摭談科學(xué)探究中“度”的把握

摘要： 提高科學(xué)課程探究學(xué)習(xí)的效益必須建立在有效教學(xué)的基礎(chǔ)上，把握好精度、寬度和效度等幾個(gè)“度”。本文從掌握好“精度”是開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵和切實(shí)提高“效度”是開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)的核心等方面闡述了如何提高科學(xué)課程探究學(xué)習(xí)的實(shí)效性。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)課程 探究學(xué)習(xí) 精度 效度

一、問(wèn)題緣起

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出：將科學(xué)探究作為課程改革的突破口，將激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)，促使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，使獲得科學(xué)知識(shí)和技能的過(guò)程也成為理解科學(xué)、進(jìn)行科學(xué)探究、聯(lián)系社會(huì)生活實(shí)際和形成科學(xué)價(jià)值觀的過(guò)程。因此，實(shí)施科學(xué)課程探究性學(xué)習(xí)不僅僅是轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，而且是通過(guò)轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式以促進(jìn)每一個(gè)學(xué)生的全面發(fā)展。我們認(rèn)為要提高學(xué)生探究學(xué)習(xí)的質(zhì)量就必須建立在真實(shí)的基礎(chǔ)上，教師體現(xiàn)“用教材教”的理念，靈活地把握教材，從學(xué)生的實(shí)際和教學(xué)資源的實(shí)際出發(fā)，優(yōu)化自主探究的程序，把握好精度和效度等幾個(gè)“度”，發(fā)揮探究學(xué)習(xí)的真正作用，讓探究學(xué)習(xí)煥發(fā)出絢麗的光彩。

二、掌握好“精度”是開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵

開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)到底要達(dá)到怎樣的“精度”，這是教師在活動(dòng)前認(rèn)真?zhèn)湔n的重點(diǎn)之一。所謂“精度”，就是在科學(xué)教學(xué)中開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生提出的要求的高低，即學(xué)生在研究?jī)?nèi)容的層次上、研究的方法上、期待值上要求達(dá)到的程度?？傮w來(lái)講，“精度”很高，就可能偏離學(xué)科教育規(guī)律，而“精度”很低，則可能背離探究性學(xué)習(xí)的精神實(shí)質(zhì)。因此，探究性學(xué)習(xí)“精度”的掌握必須考慮以下幾個(gè)因素：

（一）探究性學(xué)習(xí)不同于科學(xué)研究。

探究性學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)性教育的組成部分，是一種課程形態(tài)，是一種學(xué)習(xí)方式，是一種教學(xué)理念。它的目的是使學(xué)生養(yǎng)成探究性學(xué)習(xí)的習(xí)慣和作風(fēng)，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，提高其綜合素質(zhì)。它不同于科學(xué)研究，因此要避免學(xué)術(shù)化及神秘傾向。例如在《大氣壓的存在》這節(jié)課中，大氣壓隨著高度的增加而減小的知識(shí)，通常是基于學(xué)生對(duì)于大氣隨著高度的增加而越稀薄來(lái)說(shuō)明的，學(xué)生不容易理解。筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生回家去探究。

如圖所示：

1.所需的材料來(lái)自日常生活。

2.操作過(guò)程：取完好的飲料瓶，在瓶蓋打一個(gè)孔，插入軟吸管，用膠水完全封閉連接處，且使管子水平。輕按一下飲料瓶，使管子吸入一小段水柱后，標(biāo)明水柱位置A。然后用干燥毛巾包住飲料瓶，把裝置從一樓拿到二樓（從地面拿到桌子上），會(huì)發(fā)現(xiàn)水柱從A處移到B處。這就說(shuō)明了裝置從低處向高處移動(dòng)時(shí)，外界大氣壓減小，使水柱向外移。

3.通過(guò)該實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生直觀地了解到大氣壓隨高度的增加而減小的知識(shí)，體驗(yàn)到了探究的樂(lè)趣，明白了生活中到處充滿(mǎn)科學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成了探究性學(xué)習(xí)的習(xí)慣和作風(fēng)。

