在探究中理解科學(xué)

[摘 要] 新課程改革倡導(dǎo)探究教學(xué)，它是一種新型教學(xué)方式，在探究中有助于學(xué)生理解科學(xué)。本文以一堂科學(xué)課的課后活動為例，分析了探究性活動的基本過程，并對探究活動進行了反思：選擇適合科學(xué)探究的問題；科學(xué)探究的課堂應(yīng)該以問題開始也以問題結(jié)束；在動態(tài)的科學(xué)探究活動中，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；科學(xué)課教師要為學(xué)生構(gòu)建一個適宜探究的平臺。

[關(guān)鍵詞] 探究性活動；案例分析；思考

[中圖分類號] G421[文獻標(biāo)識碼] A[文章編號] 1672-1128（2007）12-0059-03

突出科學(xué)探究，是《全日制義務(wù)教育科學(xué)(7-9年級)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)》的基本理念，也是科學(xué)課程的重要目標(biāo)。為落實這一教學(xué)目標(biāo)，中學(xué)科學(xué)課教師應(yīng)該嘗試?yán)蒙钪械娜の缎嶒?，讓科學(xué)探究走進學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，進行體驗、探究并在探究中理解科學(xué)。下面就我們在中學(xué)調(diào)研時的一個案例來作分析和思考。

八年級的科學(xué)課教師和學(xué)生一起去郊游。郊游時，學(xué)生們就“蘆葦里面是否真空”發(fā)生了爭論。這位教師認為，這是一個非常適合學(xué)生自己探究的課題，何不趁此進行課程資源開發(fā)？于是教師要求學(xué)生帶了一部分蘆a葦回學(xué)校，讓他們在課后進行探究。

一、活動案例分析

[活動片段1]

教師拿出一根青蘆葦，問：“同學(xué)們認為蘆葦里面是真空的嗎？理由是什么？”

A學(xué)生：“我認為蘆葦筒四周是都密封的，水也進不去，空氣怎么能進去？所以一定是真空的?！?/p>

B學(xué)生：“如果蘆葦筒是真空的，外面的大氣壓很大，會把蘆葦壓扁的，飲料罐用力吸不是會變扁嗎？我認為里面一定有空氣?！?/p>

C學(xué)生：“馬德堡半球抽掉空氣不會變扁?！?/p>

A學(xué)生：“那么空氣是怎么進去的？”

學(xué)生們又爭論起來了。

學(xué)生進行的探究性實驗，從本質(zhì)上說，與科學(xué)家的科學(xué)探究是相同的，都是在各自未知領(lǐng)域中對事物的一種探索研究活動。探究的前提是問題性，即首先要讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，提出問題。面對問題，再根據(jù)他們已有的背景知識與經(jīng)驗，對問題進行猜想和假設(shè)，然后才是解決問題的過程?？茖W(xué)探究的起點是“提出問題”。作為科學(xué)課老師，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生多觀察身邊的事物，把學(xué)到的知識用到實際生活中去，能用所學(xué)的知識分析日常生活中的問題。學(xué)生們?nèi)魧δ硞€問題有濃厚的興趣，就要及時引導(dǎo)他們對這個問題作進一步的探究，尤其是在學(xué)生自主探究的起步階段，更需要教師去幫助和引導(dǎo)，在探究活動的開放程度上，要有一個分層推進、循序漸進的過程。

[活動片段2]

教師問：“根據(jù)上面的討論，哪位同學(xué)歸納一下，有幾種假設(shè)？”

D學(xué)生：“有兩種假設(shè)。假設(shè)一：蘆葦筒是真空的；假設(shè)二：蘆葦筒不是真空的?！?/p>

教師：“怎樣驗證假設(shè)呢？同學(xué)們可以分成兩組，贊同假設(shè)一的同學(xué)為甲組，贊同假設(shè)二的同學(xué)為乙組。”

