浅谈科学探究内容的构建和实施策略

李任仪

【摘要】 《义务教育化学课程标准》明确指出“新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发，发挥学科自身的优势，将科学探究作为课程改革的突破口”，“倡导以科学探究为主的多样化的学习方式”，通过开展探究性实验，让学生在实验的探索过程中，发现并掌握新知识，学会科学探究的方法，从而培养学生的创新意识和实践能力。科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。

【关键词】 科学探究 构建 实施 策略

【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2014）01-017-02

《义务教育化学课程标准》（以下简称《课标》）明确指出“新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发，发挥学科自身的优势，将科学探究作为课程改革的突破口”，“倡导以科学探究为主的多样化的学习方式”，通过开展探究性实验，让学生在实验的探索过程中，发现并掌握新知识，学会科学探究的方法，从而培养学生的创新意识和实践能力。

一、明确科学探究的方法与过程

一个完整的实验探究活动，其过程要素及目标可概括为：

例如，在学习“质量守恒定律”课题时，可开展“实验探究化学反应中的质量关系”的活动，其基本过程与方法如下：

1. 提出问题：反应前后，反应物的质量总和与生成物的质量总和存在什么样的关系？

2. 猜想与假设：存在三种可能，即

（1）反应物质量总和>生成物质量总和

（2）反应物质量总和<生成物质量总和

（3）反应物质量总和=生成物质量总和

3. 制定计划：在小组讨论的基础上，在教师的指导下，选定“白磷燃烧”和“铁钉跟硫酸铜反应”作为探究对象，并拟订实验方案。

4. 进行实验：老师审定实验方案后，按设计方案进行实验。

5. 收集证据：（1）观察锥形瓶内白磷燃烧的现象；（2）观察天平是否保持平衡；（3）观察铁钉浸入硫酸铜溶液后的溶液颜色变化；（4）待溶液颜色不再改变时，称量，观察天平是否保持平衡。

6. 结论与解释：（1）反应前后，反应物质量总和=生成物质量总和；（2）化学反应的实质就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合而生成其他物质（生成物）的过程。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子数目没有增减，原子的质量也没有改变。

7. 反思与评价：（1）在实验过程中，本组成员的实验操作还存在哪些不足？（2）这两个实验还可作哪些改进？（3）能否设计其它的实验来验证猜想是否正确？

8. 表达与交流：由各小组长向全班同学汇报实验结论并解释之。必须指出的是，以上实验的8个过程要素也并非一成不变的，探究活动中包含的探究要素可多可少，要依具体情况而定；探究活动中各要素的呈现顺序也是可以变换的，如“进行实验”既可以作为收集证据的途径，也是提出问题或作出假设的一种依据。

二、科学探究实验内容构建的原则

在初中化学实验教学中，并非所有的内容都适合学生进行科学探究，有些内容很难通过简单的探究活动就能反映出来，有些内容由于学校实验室的设备、材料或学生的学习实际情况的限制，不能进行探究。因此，在开展科学探究时应遵循一定的原则：

（1）问题性原则。科学探究是从问题开始的，发现和提出问题是探究性学习的开端。在教学中，教师应从学生的实际经验，从学生熟悉的身边现象入手，提出对学生有意义的问题引发学生进行探究活动，没有问题，就不可能有探究。

（2）兴趣性原则。学生对探究内容的兴趣是探究活动持久进行下去的动力源泉。因此在探究活动中，必须重视探究内容的兴趣性，引导学生积极参与到探究活动中去，并对探究活动进行深刻的思考。

（3）可操作性原则。化学是一门以实验为基础的自然科学，科学探究的内容应具有可操作性，要以实验为基础，不能纸上谈兵，要使探究的内容经得起实验的考验，每一步的探究内容都可以通过有步骤的探究活动得到肯定的答案。同时科学探究要符合学校的现有条件，如实验材料、实验室设备等等。另一方面要符合学生的认知水平和思维能力。

（4）循序渐进原则。让学生进行科学探究学习，要遵循循序渐进的原则，根据学生探究水平能力的高低，探究层次的设计应由低级向高级发展，教师的主导作用则由“扶”到“放”的过程，科学探究可划分为如下表的5个不同的水平层次。

