开放科学课堂教学 培养学生探究能力

毛国永

慈溪市附海初中，浙江省慈溪市315332

摘要：本文从开放科学课堂的教学观念、教学方法、教学情境、教学过程、教学内容以及教学形式六个方面，探讨如何在科学教学课堂上培养学生的探究能力。

关键词：开放；科学教学；探究能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2009)3(S)-0013-4お

新课程倡导探究性学习，注重通过引导学生参与科学探究的过程，培养学生的科学探究能力，增进学生对科学探究的理解。初中科学教学中如何培养学生的探究能力是一个值得思考的问题。本文结合笔者几年来的教学实践，谈谈对开放课堂教学，培养学生探究能力的一些思考。

1 开放教学观念，培养学生探究意识

开放教学观念，要求教师不断反思原有的教学观念，逐步形成符合新课程理念的教学观、学生观、资源观等，以利于培养学生的探究意识。教师教学观念的开放，主要体现在以下三个方面。

1.1 教学时间开放

开放性的课堂教学不应受时间的限制，不应仅限于课堂45分钟的时间。事实上，上课铃响之前，教学活动已开始了。教师可以在上课之前预设一些问题让学生思考，或布置一些内容让学生阅读，这样不仅为学习新内容打下了基础，而且使学生在上课之前对探究新知识产生强烈欲望。同样下课铃响也不是教学活动的结束。教师应有意识地使学生在下课之后仍保留探求知识的欲望，留给学生继续思考、探索的余地。长期坚持这种做法，能使学生逐步认识到学习不仅仅是课堂45分钟内的活动，生活中时时可探究。

1.2 教学空间开放

开放性的课堂教学不应受地点的限制。科学教学活动不应局限于教室或实验室内，还可以在教室外任何可利用的地方。如小河边、田野上、车间里……都是科学学习的场所。夏天，河里的小鱼为什么要常常浮出水面？暖冬时，田野上的动植物可能会发生什么现象？车间里，某个产品的制作、生产过程包含了哪些科学原理？这些都值得学生去探究。苏霍姆林斯基曾说过：“不要让学校的大门把儿童的意识跟周围世界隔绝开来。”只有这样，学生才会逐步意识到学习不仅仅是教室内的活动，生活中处处可学习。

1.3 教学资源开放

开放性的教学内容不应受教材的限制。实验室、图书馆、大自然、互联网等都包含着丰富的课程资源。而学生之间的差异，如生活经验、知识基础、思维方式等也是重要的课程资源。由于遗传和生活环境等因素的影响，每个学生的成长经历不同，由此形成的生活经验和思维方式也不同。因此，在教学中应注重引导学生讨论交流、合作学习，由此同学间相互启发、相互激励，使每个学生都获得最大可能的发展。只有这样，学生才会逐步形成这种意识，即学习内容不仅仅在课本中，生活中事事可探究。

2 开放教学方法，培养学生探究能力

开放的教学方法，应关注教学的双方，即注重教师与学生的平等合作，充分体现教师的主导性和学生的主体性，使教学过程真正成为学生自主学习、自主探究的过程。只有这样，才有利于培养学生的探究能力。

2.1 模拟法

模拟法，通过模拟真实情景，使学生身临其境，有利于激发学生的兴趣，促进学生的思维发展。该方法适用于抽象概念、原理等内容的教学。

例如，学生对跨步电压触电的理解有一定的困难，这时可以模拟真实情况做一个实验，以突破难点。如图1所示，用发光二极管模拟人体，较大的电阻率模板模拟大地，把高压电源的一端插入模板模拟高压线掉在地上，当二极管的脚分立时（模拟人撒腿跑离现场的情景），二极管发光表明有电流经过，即表示人体触电。当二极管的两脚并立时，二极管不发光表明没有电流经过，即表示人体安全。利用这种方法有利于学生理解跨步电压的含义，提高对自身的保护能力。

2.2 角色互换法

角色互换法，即通过师生互换角色，以发展学生的探究思维，培养学生的探究能力。

首先，要求教师在探究活动中，也成为一名学习者，和学生一起经历探究活动，并时常站在学生的角度考虑问题。教师在此认识上与学生交流和合作，才能真正发现学生在探究过程中存在的问题。其次，要引导学生也站在教师的角度了解问题和解决问题。如可以让学生参与备课，事先知道本堂课需要解决的问题；可以让学生参与教学准备，事先知道在探究活动中可能会遇到的困难，从而使学生掌握科学探究的思想方法、整体思路等，以培养学生的探究能力。