在活動中，學(xué)生是一個學(xué)習(xí)團體，通過彼此間的交流、合作、討論，可以激發(fā)思維碰撞，從而實現(xiàn)共同進步和發(fā)展，這也正是新課程改革倡導(dǎo)的轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式的一個顯著特征。但是，合作學(xué)習(xí)不能代替學(xué)生的獨立思考?，F(xiàn)代學(xué)習(xí)方式也同樣強調(diào)學(xué)習(xí)主體的主動性和獨立性。

[活動片段3]

乙組的E學(xué)生：“老師，我想到一種辦法，你看行不行？取一節(jié)兩端封閉的蘆葦，在水里把它鉆一個洞，看看有無氣泡冒出來，如果有，就可以肯定蘆葦筒里面是有氣體的，進而可以斷定蘆葦筒里面不是真空的。”

真沒想到學(xué)生思維會如此靈敏！真讓人感到驚訝！在學(xué)校和生活中，學(xué)生會遇到很多的問題，只要教師正確引導(dǎo)學(xué)生找出原因，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，讓學(xué)生自己提出問題，尋找解決問題的方法，并且及時地對學(xué)生加以表揚和鼓勵，學(xué)生的探究興趣就會更濃，學(xué)生的潛力也會得到更好的發(fā)揮。

[活動片段4]

“老師，我們組的對了，蘆葦里面真的有氣體，我在水里給蘆葦鉆了一個洞，有氣泡冒出來?！盓學(xué)生非常高興地說。

“你真棒！同學(xué)們，還可以用其它方法檢驗假設(shè)嗎？”

“老師，我想到另一種方法，把蘆葦用火烤，如果蘆葦爆裂也可以說明有空氣，因為氣體受熱會膨脹。”C學(xué)生說。

“你的想法很不錯，你可以去檢驗一下這個假設(shè)，看看是否如此。不過為了確保安全，可以將酒精倒入鐵盤中，再點燃酒精。”

在鐵盤中點燃酒精，并把兩端封閉的新鮮的蘆葦放在上面燒，一段時間后，發(fā)現(xiàn)蘆葦發(fā)出嗶哩啪啦的聲音，果然裂開了。

“有氣體，因為蘆葦在燃燒時，里面的氣體受熱膨脹，內(nèi)部的氣壓大于外部的，就自然會裂。還有蘆葦燃燒時，這個火苗會發(fā)出一些聲音，而且火苗會向外射出去似的。這也可以證明蘆葦內(nèi)部會有氣體?！保脤W(xué)生說。

該實驗方案可以這樣優(yōu)化：采用對比法，用一截封閉的新鮮蘆葦、一截未封閉的新鮮蘆葦、一截封閉的干蘆葦、一截未封閉的干蘆葦分別實驗并進行對比。要求學(xué)生把科學(xué)中的控制變量法、比較法運用到實驗中來分析問題。在探究過程中，教師要幫助學(xué)生理清思路，科學(xué)探究。

[活動片段5]

“老師，我有兩個問題，這蘆葦里面是什么氣體？氣體是怎樣進去的呢？”

“這個問題很好，明天同學(xué)們應(yīng)該繼續(xù)在課后探究一下?！?/p>

一個問題解決了，新的問題又產(chǎn)生了。教師要及時捕捉學(xué)生對某個事物的興趣并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，自主探究。學(xué)生的探究能力是逐步培養(yǎng)和發(fā)展的，探究性教學(xué)的組織與實施也應(yīng)該循序漸進，使學(xué)生在不斷地探究中，理解什么是科學(xué)。

[活動片段6]

幾個同學(xué)進行了激烈的討論！

D學(xué)生：“我猜測可能有二氧化碳，因為蘆葦要進行呼吸作用，就會放出二氧化碳到蘆葦筒里?！?/p>

教師提示學(xué)生，二氧化碳能與澄清的石灰水發(fā)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使石灰水變渾濁。

