对农村初中学生科学实验探究能力培养的研究

■宋金宝

对农村初中学生科学实验探究能力培养的研究

■宋金宝

介绍在对农村中学生的科学探究能力培养过程中的主要做法，为进一步开展农村中学科学探究教学方法研究和学生探究能力培养提供重要参考依据。

农村初中；探究能力；科学实验

1 前言

近年来，科学教学改革积累不少成功的经验，但就总体而论，科学教学中重教轻学，学生被动学习、效率低、能力差的现象还普遍存在，教师的主导作用与学生的主体作用脱节的现象还较严重。而《基础教育课程改革纲要（试行）》明确提出“改变课程实施过于强调死记硬背、机械训练的现状，倡导学生的主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、交流与合作的能力”的基础教学目标。为此，笔者在教学过程中对探究式教学模式进行实验，对科学实验探究教学的理论依据以及在农村初中科学实验教学中的运用进行初步探讨。

2 探究教学的理论依据和模式

2.1 探究教学的定义

探究是指教会学生探究问题的方法和一般顺序。探究式教学不是单纯地对学生进行知识传授，而是在教师的引导或指导下，学生自主获取知识，领悟科学探究精神，领悟科学家研究自然的方法进行的种种活动，是对学生创造性思维能力的培养，变学生由被动学习为主动学习，激发学生持久的学习兴趣，使教师的主导作用和学生的主体作用始终贯穿于教学的全过程。通过探究式教学可以更有效地让学生学会学习、学会研究、学会创新。探究性实验是指由教师给出或学生自定探究课题，让学生自己拟定实验方案，制定实验步骤，独立运用实验手段，研究未知的现象和数据，并在获得现象或数据的基础上，通过科学抽象总结出结论的一种形式。其目的在于引导学生主动地探索新知识，让学生感受到探索、发现、发明的过程，获得满足，体会成功的喜悦，接受科学方法的训练，学会分析处理新信息，培养学生的探索精神，提高学生分析问题和解决问题的能力。

2.2 探究教学理论依据

学生所认识的科学知识，虽然相对人类而言是已知的，但对他们来说都是未知的。因此，学生要想认识科学知识，也必须按照科学认识的一般过程来进行探讨；学生是科学教学认识的主体，引导探究只有在学生的积极主动参与下，充分发挥主观能动性，才能取得较好的教学效果。学生在教师的引导下有目的、有计划地进行探究活动，科学的研究过程是以自然现象、科学实验为基础，用科学方法而展开的过程。即：发现或明确要解决的问题——收集解决问题的有关信息——提出假说——验证假说——发现问题的规律性。因此，按科学的研究过程设计探究性实验教学，有利于培养学生运用科学方法去探索、发现新知识的意识，以及解决问题的能力。

2.3 探究教学的模式

美国生物学家施瓦布于1961年在哈佛大学的一次演讲中，提出作为探究的理科教学的观点。他认为传统的课程对科学进行了静态的、结论式的描述，这恰恰掩盖了科学知识是试探性的、不断发展的真相，极力主张要积极引导学生像科学家那样对世界进行探究。在施瓦布等人的推动下，探究教学在英美等国得到蓬勃发展，先后涌现出几种著名的探究教学模式，如萨其曼的探究训练模式、施瓦布的生物科学探究模式、马希尔斯和考克斯的社会探究模式，以及学习环模式和5E模式。

在学习环模式基础上建立起来的5E模式，是一套更符合学生认知特点的教学程序和教学策略。它将教学过程划分为5个紧密相连的阶段：吸引（Engagement）、探索（Exploration）、解释（Explanation）、加工（Elaboration）和评价（Evaluation）。它模拟科学家的探究过程，积极引导学生树立正确的科学理念，掌握科学方法，尤其是实验方法。

2.4 探究教学中教师与学生关系的改变

探究教学是在教师指导下学生运用探究的方法进行学习，主动获取知识、发展能力的实践活动。其目的在于培养学生的创新精神和实践能力，因而知识与能力的获得主要不是依靠教师进行强制性灌输与培养，而是在教师的指导下由学生主动探索、主动思考、亲身体验出来的。由此可见，与以灌输、记诵、被动接受为特征的旧教学体系相比，探究教学中教师与学生的关系发生根本的改变。

3 探究教学在科学实验教学中的运用

培养学生的探究能力是科学教学的主要目标。然而在科学实验教学领域，长期以来人们过分夸大了实验所起的验证原理、通过形象直观的方式获取知识和培养实验技能的作用，而忽视了利用探究教学来提高学生的学习兴趣和实验探究能力，这十分不利于对学生进行科学方法的教育和训练，难于发挥实验的教育功能。因此，在初中科学实验教学中要充分利用探究教学模式，引导学生在实验过程中积极地动脑动手，体验科学家科学探究的过程和方法，从而获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。

3.1 探究性实验的教学模式

科学实验以它特有的魅力在探究性学习中占有一席之地，为学生形成探究性学习的方式，培养学生解决问题的能力提供了条件。所以应该提倡利用科学实验进行探究性学习，使学生掌握科学的学习方法，形成终身学习的意识和能力。

