如何选择适合孩子的学习材料，如何帮助孩子展开简单的调查研究，如何有效地向儿童提问，如何让科学与孩子的生活关联，如何向孩子示范对科学的积极态度等。这些故事都是从日常生活场景开始，因为孩子会自发产生疑问或在大人激发下产生问题，之后由家长或老师利用探究式教学的方法有意识地引导孩子在生活或课堂上进行探索科学、寻找答案的教育体验。

如何让孩子有兴趣地学习？最近，我和几位在不同领域从事少儿教育的朋友交流的结果，与这本书的结论一致。孩子对世界有着本真的好奇，我们不必急于灌输知识，只要给予适当的引导，就可以维持这股天然的学习热情。 

——李淼

物理学家

中山大学天文与空间科学研究院院长

这是一本既有理论又有实践指导的书。读起来一气呵成，让人欲罢不能。如果你想从小培养孩子的科学思维和科学素养，看这本书就对了。

——张昕

北京大学心理与认知科学学院副教授

孩子，尤其是低年级的孩子，对周围的世界怀有无穷的好奇心。这本书建立在孩子天生的求知欲之上，通过使用适合孩子发展的迷人方式为孩子的探究行为提供指导，促进他们的思维。

——Jeff Marshall

美国克莱姆森大学教育学院

教学与学习系主任

中山大学穆岩老师在儿童发展及早期教育领域孜孜不倦的耕耘令人敬佩。对本书的翻译出版反映了他对儿童科学思维、儿童教育理论及实践所做的可贵探索。作者在书中以大量翔实的案例描述了儿童探究式学习及教学方法。求知探索是3C思维模式—求知思维（curiousthinking）、批判思维（critical thinking）、创造思维（creative thinking）—中初始而又关键的一环。激发孩子的好奇心和促进儿童的探究式学习对儿童个体发展以及对儿童学习和早期教育领域必将产生积极而深远的影响。我谨向家长、教师和教育工作者隆重推荐这本书。相信广大读者会喜欢并得益于这本读物。

——陈哲

美国加州大学戴维斯分校心理学和人类发展教授

中国的理科教育传统上强调知识和技巧，但对于探究未知的兴趣培养和处理现实问题的方法训练，则缺乏足够的重视。在幼儿园和小学教育中，由于教育资源的缺乏或教育观念的缺失，无论教师还是家长多数都停留于知识的直接讲授。本书的独特价值在于，作者以一线教师和父母的角色，从非常具体、可操作的实例出发，为我们提供了早期STEM教育中如何基于现实情境、注重兴趣激发、强调方法培养的开展探究式学习的生动参考。相信本书会对广大的教师和家长有很大的启发及借鉴价值。

——杨承

深圳荟同学校卓越中心负责人

北京大学物理学本科毕业

耶鲁大学物理学博士

作者简介

朱莉·斯马特（Julie Smart）

课程与教学博士，美国克莱姆森大学数学与科学教学教授，她还是研究方法和教育项目认证的顾问，主要专注在探究式教学、教师效能和课堂管理领域。

译者简介

穆岩

中山大学心理学系副教授，中山大学“百人计划”引进人才，岭南学院高级管理发展中心客座教授，广州市妇女儿童福利会理事。本科毕业于北京大学，后于美国卡耐基·梅隆大学获得博士学位。主要研究人类面对新环境时的学习过程，长期从事青少年生涯规划、考前压力应对等主题的咨询工作。

探究的大脑渴求知识……在半夜两点钟

有一次，我在半夜两点钟醒来，结果看到一个3岁孩子在黑暗中瞪大了双眼盯着我。我还没回过神来琢磨清楚自己在哪里，我儿子激动地问道：“妈妈，垃圾搬运工到底把垃圾运到哪里去了呢？”当我总算搞明白自己不是在做梦之后，我开始试着编出一个大概合理的解释，内容跟垃圾填埋场和垃圾回收有点关系。但是我的儿子对这问题穷追不舍，而且明显他比我清醒得多。他又追问道：“但是，妈妈，垃圾到底去哪里了呢？”