3 开放教学情境，激发学生探究愿望

苏霍姆林斯基曾说：“人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望感到自己是一个发现者、研究者、探索者。”初中学生也不例外。因此，教师在教学中，应根据学生的这种心理特点，结合具体的教学内容，创设有趣、生动的教学情境，激发学生进行探究的强烈欲望，主要有以下几种方式。

3.1 借“图”发挥，情景交融

教师要充分利用图像具体、生动、形象等特点，积极创设情境，激发学生的探究欲望。如摄影图片内容多为生活中稍纵即逝，学生难得一见的情景，如火山喷发，让学生感到自然的神奇；想象式图片，如银河旋臂图，能让学生对宇宙产生无尽的遐想。这类图片能激发学生探索未知世界的兴趣。另外，漫画式图片创设的情境，不但让人忍俊不禁，而且能激发学生的探究兴趣。

3.2 借“机”发挥，人机交互

利用多媒体创设情境，能有效激发学生的探究兴趣。如学习“压力与压强”前，教师可利用多媒体动画展示这样一个情境：一个小孩在结了冰的河面上行走，突然，只听“喀嚓”一声，冰面破裂了，情况十分危急。这时，岸上的一位行人看到后，对着小孩大喊：“不要跑，快趴倒！”小孩在行人的提醒下，卧倒在冰面上，并慢慢地向河岸挪动，最后安全脱险。学生看到这种与实际生活紧密相联、与自身安危休戚相关的情景时，都被深深地吸引住了，不由得发出了这样的疑问：冰面为什么会突然破裂？为什么冰面破裂后，人不能在上面跑动，而趴下来就没事了呢？由此产生进一步探究新知识的强烈愿望。

利用多媒体创设情景，要充分发挥人机双向交互的功能。多媒体的优点在于：在普通教室无法进行的实验，可以用多媒体直观地演示，而且可以反复播放、快放、慢放等，有利于学生思考、探索。例如：多媒体模拟α粒子散射实验，一束α粒子去轰击金箔的过程，既可反复演示观察，又可局部放大、详尽观察，学生原来想象α粒子要么被反弹，要么穿透过去，而多媒体呈现的情况和预期的想象如此不同，从而使学生产生进一步探究新知识的强烈愿望。3.3 借“题”发挥，质疑启思

问题的设置应当具有开放性，它应该提供给学生广阔的思维空间，并能充分发挥他们思维活跃的特点，进而为他们提供展示自己聪明才智的机会，最终为学生的可持续发展打好基础。课前的开放题，可以开启探究之门，课后的开放题则可保持学生继续探究的热情。

如在学习了磁现象后，笔者给学生设置了这样一个问题：如图2所示录音磁头的工作原理图，录音时磁带上先被涂抹一层磁材料，通过与磁头作用被磁化变成类似于图中的小磁体，从而记录声音。对此你有何启示？问题一抛出，学生立即思维活跃，纷纷提出各种想法：若把此材料粉碎得更细，则可记录更多的信息；是否可以通过不接触的磁化，从而减少磨损使录音次数大大增加；磁带的保存应远离强磁体，以免干扰磁化的信息。

4 开放教学过程，丰富学生探究体验

任何科学知识的发现，都经历了一个日积月累、循序渐进的过程。教师在教学中，应发掘其中蕴含的智力因素，努力创设条件引导学生思考、探索，让学生亲身体验科学发现的过程，以丰富学生的探究经历，提高科学探究的能力，并能促进学生对科学知识较为全面、深刻的理解。如通过实验法学习“阿基米德原理”，可以作这样的设计：教师可先让学生思考：当你慢慢浸入浴缸的水中时，你会有什么感觉，同时能观察到浴缸的水面有什么变化？然后启发学生提出一个可以探究的问题，并根据已学知识和生活经验对此作出合理的猜想。接着教师和学生一起对这些猜想进行分析、比较，并形成统一的假设：物体受到的浮力可能与物体所排开的水受到的重力存在某种关系。在此基础上，再引导学生自己设计实验方案并进行实验以检验假设。同时教师还可以鼓励学生设计不同的方案，并要求学生分别用水、酒精等不同液体进行实验。最后，全班同学相互交流，补充完善，形成对阿基米德原理较为全面的理解。

我们看到，通过这样的活动，学生亲身经历了提出问题、猜想与假设、设计实验方案并动手实验、分析数据、论证结果以及交流与合作等过程；亲身体验了科学家在进行科学研究时所经历的艰辛和成功的喜悦；提高了学生科学探究的能力，还促进了他们对科学探究的理解。

5 开放教学内容，培养学生探究习惯

教师在教学中，对教材内容的处理，既要扣得紧，进行深挖掘，又要放得开，进行广联系，努力发掘可供学生探究的素材；从而使学生开拓视野、发展智力、逐步培养起良好的探究习惯。