（二）探究性學(xué)習(xí)的主體是不同年齡、不同知識(shí)結(jié)構(gòu)層次的學(xué)生。

開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)，要充分考慮到學(xué)生的年齡特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平，針對(duì)學(xué)生的層次差異和類(lèi)型區(qū)別，在目標(biāo)定位上、內(nèi)容選擇上、方法指導(dǎo)上有所側(cè)重。如果不切實(shí)際地以成人、專(zhuān)家型的價(jià)值定位提出過(guò)高的“精度”，反而會(huì)扼殺學(xué)生的個(gè)性，達(dá)不到教學(xué)目的。目前突出的問(wèn)題是過(guò)分注重讓學(xué)生經(jīng)歷探究的全過(guò)程。有的教師甚至認(rèn)為只有經(jīng)歷整個(gè)探究過(guò)程才是真正的探究學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生要求過(guò)高，導(dǎo)致學(xué)生喪失探究的興趣，使探究的質(zhì)量降低。這就要求教師靈活把握探究整體與部分的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，探究學(xué)習(xí)可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是完全探究學(xué)習(xí)，一類(lèi)是部分探究學(xué)習(xí)。這兩類(lèi)探究學(xué)習(xí)沒(méi)有所謂的孰好孰壞的區(qū)別，在教學(xué)中教師要根據(jù)教學(xué)的目標(biāo)靈活選擇探究學(xué)習(xí)的形式。

1.體驗(yàn)探究的全過(guò)程

完全探究學(xué)習(xí)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間所做的研究活動(dòng)，包括了探究的全部環(huán)節(jié)。比如在“汽車(chē)方向盤(pán)的研究”教學(xué)中，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——大膽假設(shè)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——形成結(jié)論——表達(dá)交流的探究全過(guò)程。有的完全探究學(xué)習(xí)所涉及的環(huán)節(jié)更多，在交流了探究結(jié)果之后，又會(huì)發(fā)現(xiàn)新的證據(jù)，就需要補(bǔ)充或重新進(jìn)行處理等。如學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道了力作用在輪上可以省力，匯報(bào)后有學(xué)生提出：“力作用在軸上會(huì)怎樣呢?”那么這又是一個(gè)探究活動(dòng)的開(kāi)始。

2.側(cè)重探究某一環(huán)節(jié)

它的探究活動(dòng)只由探究的某些環(huán)節(jié)組成，例如探究“種子里面有什么”，教師可以不刻意地追求認(rèn)知方面的目標(biāo)，而是側(cè)重于科學(xué)的預(yù)測(cè)——如果把種子種到地里會(huì)怎樣?猜想一下種子里面究竟有什么可以使它長(zhǎng)大?猜一猜胚中哪些地方發(fā)芽，哪些地方生根?猜一猜其它植物的種子里面有沒(méi)有種皮和胚?猜測(cè)一下種子里除了生根、發(fā)芽的地方以外，其它地方有什么作用?想一想種子發(fā)芽大概需要多少水?這些科學(xué)猜想的過(guò)程，貫穿了整節(jié)課的教學(xué)，取得了較好的效果。

因此，教師應(yīng)該根據(jù)教材和學(xué)生的實(shí)際情況，由易到難地選擇探究學(xué)習(xí)的形式，使全體學(xué)生最大限度地參與探究活動(dòng)，培養(yǎng)他們探究的能力。學(xué)生通過(guò)探究，對(duì)某個(gè)問(wèn)題能夠自圓其說(shuō)，成就感和滿(mǎn)足感就會(huì)激勵(lì)學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行新的探究。

（三）充分考慮本地、本校相關(guān)教學(xué)資源的存量。

探究性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)要結(jié)合學(xué)生生活和社會(huì)生活的實(shí)際選擇研究專(zhuān)題，同時(shí)要充分利用本校本地的各種教育資源，如當(dāng)?shù)氐墓さV企業(yè)、環(huán)保問(wèn)題、水資源等。把這些資源與本校教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生走進(jìn)生活、走進(jìn)社會(huì)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題、解決問(wèn)題。

三、切實(shí)提高“效度”是開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)的核心

所謂“效度”指的是探究學(xué)習(xí)本身的有效性，即探究學(xué)習(xí)過(guò)程能否有效地探究出或反映出所要探究的內(nèi)容，在多大程度上探究出了它要探究的東西，并使獲得科學(xué)知識(shí)和技能的過(guò)程也成為理解科學(xué)、進(jìn)行科學(xué)探究、聯(lián)系社會(huì)生活實(shí)際和形成科學(xué)價(jià)值觀的過(guò)程。它主要通過(guò)探究結(jié)果與理論假設(shè)相比較來(lái)檢驗(yàn)。

目前突出的問(wèn)題是學(xué)生盲目探究，缺乏探究方法。在學(xué)生的探究過(guò)程中，由于教師指導(dǎo)不到位，或缺乏恒心和耐心，沒(méi)有對(duì)學(xué)生的探究進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，使學(xué)生對(duì)探究的方法和步驟還不太明確，使學(xué)生浪費(fèi)了許多精力和時(shí)間，也使一些學(xué)生喪失探究的興趣。因此我們應(yīng)充分挖掘和利用新教材中科學(xué)探究的素材，處理好科學(xué)探究課堂中“教”和“學(xué)”的辯證關(guān)系，促使學(xué)生思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

