科学探究型实验教学的实践与思考

楼和东　史贵阳

摘 要 科学教学强调用实验探究的方式理解和形成科学概念，在内化概念的过程中学习科学的技能，体验科学学习的过程。探究型实验是实现科学探究的重要载体。通过探究型实验活动，让学生获取科学知识，掌握基本技能，理解科学思想，这应当成为科学课程的重要教学手段。本文通过对探究型实验的个人理解，阐述了课堂中实现探究型实验的途径，着重强调探究型实验教学要考虑学生的现实，先提高学生的实验技能，这是探究型实验开展的前提保障，同时指出，探究型实验中情境创设不可或缺。

关键词 科学 实验教学 探究型实验

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.04.070

《科学课程标准》指出：“在科学课程中，学生要能通过科学探究等方式理解科学知识，学习科学技能，体验科学过程和方法，初步理解科学本质，形成科学态度、情感与价值观，培养创新意识和实践能力。”探究型实验就是实现科学探究学习的重要载体。通过探究型实验活动，让学生获取科学知识，掌握基本技能，理解科学思想，这应当成为科学课程的重要教学手段。

1 对探究型实验的理解

1.1 探究型实验的概念理解

探究型实验也即探究性实验，简单地讲就是指学生针对自然中的某个变化、生活中的某个现象或者自己感兴趣的一些问题，通过观察和分析，提出一定的假设假设，然后组织资源设计和进行实验论证，来探索和分析结论，从而形成科学概念的一种认知实践活动。

探究型实验的一般过程如图1所示：

1.2 对探究型实验教学的定位思考

探究型实验教学应该是在教师的有效指导下，以学生的主动参与为基础，通过对涉及科学相关问题的现实观察和思考，提出问题，建立假设，然后通过科学实验设计和实验实施论证的方式，对科学问题进行实证性认识的过程。它应更侧重于过程的实施，强调学生的思考与操作、实践。在这样的过程中强化学生对科学概念的深入理解，慢慢渗透对科学本质的认识。同时使学生具备良好的问题意识，逐步提高学生提出问题与解决问题的思考能力，具有一定的创新性意愿。所以探究型实验教学不一定完全局限于教材，而是以科学学科中相关问题为载体，以学生能力提高、创新意识开发为目的的探究活动。

2 课堂中探究型实验教学的实现途径

探究型实验教学既要考虑科学教学的现实需要，也要考虑学生的能力提升和可持续发展，需要在这两点间寻找一个良好的平衡点，教材不能脱离，又要能促进学生的自主发展。在课堂教学中需要有一定的载体来支撑，即现实课堂中探究型实验的良好开展，要有实现的途径。

（1）改编教材的验证性实验，形成探究型实验。现行教材中有较多的实验都是一些验证性质的实验，都是先将实验方案和结果讲清楚，再做实验验证其正确性，这样的过程把学生置于一种被动操作的地位，是一种“填鸭式”、程式化的实验教学。这种相对传统的实验方法在一定程度上限制了学生的思维、想象空间，缚住了学生的手脚，使学生失去了创造精神。因此，我们可以对这些实验进行改编和调整，形成探究型的实验，让学生像科学家那样尝试探究。

（2）改变演示、讲解性实验为学生动手探究实验。现实情况中，有很多教师课在堂上讲实验，学生课下背实验。学生只是记住了实验结论，至于器材的选择、方案的设计、数据的收集、信息的处理、实验的评估就无从谈起。学生既然不能动手实验，如何培养其实践能力与创新能力呢？因此，我们可以对教材中一些演示和讲解性的实验，通过适当增加条件，增设问题等方式，改变为学生动手探究实验，也即变演示、讲授教学为探究型实验教学。

（3）以改良问题实验，改进和优化实验过程为目的开展探究型实验教学。很多《科学》教材使用到现在，我们发现教材中的实验存在较多不合理的地方，甚至有些实验按照课本操作根本无法做成功。因此，我们可以对这些问题实验进行改良，或者对一些实现比较困难的实验进行改进和优化，在这个过程中需要考虑各类影响因素，考虑多个实验的变量，也需要提出问题，建立假设，不断验证和优化，是进行探究型实验教学的一个重要途径。

3 探究型实验教学有效开展的前提保障

俗话说“巧妇难为无米之炊”，探究型实验的实现主体是学生，学生要能有效进行探究型实验，必须要具备进行探究型实验应有的技能和方法。因此，教师在平时的教学中要对实验的技能和方法对学生不断给予强化和指导，这是探究型实验教学有效开展和落实的有效保障。