这种深更半夜的“求知欲”让我深刻地感受到，小孩子对于他们生活的世界会有多少问题。第二天早上，我尝试着更加全面地解释垃圾离开我们家前院之后的旅程，但是我的儿子并不满意。我们甚至试着在YouTube网站上看了一些关于垃圾填埋场和垃圾回收中心的视频，但这也没用。我那3岁的孩子想要用自己的眼睛看?答案，以回答他在半夜两点钟提出的这个问题。

正是这样的经历驱使我写了这本书。作为一名教育者，我已经工作了十多年，而且也向学前、小学、大学以及K—12的教师们讲授探究式科学（inquiry-based science）。我自己的孩子更是让我睁大了双眼去欣赏，陪伴孩子共同探索科学带来的神奇感受。孩子表现出来的热情和深植于心的探究精神真的是非常难得。我认为自己的使命就是，不仅要记录下自己的孩子关于科学所提出的种种问题，而且要设计一些能够引导孩子自己去寻找答案的教育体验。这本书正是我作为一名老师和一名母亲的神奇探险历程，也是基于我在过去十年里带领孩子进行有意义的科学探索时所获得的经验。

从哪里开始

科学探索通常起始于一个简单的问题。有时，这个问题是成年人提出来的，他们试图激发孩子的兴趣，让他们去关注一些本来不会注意到的问题（比如池塘里躲在石头缝里面的青蛙）。但是也有些时候——而且这些时候往往更加精彩——问题直接来源于我们的孩子，这是真正的探索开始的地方。我们生活的社会正在快速地丧失未解问题的神奇感。孩子正在飞快地学习在面对问题时，应该用谷歌（Google）搜索答案。没错，这正是源于他们在一个技术化社会中成长起来，而且孩子也确实需要学会这些技能，从网上有价值的来源中高效率地搜索信息。但是有时候，这种“谷歌文化”其实会让我们变懒惰。我们会懒得用自己的脑子——还记得存在于我们两个耳朵中间的那些脑灰质吗？

我喜欢开玩笑地把我的iPhone称呼为我的第二个大脑，因为如果有一件事情没有记录在手机日历上，而且没有设置好多个提醒的话，那这件事基本上可以算作不存在。随着我对手机这个第二大脑的依赖程度越来越高，我发现自己真正的大脑变得记不住东西了。也许我的大脑就好像肌肉一样，如果没有足够频繁地使用的话，就会丧失力量。与此相似，如果我们的孩子也仅仅是简单地把问题扔给搜索引擎的话，他们的大脑也不能真正地成长为能够从事科学工作的工具。我希望我们的孩子能够学会享受探索科学的旅程中的快乐。这一快乐主要来源于真正地行动起来，去思考如何提出解决方案。

最近有一次，在吃早餐的时候，我的女儿问了我一个简单的问题：“一颗种子要花多长时间才能长成一株植物？”我可以很简单地把咖啡放下，拿起手机，然后用谷歌搜索答案。我很确定，我们肯定可以找到一个答案，而且很可能这个答案非常准确。我们甚至可以从YouTube网站上找到一段视频，看到一颗种子发芽的时间过程记录。但是我们不会在这个过程中把手弄脏，不能真正地体验到种下一颗种子然后照料它的过程，也不能感受到这颗种子最终抽芽冲出土壤的激动时刻。所以，我们没有简单地上网搜索，而是真的种下了一颗种子。由该结果而来的科学探索项目就构成了本书第八章的基础。

在过去的十年中，我一直在研究K—12教室中探究式科学教学，也在我自己的孩子的成长过程中研究。我想告诉你的重要信息就是：这样真的管用！所谓“管用”是指，这样一种探究式科学教学方法能够让孩子真正有意义地进行学习，也能够培养对科学的终身热爱。这种方法并不容易，但它值得我们付出努力。我希望这本书能够帮助你把整个探究式科学教学方法打散成为一个个小片段，然后你就可以在自己的教学中每次尝试使用一个小片段。在设计计划以及实施探究式科学教学过程中，同伴和集体的支持非常有价值。我鼓励你和同事一起参与整个过程。这样你们可以分享信息并且互相学习。