甲組學(xué)生找來一些石灰放進臉盆里，然后倒入一臉盆水，用棒子攪拌，變成石灰水，過一些時間后石灰水變得澄清了，取上面澄清的部分，倒在另一個臉盆里，把密封的較大的蘆葦節(jié)放在石灰水中割破（在石灰水中割，以免外部氣體進入）。割破時，大家發(fā)現(xiàn)石灰水真的變得渾濁了，實驗證實了D學(xué)生的假設(shè)是正確的。學(xué)生們高興極了！

這個探究活動建立在學(xué)生的興趣之上，目的是讓學(xué)生通過觀察和實驗探究，得出實驗結(jié)果，所以，當(dāng)學(xué)生的看法不一樣時，不要告訴學(xué)生哪組的意見正確，而要讓學(xué)生通過討論，發(fā)現(xiàn)自己的認識所存在的問題，從而不斷完善自我認識和實驗設(shè)計，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

二、活動后的反思

1.選擇適合科學(xué)探究的問題

科學(xué)探究指的是科學(xué)家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據(jù)提出種種解釋的多種不同途徑。科學(xué)探究也包括學(xué)生們用已獲取的知識，領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念，領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。① 科學(xué)探究始于問題，問題是學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的或由他們自己提出的某種“疑難”或“疑點”。一定情境中的問題必須是具體的，既要有一定的挑戰(zhàn)性，也要有一定的“度”。這個“度”最好處在維果茨基所說的“最近發(fā)展區(qū)”，即學(xué)生通過自己的努力或在他人的幫助下能夠解決。教師應(yīng)該從學(xué)生的實際出發(fā)，選擇適合學(xué)生探究的問題讓學(xué)生探究。“讓學(xué)生通過手腦并用的探究活動，體驗探究過程的曲折和樂趣，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，發(fā)展科學(xué)探究所需要的能力并增進對科學(xué)探究的理解?！雹?因此，在實際的教學(xué)過程中，教師讓學(xué)生探究的問題應(yīng)該從學(xué)生的實際出發(fā)，密切聯(lián)系學(xué)生的生活，能充分激起學(xué)生探究的欲望，并能通過他們的努力得以解決。只有這樣的問題才能使學(xué)生真正體驗成功的快樂，并在快樂學(xué)習(xí)當(dāng)中理解科學(xué)。

2.科學(xué)探究的課堂應(yīng)該以問題開始也以問題結(jié)束

課堂上生成的問題，有些在課堂中是沒法及時解決的，教師要有意識地指導(dǎo)學(xué)生在課后進行繼續(xù)探究，從而拓寬學(xué)生自主學(xué)習(xí)的渠道。因此，教師首先要讓學(xué)生明確需要在課外進行探究的問題。如在上述案例中學(xué)生就產(chǎn)生了新的問題：“這蘆葦里面是什么氣體？氣體是怎樣進去的呢？”讓學(xué)生帶著問題離開課堂，這也是學(xué)生在課外繼續(xù)探究的前提。教師要落實課后的指導(dǎo)工作和反饋。畢竟解決問題是有難度的，若沒有信息反饋，課外繼續(xù)探究將成為空話。正如后現(xiàn)代主義學(xué)者多爾所認為的那樣，教師的作用應(yīng)該從外在于學(xué)生的情境轉(zhuǎn)化為與這一情境共存。③ 所以，學(xué)生對于問題的興趣和課后教師對學(xué)生的繼續(xù)指導(dǎo)，也是課后繼續(xù)探究的保證。

3.在動態(tài)的科學(xué)探究活動中，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

開展科學(xué)探究活動，能豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活，鍛煉學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。學(xué)生在科學(xué)探究活動過程中能夠感受到研究的快樂，獲得科學(xué)探究的成功體驗，其實踐能力和創(chuàng)新能力也會因此得到提高。在探究活動中，教師既要對學(xué)生加以正確引導(dǎo)，又要大膽放手，讓學(xué)生自己去探究，只有讓學(xué)生自己在他們已經(jīng)接觸到的事物中去找出新關(guān)系來，而不是讓他們在人為簡化的和不必要的抽象實驗中去尋找新關(guān)系，才能向?qū)W生傳授實用的科學(xué)方法。④ 倡導(dǎo)互助合作，積極探索，在探究中將書本知識和實際生活有機地結(jié)合起來，將課堂學(xué)習(xí)和課外學(xué)習(xí)有機地結(jié)合在一起。把學(xué)生置身于動態(tài)、開放、生動的學(xué)習(xí)環(huán)境中，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和自主探索，對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，無疑具有深遠的意義。