探究性实验的教学模式：提出或明确要解决的问题——收集适合问题解决的资料——提出假设——验证假设——导出结论——交流、评价与应用。

3.2 优化实验的教学过程，增加实验的探究性

科学教材中有不少富有探究性的实验，它是进行探究性实验教学的好教材。教学时可以不改变教材中原有的实验内容，仅通过对教学过程的优化设计来增加实验的探究性，激起学生的求知欲，更加促使学生积极思考、主动探索，实验的启发性大大增加。

3.3 变验证性实验为探究性实验

验证性实验是先有结论，后用实验验证结论的正确性，学生在知道实验结果的前提下再去做实验，往往提不起兴趣，应付了事。挖掘教材中的验证性实验，探求其中可转化为运用探究性实验的教学方法来进行教学的实验内容，将其设计为探究性实验，激发学生的好奇心和求知欲，促使学生主动探索解决问题的正确途径，让学生成为新知识的探究者和发现者。

下面以“绿叶在光下制造淀粉”实验课的教学实录来探讨这一问题。

教师：大家看黑板上的实验课题，明白此实验的目的是什么？

学生：探究绿叶能否在光下制造淀粉。

教师：如果绿叶在光下制造了淀粉，我们可以用什么办法检验出来？

学生：可以用碘液，在探究种子成分的实验中我们已经知道了淀粉有遇碘液变蓝的特性。

教师：那可以直接用碘液滴到叶子上么？大家讨论一下，觉得可以的同学亲自尝试一下。

学生：（经过尝试）不可以，叶片是绿色的，会遮盖蓝色的现象。

教师：那怎么办呢？

学生：可以去除叶片中的叶绿素。

教师：假设现在已经有办法去除叶片中的叶绿素，排除了色素对实验的干扰。现在将碘液滴在去除掉叶绿素的叶片上，出现蓝色现象，是否就说明绿叶可以在光下制造淀粉？小组讨论一下。

｛学生讨论｝

学生：不可以。问题一：无法证明叶片中的淀粉是叶片制造的，也许本来叶片中就有淀粉。问题二：也无法证明叶片中的淀粉一定是光下制造的。

教师：同学们提出的疑问很好。请同学们尝试设计实验，想出方法解决这两个问题。

学生：问题一的解决办法：将植物在黑暗中放置一昼夜，这样将叶片中原来的淀粉消耗掉。问题二的解决办法：通过对照实验证明，选取植物的一片叶子，让它一部分遮光，一部分见光，光照后检验叶片两部分是否都有淀粉产生。

教师：非常好，通过同学们的努力，证明“绿叶在光下制造淀粉”的实验方案已经出来了。当然实验中还有“用怎样的办法去除掉叶片中的叶绿素”这个问题未能解决，这个问题的解决需要用同学们还没有学习过的化学知识来帮忙，所以让老师告诉大家解决的办法：根据叶片中的色素可以溶解于酒精中的特性，将叶片放入酒精中，隔水加热。注意不能直接加热酒精，酒精燃点低，直接加热会有危险。

通过变验证性实验为探究性实验，不仅可以让学生深刻理解所学的知识，而且让学生感受到知识产生和发展的过程，激发学生探究的兴趣，提高学生的创新思维能力。

3.4 指导学生设计探究性实验

指导学生设计一些探究性、研究性实验，为学生探究和创新提供更广阔的活动空间，让学生在探究中不断发现新问题，重新提出假说，重新整理和设计实验方案，从而使学生充分体验探究性实验的魅力。

【对蜡烛及其燃烧的探究】

1）教师提出问题：①点燃前的观察（蜡烛的颜色、状态、形态、硬度和密度等）；②点燃蜡烛的探究（火焰哪层温度最高；蜡烛燃烧后生成什么物质）；③刚熄灭蜡烛后可巧点蜡烛吗；④检验生成物时可用一只干燥冷的烧杯罩在火焰的上方，先把烧杯口罩着外焰，然后把烧杯慢慢向下移，观察火焰在哪个位置烧杯内壁出现明显的现象；⑤点燃蜡烛刚熄灭时的白烟，可多做几次，探究出点燃哪个位置的白烟蜡烛最容易重燃。

2）让学生猜想和假设上述的问题②④⑤。这是动脑的过程，猜想必须符合逻辑，同时必须考虑到是否可以检验。

3）通过实验检验。在实验时，多鼓励学生敢想、敢做，敢于突破“老师没讲过”的束缚。

通过科学探究活动来学科学，在这一过程中学生可以把科学知识与观察、推理和思维技能结合起来，从而能动地获得对化学知识的理解。

通过上述实验过程，充分体现了学生的主体地位，使学生亲身体验到类似于科学家发明、发现的过程。不仅有利于对学生进行科学方法的训练，培养学生的探究精神和实践能力，而且更有利于学生创新个性的形成和发展。■

[1]严志鹏.浅谈中学物理探究性实验与创新教育[J].宁德师专学报:自然科学版,2005(1):90-93

[2]刘知新.化学教学论[M].4版.北京:高等教育出版社,2009

[3]彭蜀晋.探究教学论析[J].化学教育,2002,23(4):4-10,16

[4]洪梅,马宏佳.中学化学实验教学的盲点:探索性实验[J].化学教学,1999(9)

（作者单位：浙江省德清县禹越中学）

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.11.123