科学教学中培养学生探究能力的路径

许健

［摘 要］科学课程标准倡导探究性学习，而课堂教学是培养学生自主探究能力、获取新知的主要途径之一。教师是指导学生开展探究活动的引领者。在科学课程的教学中，教师可通过趣味实验、自主设问、表达交流、实验平台等途径，激发学生的探究动机，给学生提供探究的机会，让学生在亲历探究活动的过程中体验到科学探究的乐趣，从而培养学生良好的科学探究能力，提高学生科学素养。

［关键词］科学教学；探究能力；路径；科学素养

［中图分类号］ G623.6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2022）27-0084-03

小学科学课程标准明确提出“科学课程要以探究为核心”的要求。科学探究不仅能让学生快速地掌握基础知识，还能更好地提升学生的科学素养。因此，教师在设计教学方案时就应把培养学生的探究能力作为教学的主要目标；在教学中通过开展多种活动，激发学生的科学探究兴趣，教会学生运用科学的探究方法，培养学生的探究意识，尝试探究解决科学问题，感受学习科学知识的乐趣。下面就以教科版义务教育课程标准科学实验教科书五年级下册第一单元的“沉和浮”的教学为例，谈谈培养学生探究能力的有效路径。

一、展开趣味实验，激发探究动机

“兴趣是最好的老师。”科学的学习也是如此。在科学课上，教师如果能够采用多种教学手段，创设具有趣味性的学习情境，营造出良好的学习氛围，那么就能让学生在好奇心的驱使下产生探究动机，从而有效地激发学生的学习兴趣，提高学习效率。

例如，在学习《橡皮泥在水中的沉浮》一课时，教师就设计了一个饶有趣味的情境。首先，教师出示一块体积比较大的橡皮泥和一个装了半盆水的透明塑料盆，让学生猜一猜把这块橡皮泥放在水盆里会出现什么样的情况。学生基于已有的生活经验，都认为橡皮泥会沉入水底。但是，教师不同意学生的意见，说只要改变橡皮泥的形状就能让橡皮泥浮在水面上。然后，教师摆开擂台赛，让学生上台和老师挑战。这时，学生的好奇心就被激发起来，纷纷举手，抢着上台做实验。有的学生把橡皮泥捏成一个长方体，可是放进水里就沉下去了；有的学生把橡皮泥搓成一个圆球，放进水里也沉下去了；有的学生把橡皮泥压成一个大饼，放进水里还是沉下去了……难道老师说错话了吗？在一个个挑战失败以后，他们把目光投向老师。于是教师提示学生：“你们虽然改变了橡皮泥的形状，但是橡皮泥的体积没有变。你看，我把橡皮泥做成一条船，形状也改变了，猜一猜把这条小船放进水里，接下来会发生怎样的情况呢？”然后，教师在学生的注视下轻轻地把橡皮泥船放进水里，果然橡皮泥浮在了水面上。学生都惊讶地说：“我怎么就没想到这样改变形状呢？”在热烈的交流中，教师顺势提出问题，引发学生进一步思考：“同一块橡皮，做成不同的形状，有的沉入水中，有的浮在水面上，这是为什么呢？”

趣味的实验使每个学生都经历了思考、动手、观察、质疑的过程，激发了学生巨大的学习热情。这样的实验对小学生来说是既新颖又有趣。在充满趣味性和挑战性的课堂氛围中，学生很快产生探究的动机，从而迅速地进入学习状态，在勃勃的兴致中继续下一轮的探索。

二、鼓励自主设问，引导学生探究

学生是课堂学习的主人，教师是课堂活动的组织者和协助者，所有的教学过程都应围绕着学生的知识增长点进行。为充分尊重学生主体性的原则，教师在教学时要给予学生自主学习的空间，让学生在积极思考中主动提问，从而能更好地发现问题、探寻思路、解决问题，完成知识的建构。

例如，在学习《浮力》一课时，教师给学生播放了游泳馆里许多小朋友都在用塑料救生圈学习游泳的视频。这引发了学生对游泳的回忆。有的学生说：“我套上救生圈以后，就觉得好像有一股力托着我，人就不会沉到水里去。”有的学生说：“我把游泳圈使劲往水里按，用了很大很大的力气也不能把它全部浸没在水里。”有的学生说：“我估计托起救生圈的力要比我们的体重还要大。”有的学生就说：“我认为这股力的方向是向上的。”“一石激起千层浪”，学生就救生圈产生了很多话题。此时，教师出示一个透明的塑料水箱，让学生观察浮在水面上的塑料泡沫块；然后，教师用手指按下泡沫塑料块，让学生猜猜老师的手指会感受到什么。这样教学，顺利地揭示出“浮力”的概念，让学生直观地了解浮力和重力的方向是相反的、大小是相等的。有些学生又产生了新的疑问：“泡沫塑料块在水中受到了水的浮力，這个浮力有多大呢？”“怎样测出泡沫塑料块受到的浮力大小呢？”“大小不同的泡沫塑料块受到的浮力会一样吗？”联系以前所学的知识，学生想到用测力计来测量重力的大小。同样道理，泡沫塑料块受到的浮力大小是不是也可以用测力计来测量呢？怎么测量泡沫塑料块受到的浮力大小是学生测量中遇到的难题。为了解决这一难题，教师让学生分组讨论测量泡沫塑料块受到的浮力大小的实验方案。