同时，我希望你意识到，我在这里支持你的每一步学习。我可以向你的科学教学保证，我亲身经历过这样的学习过程，因此我能真正地理解你作为一名教师每天所要面对的挑战。我感谢你为自己的学生所付出的大量时间和精力。我也想为你给孩子的生命带来的改变而鼓掌。我邀请你在开始尝试实施这种探究式科学教学方法之后，与我分享你的经历或者提出你的问题。我很乐意听到你的声音！

好的，不再多耽搁，欢迎你进入这一引人入胜，有时又会莫名其妙和难以预料的探究世界。我保证不会有丝毫的无聊！

第九章  小鸟宝宝的生日

你可能还记得我在第三章提到过，我家在充满期待地等待着一些新朋友。我的孩子和我在家里露台上的玫瑰丛里找到了一个鸟窝。作为一个科学探索项目，我的孩子每天都观察那个鸟窝，留意“鹪鹩妈妈”多久回鸟窝一次，同时做出预测，看看那些小鸟宝宝什么时候会孵化出来。

有天早上，我们在门廊那里吃早饭时，看到鹪鹩妈妈飞出了她的鸟窝，所以他们就赶快跑过去看看鸟窝里的鸟蛋。很令人惊奇的是，鹪鹩妈妈已经习惯了我们的存在，她常常就那么看着我们在她的鸟窝周围玩。上周的时候，有一次我们差点以为我们的狗阿比把我们的科学项目给吃掉了，大家都吓了一跳，幸好最后发现只是另外一只小鸟（如果我家的狗吃掉了其他人的科学项目的话，我们诚意道歉）。但是我有点跑题了。所以当孩子们跑过去看鸟蛋的时候，他们告诉我们：“小鸟爸爸也在鸟窝里。”我跟他们解释说，在这个时候小鸟爸爸通常是不参与的，我丈夫知道了这事还觉得有点不开心。但是孩子坚持说在鸟窝里还有一只小鸟。的，鸟窝里有了几只摇摇摆摆的很小的小鸟宝宝。

德鲁大喊道：“我看到鸟嘴了！”克莱尔说道：“它们看起来像鸭子一样！”（不知道她是怎么想起来的。）几个星期前，小鸟刚刚下了鸟蛋的时候，我发现孩子对于小鸟宝宝是怎样从蛋里出来的有一些错误概念。德鲁以为是小鸟妈妈坐在鸟蛋上，把蛋砸开，小鸟宝宝才能出来。此时就是一个很好的机会，来重新回顾这个问题。我向德鲁问道：“那么，看起来小鸟宝宝们都从蛋里出来了。你觉得有没有一些方法让他们不用借助小鸟妈妈的帮助就从蛋里出来呢？”虽然我没有直接告诉他答案，但是我希望能够借用他最开始对小鸟宝宝有鸟嘴的观察。他又看了小鸟宝宝一下，然后笑着看着我说：“妈妈，小鸟宝宝要是把它的鸟嘴当成一个锤子，就可以从蛋壳里自己出来了！”看到这样思想闪光的瞬间，实在是感觉太棒了。我紧跟着要德鲁向我展示一下他到底什么意思。他看起来有一点困惑，所以我说道：“好吧，假装你是一个小鸟宝宝，你周围有个蛋壳围着你。那么你怎么用自己的鸟嘴出来呢？”我的两个孩子都喜欢玩表演，所以德鲁和克莱尔两个人都假装用他们的鸟嘴来打破他们周围假装的蛋壳。戏剧表演是一个帮助小孩子交流他们想法的绝好方式，因为这让他们能够以一种更加具体的方式来体验抽象的概念。