（一）知識(shí)結(jié)構(gòu)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。

知識(shí)結(jié)構(gòu)是知識(shí)本身的邏輯體系，化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)是以最基本的原理和方法為出發(fā)點(diǎn)，邏輯地組織起來(lái)的，是學(xué)習(xí)者認(rèn)識(shí)的客體。認(rèn)知結(jié)構(gòu)是個(gè)人化的，是學(xué)習(xí)者將學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)在頭腦中內(nèi)化和重組的產(chǎn)物，也即學(xué)習(xí)者頭腦里的知識(shí)結(jié)構(gòu)。探究式教學(xué)就是教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)的探究，把課本中的知識(shí)內(nèi)化。比如教學(xué)“單質(zhì)”、“化合物”等概念時(shí)，可以改變傳統(tǒng)的直接講授概念的方法，先寫(xiě)出四組物質(zhì)：①Fe、Cu、H₂、C₆₀；②MgO、CO₂、P₂O₅、H₂O₂；③KMnO₄、NH₄HCO₃、CaCO₃；④NaCl、CaCl₂。讓學(xué)生觀察各組物質(zhì)的元素組成、種類(lèi)，然后提出問(wèn)題：（1）①與②③④有何區(qū)別?（2）②③和④有何區(qū)別?（3）②和③有何區(qū)別?學(xué)生通過(guò)主動(dòng)觀察發(fā)現(xiàn)：①中每種物質(zhì)只含一種元素，②③④中不止一種元素；②③中都含氧元素，④中沒(méi)有氧元素；②中只有兩種元素，③中不止兩種元素。通過(guò)這樣的主動(dòng)探究、分析歸納，學(xué)生能將單質(zhì)、化合物，含氧化合物和氧化物概念的本質(zhì)銘記于心，從而完善了學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)了探究知識(shí)的能力。

（二）獲取知識(shí)與學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的統(tǒng)一。

所謂學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，就是獨(dú)立自主地獲取知識(shí)的能力。它至少包括三個(gè)內(nèi)容，即學(xué)會(huì)質(zhì)疑、學(xué)會(huì)思維和學(xué)會(huì)享受學(xué)習(xí)。這就要求教師在教學(xué)中不僅僅充當(dāng)知識(shí)的傳授者，更重要的是成為學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、協(xié)作者。

例：探究氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)。

1.提出問(wèn)題:氫氧化鈉溶液能否與二氧化碳反應(yīng)?

2.事實(shí)材料：

（1）CO₂＋Ca（OH）₂=CaCO₃↓＋H₂O

（2）碳酸鈉能溶于水，且能與鹽酸反應(yīng)：

Na₂CO₃＋2HCl=2NaCl＋H₂O＋CO₂↑

（3）二氧化碳能溶于水且能與水反應(yīng)。

3.（教師類(lèi)比引導(dǎo)）提出假設(shè)：二氧化碳能與氫氧化鈣溶液反應(yīng)生成碳酸鈣和水，可推測(cè)氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水。

4.（學(xué)生討論）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

方案一：將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液后，取所得溶液滴加稀鹽酸，觀察是否有氣泡產(chǎn)生。

方案二：在塑料瓶?jī)?nèi)注入氫氧化鈉溶液，通入二氧化碳后蓋緊瓶塞振蕩，觀察到塑料瓶變癟。（進(jìn)一步引導(dǎo)：二氧化碳通入溶液后塑料瓶變癟，一定是由于與氫氧化鈉反應(yīng)嗎?學(xué)生討論思考后重新設(shè)計(jì)方案二:用兩只相同塑料瓶，分別注入等量的水和氫氧化鈉溶液，通入二氧化碳后蓋緊瓶塞振蕩，觀察塑料瓶變癟程度。）

5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：方案一實(shí)驗(yàn)中有氣泡產(chǎn)生；方案二注入氫氧化鈉溶液的塑料瓶變癟程度較大。

6.結(jié)論：假設(shè)成立，二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)為：CO₂＋2NaOH=Na₂CO₃＋H₂O。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生掌握了氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，習(xí)得了比較、合作的方法，發(fā)展了創(chuàng)新思維，感受到了探究過(guò)程的樂(lè)趣。