5.1 拓展现有教材内容

教师在掌握教材核心知识的基础上，通过预设的开放性教学内容，逐步引导学生进行深入、广泛的探索。如在学习了“浮力”的有关知识后，教师可以根据学生的特点，开展制作潜艇模型活动。在活动中，教师首先让学生自己收集有关潜艇的信息，互相交流，以培养学生制作模型的兴趣和信心；然后引导学生自己设计模型，收集材料，进行组装、调试、改进；最后在班上展示模型并评奖。同时，还可以要求学生自己制作简易的密度计，并用自己制作的密度计测量某些液体的密度，比一比谁的密度计制作得好，好在何处。此外，教师还可让学生用同样大小的牛皮纸折小船，比谁的小船载重量大；让学生制作浮沉子等。有条件的学校还可以组织学生参观附近的造船厂、船舶研究中心等。通过这一系列的探究活动，不仅能培养学生动手实践的能力和团结协作的精神，还能使学生养成对事物探究的好习惯。

5.2 渗透STS教育

教师在教学中应紧密联系社会实际，适时渗透一些现代科学的新观点、新技术、新成果，在激发学生学习兴趣的同时，引导学生进行深入探索。如在“物体的浮沉条件”的教学后，教师可以联系前几年我国南方曾发生多起水运轮船翻沉事件，引导学生思考：违章超载的轮船为什么容易翻沉？如何有效防止这类事故的发生？然后让学生通过查阅资料、思考讨论，甚至动手实验，进行深入探究。此外，教师还可通过讲述“浮海打捞沉船”、“海洋石油开采”等事件，培养学生运用所学知识分析、解决实际问题能力的同时，激发学生的社会责任感和民族自豪感。

5.3 整合教材内容

新课程强调学生必须掌握基本内容的实质而不在于形式。教材为了拓宽学生的视野，增加了许多知识，所以教师可以在学生掌握基本内容的情况下，进行大胆的筛选与整合；使教材更符合当地的风土人情、生活生产实践，更符合学生的年龄特点和认知规律，让学生的学习情景与他们的生活紧密联系。

例如，在晶体与非晶体的教学中，教师可以让学生动手做一做实验，让学生通过自己动手操作，了解晶体与非晶体在熔化时的区别，而对它们在外形上的差别，教师可以根据学生的生活实际进行适当的讲解。

6 开放教学形式，引发学生探究兴趣

探究活动的设计应当符合初中生的心理特点。开放的、多样化的活动形式更能引发学生的学习兴趣。

6.1 巧设实验，引发兴趣おお

实验可以设疑激趣，如在学习了“电功率”的有关知识后，教师先让学生计算如图3甲、乙

中两种灯泡消耗的电功率的大小，比较它们的亮暗。学生经计算、比较，容易得出“两种灯泡亮度相同”的结论。然后，教师进行演示实验，这时学生会惊讶地发现图甲中的两个灯泡要比图乙中的两个灯泡亮得多，这与他们原先分析的结果不符。这究竟是怎么回事？学生纷纷提出了疑问。这种与学生原有认知相悖的实验现象，激发了学生的探究愿望，促使他们进一步思考。

6.2 讨论争辩，激发兴趣

新课程强调合作学习、小组分工，实际上有许多教学内容的学习是无法通过学生的协作学习来完成的；而对于一些易混淆、难理解的概念，仅靠教师重复地讲解，效果并不理想，这时不妨将它们置于一定的情景中引导学生来辩论。通过引导学生争辩，使一些抽象的理论得以理解，使一些正确的观念得以形成。通过学生争辩，能使学生相互了解对方的思维方式，同时也能激发学生探究这些疑难问题的兴趣。

6.3 角色扮演，提升兴趣

对于初中学生而言，角色扮演、决策模拟是一种很好的教学形式。教学中教师引导学生进行角色扮演体会案例中人物的处境、模拟制订相应的决策及承担可能出现的后果等，然后师生互相交流，引导学生从不同的角度看待问题，纠正错误的或片面的认识，并提高学习科学的兴趣。

例如，在“环境保护”的教学中，教师可以通过让学生分角色扮演污染排放违规企业的一名领导、一名员工，或当地村民、政府官员、媒体工作人员，或一名法官、一名国家法令制定者等，围绕企业的污染排放违规事件，各自陈述理由、提出看法。这种别具一格的教学形式，能大大提升学生探究科学问题的兴趣，同时培养了学生实事求是的科学态度以及参与社会的意识和责任感。

(栏目编辑赵保钢)