学生在不断自我设问中一步步地去自主探究问题，找寻答案。学贵于思，思源于疑。大多数的探究活动是从问题开始的，生活中有许多发明创造就是为了解决问题才生成的。教师利用生活场景，一步步引导学生从熟悉的情景中形成问题意识，激发了学生的探究欲望，使他们乐意想方设法去解决问题。

三、促进表达交流，形成严谨思维

“观察—发现—推测—验证”是典型的科学探究活动的过程。在这个探究过程中，学生的思维始终处于活跃的状态，有疑问，有好奇，有结论。这时，应该让他们把自己的所见所想表达出来，这样在不断表达中学生的探究思维逐渐形成。因此，在课堂上，教师要给足学生讨论的时间，引导他们讲思路、讲方法、讲感悟，在锻炼语言表达的同时提升他们探究问题的能力，进而更好地解决科学问题。

《马铃薯在液体中的沉浮》一课主要研究不同浓度的液体对马铃薯沉浮的影响。学生对物体的沉与浮，一般都是关注物体的本身，很少会关注到液体的性质。当教师把两个差不多大小的马铃薯放入两个透明的水杯时，学生看到一个杯子里的马铃薯迅速地沉到杯底，另一个杯子里的马铃薯却浮在水面上，感到非常奇怪。从本单元第一课切开胡萝卜的经验来看，同一种物体在水中的沉浮情况应该是一致的，可是现在却是一沉一浮，这是怎么回事呢？难道是马铃薯的问题吗？在学生的猜测中，教师把两个马铃薯交换了位置，原本浮在水面上的马铃薯换了一个杯子以后就沉到水底去了，原本沉到水底的马铃薯换了一个杯子以后竟然也浮到水面上了。同一个马铃薯，在一个杯子里沉在水中，在另一个杯子却浮在水面上，这个现象怎么解释呢？学生事先并不知道两个杯子里的水是不同的。当观察到的现象与以前的认知不同时，学生就按捺不住心中的困惑，纷纷交流起来。有的学生说：“从马铃薯放入两个杯子出现的不同情况可以推测出马铃薯受到的浮力大小不同。”有的学生说：“马铃薯的沉浮与它本身没有关系，那么很明显，影响沉浮的因素只能指向一个变量——液体。难道这两杯液体的性质是不同的吗？”有的学生说：“我估计两个杯子里可能是两种不同的透明液体。”有的学生说：“难道不同的液体产生的浮力会有大有小吗？”有的学生就想到了生活中的事例：“我看到奶奶腌鸭蛋的时候，先在水里倒入很多的盐，调匀以后放入鸭蛋，鸭蛋就会浮在水面上。那杯让马铃薯浮起来的水会不会是盐水呢？”有的学生就提出了问题：“那用什么方法来证明这杯子里的水是盐水呢？”

从交流中，我们可以看出学生的智慧因观察和思考而真正碰撞出了火花。学生不仅学到了书本中没有呈现出来的知识，而且进一步认识到需要采用科学实验的方法去解决问题。这说明学生在探究问题本质的过程中逐渐形成了严谨的思维，并利用严谨的思维方式去尝试解决问题。这也正是科学探究思维的发展过程。

四、搭建实验平台，掌握探究方法

在学生逐渐产生了探究动力后，他们往往最缺乏的是正确的探究方法。科学实验可以让学生逐渐摸索出科学而又有效的探究方法。所以，在学生通过自主探究的方式掌握了一定的科学基础知识后，教师可以组织一些相关的科学小实验来检验学生对知识的掌握程度，同时教给学生相关的科学方法。