（三）實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)與啟迪思維的統(tǒng)一。

實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)與啟迪思維的統(tǒng)一，指的是教師必須組織和運(yùn)用好各種化學(xué)實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生思維能力過(guò)程中的獨(dú)特作用。例如：為什么硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液、碳酸鈣和稀鹽酸混合前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等?（啟迪學(xué)生想到化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類(lèi)、數(shù)目不改變）為什么食用油不溶于水而溶于汽油?（啟迪學(xué)生思考同一物質(zhì)在不同溶劑中溶解性不同）為什么相同條件下鎂、鋅、銅與酸反應(yīng)的劇烈程度不同?（啟迪學(xué)生得出金屬單質(zhì)的活動(dòng)性）總之，引導(dǎo)學(xué)生從觀察物質(zhì)的性質(zhì)和變化的宏觀現(xiàn)象入手進(jìn)行科學(xué)思維，有助于掌握物質(zhì)的本質(zhì)屬性和變化規(guī)律，同時(shí)獲得用實(shí)驗(yàn)探究科學(xué)知識(shí)的方法。

例：探究鐵生銹的原因。

1.提出問(wèn)題。

日常生活中，我們經(jīng)常接觸到一些鐵制品，這些鐵制品在使用后不久就會(huì)生銹。鐵制為什么會(huì)生銹呢?

2.作出假設(shè)。

學(xué)生進(jìn)行大膽想象和推測(cè)，發(fā)表自己的見(jiàn)解，作出如下假設(shè)：①與空氣接觸，跟空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②與水蒸氣接觸，跟水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；③與空氣和水共同接觸，跟空氣中的氧氣和水同時(shí)發(fā)生反應(yīng)。

3.實(shí)驗(yàn)探究。

①取一支試管，用酒精燈烘干，向里面放一根鐵釘，然后用橡皮塞塞緊管口，使鐵釘只與干燥的空氣接觸；

②取一支試管，向其中放入一根鐵釘，注入剛煮沸騰的蒸餾水至浸沒(méi)鐵釘，然后在水面上注入一層植物油，使鐵釘只與水接觸；

③取一支試管，向其中放入一根鐵釘，然后注入蒸餾水，不要浸沒(méi)鐵釘，使鐵釘同時(shí)與空氣和水接觸。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)①、②中鐵釘都未生銹，而實(shí)驗(yàn)③中鐵釘卻生了銹。

得出結(jié)論：常溫下，鐵在干燥的空氣中或隔離空氣只與水接觸的情況下均不生銹，而當(dāng)鐵同時(shí)與空氣和水接觸時(shí)才會(huì)生銹。

討論交流：從鐵在潮濕的空氣中生銹（主要成分是Fe₂O₃）及鐵絲在純氧中燃燒生成的實(shí)驗(yàn)來(lái)看，討論與交流反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)結(jié)果的影響。

4.根據(jù)鐵生銹的原因，提出防止鐵生銹的一些措施。

探究活動(dòng)使學(xué)生從“吸收—儲(chǔ)存—再現(xiàn)”的學(xué)習(xí)過(guò)程中解放出來(lái)，轉(zhuǎn)向“探索—轉(zhuǎn)化—?jiǎng)?chuàng)新”的學(xué)習(xí)過(guò)程。教師作為探究學(xué)習(xí)的參與者、合作者，學(xué)生變“聽(tīng)中學(xué)”為“做中學(xué)”。在活動(dòng)中學(xué)生的參與意識(shí)、合作精神、實(shí)驗(yàn)操作技能、探究能力、分析問(wèn)題的思路、知識(shí)的理解和認(rèn)知水平及交流技能等得以全面而充分地展現(xiàn)。

總之，教師在學(xué)生探究學(xué)習(xí)中要多想辦法，立足于能有效解決現(xiàn)在課堂中探究學(xué)習(xí)的一些問(wèn)題，比如正確處理科學(xué)探究學(xué)習(xí)中“教”和“學(xué)”的關(guān)系，適度把握“教”、“學(xué)”、“究”的度，提高學(xué)生探究學(xué)習(xí)的質(zhì)量，使學(xué)生得以經(jīng)歷科學(xué)家的探究活動(dòng)，體驗(yàn)到科學(xué)家如何困惑于問(wèn)題、如何假設(shè)問(wèn)題的“解”、考慮從哪些途徑去解決問(wèn)題，使整個(gè)課堂精彩紛呈。學(xué)生在有效的科學(xué)探究中獲取知識(shí)，發(fā)展思維，培養(yǎng)能力，從而漸漸養(yǎng)成探究的態(tài)度和智慧的品質(zhì)，這將是一種不可量化的“長(zhǎng)效”、一種難以言說(shuō)的“回報(bào)”，我們耗費(fèi)的時(shí)間和精力就是值得付出的代價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

［1］教育部.全日制義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）［M］.北京師范大學(xué)出版社，2001.

［2］陳志偉，賈秀英.中學(xué)科學(xué)教育［M］.浙江大學(xué)出版社，2001.

［3］靳玉樂(lè).探究教學(xué)的學(xué)習(xí)與輔導(dǎo)［M］.中國(guó)人事出版社，2004.