3.1 训练学生实验观察的技能

科学是很严谨的，有时候观察得不全面或者失误往往会导致认识上甚至理论上的偏差和错误，有时候良好的观察又能带来新奇的探究问题，开辟新的探究空间，因此，教师必须指导学生进行科学观察，训练学生观察的技能。

观察技能的训练首先要引导学生多观察自然、日常生活中的现象和实验现象，从这些现象中发现问题，找到疑问，或者获得感性的认识。

在引导学生观察的过程中要强调以下几个问题：（1）观察要细致入微，要有恒心和毅力；（2）观察不仅仅是用肉眼看，要能适当选择合适的实验仪器；（3）观察的过程中不要选择过多的主题或变量，要从某一点上去观察；（4）观察后最好有适当的讨论，有利于形成探究的主题。

3.2 熟练学生实验操作的技能

实验操作技能是指学生使用实验仪器和设备完成某个实验任务的技能，着重强调学生对各类常用实验仪器设备的熟练使用和选用合适选择器材的能力。

探究型实验当然离不开实验仪器与设备，因此，要能有效进行探究型实验，不断熟练学生的实验操作技能非常重要，这也是学生进行探究型实验的基础保障。可以想象，一个连器材都不知道如何使用的学生，如何去深入开展实验探究？

3.3 提高学生处理实验数据的能力

在进行探究型实验过程中，很多时候会有很多实验数据，如何有效处理好实验数据，也是实验探究中进行实验分析至关重要的过程。因此，教师在日常教学中，要重视对学生实验数据的处理，甚至可以开设专题课给以辅导。告诉学生，对实验数据的处理，必须使用列表法、图像法（如建立坐标系、统计图等），甚至可以是通过发现数据间的数量关系运用函数法。

当然，在实验数据处理过程中，也要注重对数据误差的分析和梳理。

3.4 强化学生实验设计的能力

实验设计是进行探究型实验的重要过程，学生只有具备了一定的实验设计能力，才能更好地开展探究型实验。

假说、预期、变量分析与确定，变量控制，这些都是科学实验设计的重要思路与方法。教师在教学过程中，对每次的实验，可以预先叫学生先尝试设计。引导学生首先从实验课题提出假设，提出预期的结果，同时能根据实验目的和实验原理，确定对实验结果有影响的变量，并要求学生思考，如何对非研究变量进行严格控制，确保实验结论的科学性。

在实验设计训练与教学的过程中，教师要有意识教授学生如何使用实验比较法、平衡法、转换法、放大法、等效替代法、模型法等科学实验常用的方法，这更有助于提高学生在进行探究型实验时的设计能力。

4 探究型实验中情境创设不可或缺

探究型实验教学中合理使用教学情境，能很好调动学生的积极性，能更好地激发学生的实验探究兴趣，也有助于学生更生动地去认识和理解科学知识、概念，能使学生进一步体验到科学与生活、社会和技术之间的密切关系，感受科学的重要性。

4.1 探究型实验教学中教学情境的来源

探究型实验教学中教学情境的创设可以从以下途径着手：（1）基于真实的情境，就是社会、生活以及科技发展中的具体、实在的事实和现象；（2）贴近学生的生活，目前比较流行的事物。（3）考虑跨学科内容，尤其是与资源、材料、健康和环境保护相关方面内容；（4）反映现代科学技术成绩的事件或事实等；（5）来源于科学发展史或实验史，重温当年的发现或探究之路。

4.2 探究型实验教学中多运用对比或矛盾类情境进行思维点拨

实验的直观性、新奇性往往能使矛盾直露，学生的感受也最为直接。实验中引发的矛盾，往往能使学生产生意料之外的直觉，能迅速打破思维系统的平衡状态。

由于创设矛盾情境，学生始终处于积极思维的状态，学生的探究欲望更加强烈。并且也知道了从哪些角度去入手和操作。

总之，科学课中进行探究型实验教学，首先需要深刻理解探究型实验教学的内涵，而不是为了花哨，在提高学生能力，培养学生创新意识的同时，不能脱离当前教学的现实需要，更要明确考虑到学生的现实基础，要先提升学生的实验技能，才能有效落实探究型实验教学。

？016年度教育科学规划课题《基于科学概念建构改进科学实验探究活动的课例研究》成果之一.

参考文献

[1] 林静.从观念到行为：科学教师教学观念的调查与分析[M].北京：北京师范大学版社，2009（11）.

[2] 蔡铁权.科学实验教学与研究[M].上海：华东师范大学出版社，2008（9）.

[3] 张红霞.科学究竟是什么[M].北京：教育科学出版社，2003（12）.

[4] Michael Bentley.科学的探索者——小学与中学科学教育价值新取向[M].北京：北京师范大学出版社，2008（7）.