前文提到的鸭蛋可以在盐水中浮起来，但是水中盐含量的多少会不会对浮力产生影响呢？关于这个问题，学生在课堂上并没有进行过解答。所以，教师可以提出探究实验“水中盐的含量对于浮力的影响”，让学生在课后自己动手进行小实验，然后在课堂上进行成果验收。在实验结果验收环节，很多学生都说：“水中盐的含量对于水的浮力是有影响的。”大家的实验结果都是一致的，但他们只说出实验结果，却没有运用合理的方法来验证。为了引导学生完善实验，教师问道：“我相信大家都知道如果水里只放入少许盐，那么，鸭蛋不会浮起来。那需要多少的盐才可以让鸭蛋浮起来呢？”有的学生答：“可以慢慢加盐来判断。”教师继续进行引导，问：“有没有具体的加盐方法呢？我们需要的是有效的数据来进行实验结果的阐述。”有的学生得到指引，说道：“我们可以以勺为单位，每次多加一勺，一勺一勺地加，这样就能控制每次增加的量是相同的。”教师继续引导：“盐的量控制好了，是不是也要控制水的用量？”有的学生答：“肯定要控制，水越多，需要的盐肯定是越多的。那么，每个人的实际用盐量也不同。”最后，教师总结实验方法：在控制水量不变的情况下，盐以勺子为单位，实验步骤是一次增加一勺，观察实验结果，并且记录在纸上。在实验方法指引下，学生通过增加盐的勺数，发现在勺数不断增加的情况下，鸭蛋经历了由沉在水底到浮在水中央再漂浮在水面上的过程。同时，他们通过表述盐与水的比例值来解释科学实验结果。

可以明显发现，学生在实验中逐渐找寻到了正确的科学探究方法，并且使用合理的探究方法将实验结果表述得更加有理有据，从而使得实验结果相对严谨。在日常的科学教学活动中，教师要联系生活实际，呈现多种科学小实验让学生自主探究，和學生一起总结探究方法，这样能更好地解决科学问题，进而提高科学探究的效率。

五、积极拓展延伸，培养探究意识

科学探究的最终目的是在生活中运用。为了使学生把探究继续下去，在生活中养成科学的探究意识，教师要积极进行拓展延伸，加强书本知识与课外实践之间的联系，引导学生更好地开展实践探究活动，在生活实际中体会到探究的实用价值，从而感受到探究的乐趣和满足感，让探究的种子在学生心灵深处萌芽。

在学习了“沉和浮”这一单元内容以后，教师就引导学生联系自己的学习经验，想一想有哪些故事里的问题是通过沉浮的知识来解决的。有的学生马上想到了语文课本中学过的《曹冲称象》的故事。曹冲先让人把大象赶到船上，由于大象很重，船就往下沉；接着，曹冲就叫人在齐水面的船帮上画一道记号；然后牵走大象，叫人把石块装到船上，直到船帮上的记号与水面平齐时才停下；最后曹冲让人把船上的石头挑下船称一称，就得到了大象的重量。还有的学生从课外读物中看到古希腊物理学家阿基米德也是利用浮力来测量王冠里是否掺进白银的故事。那么在生活中有没有利用浮力来解决问题的事例呢？教师要求学生做一个有心人，去调查生活中的各种现象。通过调查，学生就发现钓鱼时使用的浮子就是利用浮力的原理。当鱼钩上只有鱼饵的时候，浮子是漂在水面上的；当鱼儿上钩以后，拖着鱼钩游动，浮子受到了拉力沉下去，钓鱼的人就知道有鱼上钩了。还有的学生从汽车的仪表盘中发现了秘密。当汽油加满时，指针就会指向满格；当油箱里的汽油量很少时，指针就会指向另一端。于是，上网一查，原来是汽车油箱里有一个浮子。当油箱里面的燃油高度产生变化的时候，浮子的高度也会随着变化；而浮子高度的变化会带动滑片电阻的触点滑动，输出不同液位高度时的阻值，油表就能根据阻值显示对应的燃油量。司机就可根据仪表盘的指针来清楚地判断油量的多少。

通过拓展科学知识，学生就会发现科学现象并不是写在书上的理论知识，而是与我们的生活息息相关的。可见，在教学过程中，如果教师善于挖掘所学知识与生活的结合点，同时引导学生在生活中去发现科学问题，就能让书本上的学问走进学生的生活，就能让学生感受到学习科学知识的真正意义，真正培养了学生的探究意识。

每个学生对科学知识都有强烈的好奇心和求知欲。只要我们教师引导得法，就能顺利地把他们领进科学王国，让学生在积极的探究活动中认识自然，获取科学知识，产生探究意识，提高科学探究能力。当然，探究能力的培养是一个长期而反复的过程，并非一蹴而就，需要教师不断地去开发培养探究能力的有效途径，在潜移默化中发展学生的探究思维，并且要时刻鼓励学生积极主动地去探究，让学生的探究能力日益得到提升。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 马克贵.探究在科学教学中的运用效果研究[J].小学科学（教师版），2019（9）：19.

[2] 徐伯权.小学生科学探究能力的培养策略[J].小学教学研究，2013（4）：60-61.

（责编 韦淑红）