在上表中1级水平是最低水平，提出问题，确定研究方向，制定实验计划均由教师负责，做实验、观察、记录由学生做，解释与结论先由学生做，然后教师补充，订正，反思与评价先由教师当这次活动做总结，提出优缺点，批评与表扬，然后学生补充。显然，这种水平的探究活动，教师的指导起重要作用，学生的自主性不是很强。2～4级水平，学生自主性逐步加强，教师逐渐成了参谋和顾问。5级水平完全由学生独立自主地进行探究，属于较高的要求。在探究活动开始学习时可以给学生更多的引导和帮助，而随着学习的进行，教师应逐渐让学生更多的去管理自己的学习，负责自己的探究活动。教师的指导越少，探究的开放程度就越大。

三、科学探究内容选取的途径

1. 依据《课标》和教材，结合本校实际，选定探究内容。《课标》在“内容标准”中对各部分的教学内容提出了活动与探究建议，新教材（人教版）在不同单元，不同课题中也设计了“活动与探究”供教师和学生使用。但由于各校实验条件的差异，特别是农村中学，实验条件与城镇中学相差甚远。因此，教师要依据本校的实际情况有计划、有目的、有针对性地选择一些实验引导学生开展科学探究活动，让学生在不同的阶段有不同的收获，科学探究能力不断得到提高。例如，根据我校的实验情况，把二氧化碳的制取和性质实验都设计成探究性实验让学生探究，真正让学生去探究二氧化碳的实验室制取方法和二氧化碳有关的性质，提高学生分析问题、解决问题的能力。

2. 从学生身边事物和现象确定科学探究的内容。科学探究学习要重视联系生活和社会实际。为培养学生关心自然事物和现象并产生兴趣，就应从身边的事物和现象中来确定科学探究的内容。例如，人们每天都要喝水，用水，学生都十分熟悉，但是却不了解我国水资源和水污染的情况，更不会去保护水。因此，我就根据今年（2004年）春节由于我市水资源短缺。居民用水实行错锋供水的实际，给人们生活带来很大的不便的实际情况，我就组织了学生开展“珠海市水资源短缺的原因和如何保护水资源”的调查研究，从学生身边最近处作为探究内容的切入点，使其体验到“处处有化学”的实感。

3. 从学生生活实际环境来确定科学探究内容。环境问题是全球都关心的热点问题。为培养学生热爱环境、保护环境的“环保意识”，可以把学生生活实际的环境作为科学探究的切入点，设计形式多样的探究活动。例如，结合部分学生在日常生活中随便丢垃圾和塑料袋的习惯，结合所学知识及时开展“造成白色污染的物质种类及白色污染对环境影响”的调查研究，分三个小组，第一小组分别调查家中或学校随便丢弃垃圾种类，第二小组上网或图书馆查阅资料，第三小组负责拍摄白色污染对环境造成影响的实物照片。在此过程中，不但激发了学生的探究热情，提高解决问题的能力，而且增强了学生的环保意识。

四、科学探究的评价

对学生科学探究的评价，采用发展性评价方法，侧重考察在探究活动中的实际表现。如学生探究活动中表现出来的情感、态度，投入的程度大小，发现问题、提出问题、设计方案以及解决问题的能力表现，是否能运用科学探究的方法来进行学习等等。用学习档案袋的形式记录学生学习化学的重要资料，如科学探究的方案，探究过程中遇到的各种问题以及自我评价、他人评价结果等等。

例如：在“铁钉锈蚀条件的探究”活动中，我设计了如下表现性评价表。

在实际教学中，教师可以根据上述指标对学生解决化学问题的过程进行量化评价。评价的依据来源于教师的观察、学生的口头报告和书面报告。每一项评价分为5个等级，分别对应5分、4分、3分、2分、1分，可以理解成：5分（很好）、4分（良好）、3分（一般）、2分（较差）、1分（很差），在认同的等级下打“√”，记下分值。有时对某项指标不能认定某个等级，而介于二者之间（如5分—4分）更合理，可在5分和4分下方分别打“√ ”，分值为4.5分。

《课标》将科学探究作为“课程改革的突破口”，明确提出“义务教育阶段化学课程中的科学探究，是学生积极主动地获取化学知识，认识和解决化学问题的重要实践活动”，“是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容”。在实际教学中应尽可能创造条件，多开展课堂内外、形式多样、体现学生自主性的探究活动。