我想要趁着他们的兴奋劲来学点什么，所以我们进到屋子里面，开始读一本从图书馆借出来的非虚构读物。那上面讲的是一些我们没办法直接观察的鸟类的知识，像是小鸟如何在蛋里成形，小鸟如何做它的鸟窝等。我想要找到一种方式能够让我的孩子可以针对他们学到的鸟窝、小鸟和鸟蛋的知识来进行沟通交流。交流想法是科学学习中的一个重要主题，但是显然三四岁的孩子还无法做幻灯片展示，或者写一篇论文。雷焦艾米利亚（Reggio Emilia）教育理念中有一个信念，认为儿童有“一百种语言”，其实就是说小孩子有非常多的方式进行沟通，远不止书面或口头的语言（Malaguzzi, 1993）。他们可以用不同形式的艺术、戏剧、音乐、舞蹈等方式进行沟通。所以我决定给我的孩子一次机会，通过绘画来交流他们学到的关于小鸟的新知识。很重要的是，要让孩子自由地表现他们的想法，而不是要求他们一定要符合我们所认为的“正确”地表现一只小鸟、鸟蛋或鸟窝的方式。

克莱尔的画显得非常抽象，同时也非常符合她的年龄发展程度。当她向我描述她的绘画时，她说：“紫色是鸟窝，小鸟宝宝是橙色的，小鸟妈妈是棕色的，其他的是植物和露台。”她使用了3岁孩子所能使用的最完美的方式来表达她的想法。学习交流科学想法并不需要很复杂，但不管是哪种形式，看起来都非常引人入胜。

我们如何鼓励孩子用多种方法交流他们的科学想法？

鼓励孩子用语言表达他们的科学想法

给孩子机会让他们去谈论科学是非常关键的。其中一个原因就是，用语言表达科学想法是成为一名科学家的核心要素。沟通交流是一种科学过程技能，让孩子建立起一个把周围世界的不同想法联系起来的基础（Smart & Marshall, 2013）。作为老师，我们是孩子在教室里拥有的交流权利的保护者。我们制定流程并监控孩子的参与情况，比如要举手发言，要轮流发言，或者在合适的时候与同伴交谈（van Zee et al., 2001）。当我还是一个研究生的时候，我花了很多时间在教室里开展，基于探究式教学和以学生为中心式教学的研究工作。这些教室里最为显著的一个特征就是，学生如何与老师及同伴进行沟通交流。我观察的很多老师都能够持续地给学生机会，让他们跟全班或者小组或者伙伴分享自己的想法。我很惊讶，在这些教室中，语言交流的总时间会这么长。但是这样的谈话并不分散，而是聚焦到科学主题上，也促进了学生当前的学习。

我们自身关于课堂管理的哲学理念，可能会促进或者阻碍学生获得交流科学想法的机会。在那些由老师保持着高控制的教室里，整个流程比较僵硬，学生通常只有有限的机会可以跟同伴进行对话，并把自己的想法分享出来。尽管没有人会否定一个有秩序的教室是多么重要——你不可能在一片混乱中进行教学——但是我们都需要仔细检验管理体系的效果。当我还是第一年当老师的时候，我曾经假定，一个喧闹的教室是错误的。我倾向于回避那些会让教室变得喧闹的情景，总是选择让孩子做个人作业，或者选择那些严格受控的活动，以避免发生太多同伴互动。幸运的是，一位导师对我说了一些话，让我的想法受到了挑战。

我当时在教一堂科学课，我的导师进来观察我的教学。整个教室非常安静，你甚至可以听到一枚图钉掉到地上的声音。没错，当时没有任何磕磕绊绊就顺利完成了整节课，而我也因为自己能够让整个班级集中注意力而感到骄傲。当我们坐下来回顾整个课堂的时候，我的导师带着温暖的笑容对我说：“你知道吗，学习本身就是很吵闹的。”真的吗？她让我允许我的学生吵闹？这可和我在师范学校接受训练时见过的大部分教学都不一样。当然这也让我感到一些放松，因为她允许我能够松一松绷紧的弦——允许我让我的学生自由地做小孩子，拥抱并且接纳随之而来的一切，包括让教室里的声音音量提高一点点。随着我给自己的学生更多的机会去进行彼此对话或者和我交谈，我?于开始“听到”他们。我意识到，给孩子真正发声的机会，允许他们把自己的想法表达出来是多么重要。这也相当于形成性评估，因为如果你不知道孩子在想些什么，你就几乎不可能根据学生的学习情况来调整教学了。而发现孩子在想些什么的唯一途径就是，鼓励他们开口讲话，并给他们提供充足的机会这样做。