4.科學(xué)課教師要為學(xué)生構(gòu)建一個適宜探究的平臺

科學(xué)探究在提高學(xué)生動手能力和解決實際問題能力的同時，也使學(xué)生對科學(xué)課程產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。注重科學(xué)探究是新科學(xué)課程改革的核心，是針對傳統(tǒng)教學(xué)中過于注重知識傳授、忽視科學(xué)方法的掌握和科學(xué)精神的培養(yǎng)等弊端而提出的。捷克教育家揚·阿姆斯·夸美紐斯（Johann Amos Comenius，1592-1670）曾批評歐洲中世紀(jì)的學(xué)校是兒童才智的“屠宰場”，因為在這樣的學(xué)校里，學(xué)生幾乎不需要運用除了記憶之外的任何理智和才能。⑤ 探究性教學(xué)則主張讓學(xué)生自己思考探究，為當(dāng)今科學(xué)教學(xué)改革注入了新的活力，已越來越為廣大教師所重視。

有效的探究性教學(xué)要求教師借助探究活動為學(xué)生施展自己的才華構(gòu)建一個適宜的平臺，為學(xué)生富有個性的學(xué)習(xí)提供機會。教師應(yīng)懂得每個學(xué)生在認知經(jīng)驗、情感特點和精神世界上是有差別的，因此，在探究性教學(xué)過程中強求整齊劃一的做法是不科學(xué)的，也是不現(xiàn)實的。教師應(yīng)在課堂上建立一種民主平等的師生關(guān)系。師生雙方應(yīng)該互相尊重，互相信任，真誠交往，共同探究科學(xué)的奧秘。同時，教師應(yīng)盡量為學(xué)生創(chuàng)造一種民主和諧的課堂氣氛，讓學(xué)生自己提出問題，做出假設(shè)，自己設(shè)計實驗，并以自己的方式檢驗假設(shè)。只有在這樣寬松的環(huán)境中，才能真正地培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。

新課程改革倡導(dǎo)探究性教學(xué)，它是一種新型教學(xué)模式，要求廣大教師在探究性教學(xué)的過程中必須抓住其本身豐富的內(nèi)涵。同時教師在具體設(shè)計探究性教學(xué)過程時，首先要考慮的是學(xué)生的興趣和能力水平。這樣，在活動過程中學(xué)生才能夠積極地思維。其次要考慮的是學(xué)科本身的性質(zhì)。不同的學(xué)科有不同的邏輯結(jié)構(gòu)，探究性學(xué)習(xí)方式應(yīng)該與此相適應(yīng)。探究性教學(xué)要落到實處，教師還必須提高相關(guān)的教育理論素養(yǎng)，同時，也需要教師在教學(xué)實踐中付出艱辛的努力。

注釋

①[美]國家科學(xué)理事會著：《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，戢守志等譯，科學(xué)技術(shù)文獻出版社1999年版，第30頁

②中華人民共和國教育部：《全日制義務(wù)教育科學(xué)(7-9年級)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)》，北京師范大學(xué)出版社2001年版，第49頁

③[美]小威廉姆·E·多爾著：《后現(xiàn)代課程觀》，王紅宇譯，教育科學(xué)出版社2000年版，第238頁

④[英]J.D.貝爾納著：《科學(xué)的社會功能》，陳體芳譯，廣西師范大學(xué)出版社2003年版，第289頁

⑤石中英著：《教育哲學(xué)導(dǎo)論》，北京師范大學(xué)出版社2002年版，第149頁

作者單位 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院

（責(zé)任編輯 田欣欣）