提供多种不同的方法让孩子交流科学想法

在几年前，我有机会在意大利的雷焦艾米利亚待上几个星期，那里是世界上最为著名的学前教育理念之一——雷焦艾米利亚理念的家乡。在那里，老师经常谈到孩子的一百种语言（Edwards, Gandini, & Forman, 1993）。这个思想是说，孩子有很多宝贵的方式去交流他们的想法，很多方式其实是我们从来都没有认识到的。在雷焦艾米利亚的那段时间，我获得了难得的机会去参观几个正式的雷焦艾米利亚幼儿园，那里通常是不向外来者开放的。在其中一个雷焦艾米利亚幼儿园，我访问了一个5岁儿童的班级，他们刚好结束户外活动，回到教室。那天早上，由于外面在下雨，整个班级不得不待在屋子里，而当太阳终于露出头来的时候，老师赶快让孩子跑出去消耗一些能量。在这个雨后时分玩耍时，孩子看到了天上有一道彩虹。他们都非常喜欢看彩虹，也好奇地问了他们的老师很多问题。雷焦艾米利亚教育理念认为要倾听孩子的问题，让孩子天生的好奇心来引导整个教学。所以当孩子从户外回到教室的时候，老师开始拿出颜料、黏土和彩色纸，鼓励孩子用不同的材料来表现彩虹。由于雷焦艾米利亚幼儿园里面不允许拍照，我只能用语言告诉你，我是多么惊喜地看到孩子用不同材料展示彩虹的美。在教室的另一个角落，一个老师打开了一个灯光桌子（桌子带有树脂上盖，上盖里面有灯光），让孩子实验一下，看看光线怎样穿过不同厚度的不同材质。在另外一个角落，一位老师用架子支起一个棱镜，让孩子能够在教室的一个屏幕上重现彩虹。在这些雷焦艾米利亚幼儿园里，学生日常就会有很多机会，选择多种不同的方式交流科学想法。这就体现了意大利的雷焦艾米利亚教育理念，对孩子的一百种语言以及对孩子想法的重视。

发展出一种注重学生想法价值的课堂文化

鼓励学生交流科学想法的一个关键层面是，要发展出一种重视这些想法的课堂文化。构筑这种文化的一种方式是，寻找到一些让学生成为教室主人翁的小方法。这个理念也会在雷焦艾米利亚教室中体现出来，学生的作品在学校的每一个角落都处处可见。

雷焦艾米利亚学校的一个常见特征是，向孩子提供他们对于作品的主人意识。在我参访一个雷焦艾米利亚幼儿园的时候，我观察到孩子正在忙着种菜园。他们用美术作品来标志菜园里种植的每一种植物。尽管一个成年人可以很容易地给青菜做好标签，但他们还是鼓励学生在种植和照料植物的每一个步骤中，都做一个小主人。当我们允许我们的学生在这些细节之处表达他们的想法时，我们就给孩子传递了这样的信息：你们的想法是非常有价值而且重要的。

创造注重学生想法的教室文化还有一种方式，就是把整个科学探索的过程记录下来。在这个智能手机和数码记录产品无处不在的时代，我们可以很方便地持续记录教室里的各种活动。一个记录学生科学学习的有效方法是，制作一些记录板（Rinaldi, 1998）。这些记录板通常在教室入口的地方展示着，用一些照片和学生的日记来记录最近的活动以及相关的科学学习。这些面板就成为了班级和来访人员之间的一个沟通工具，也为孩子提供了一个起点，以向来访人员解释自己在学什么科学内容。除此以外，这些记录面板也可以成为老师和家长之间的一个沟通工具，因为我们可以扫描之后把这些内容放到班级网站上。学生可以主动地将他们的绘画、照片、日记以及其他可视化表征进一步贡献到这些记录面板上，并交流沟通他们的科学想法。