摘 要: 本文作者結(jié)合教學(xué)實(shí)例分析了科學(xué)探究教學(xué)中存在的主要問題,并提出了相應(yīng)的對策。
關(guān)鍵詞: 科學(xué)探究學(xué)習(xí) 實(shí)踐 問題策略 反思
科學(xué)探究是探究性學(xué)習(xí)在科學(xué)課程中的具體體現(xiàn),對學(xué)生探究學(xué)習(xí)的最高要求是類創(chuàng)造的問題解決。教師要以現(xiàn)代教育理論為依據(jù),結(jié)合教材內(nèi)容和學(xué)習(xí)的實(shí)際,尋找到探究的切入點(diǎn),精心進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),創(chuàng)造出特定的實(shí)驗(yàn)條件和類似科學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)生以問題為載體,手腦并用地主動(dòng)實(shí)際操作、觀察、分析和處理信息,實(shí)際感受知識的生產(chǎn)過程,從而開發(fā)學(xué)生的智力,培養(yǎng)學(xué)生探究、分析、歸納、綜合的能力。
一、探究學(xué)習(xí)的實(shí)踐
(一)以問題為契機(jī),激發(fā)學(xué)生去探究。
課堂教學(xué)是傳授知識、“授之以漁”的主陣地,開展科學(xué)探究學(xué)習(xí)離不開課堂教學(xué)。因此立足課堂、挖掘教材、完善教學(xué)方式、更新學(xué)習(xí)方法是探究性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。在課堂實(shí)驗(yàn)中我們適當(dāng)增加一些探究性內(nèi)容,讓學(xué)生以研究的態(tài)度對待實(shí)驗(yàn),在仔細(xì)操作的同時(shí),深入考慮與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問題,始終處于不斷探索的情景中,通過創(chuàng)造性思維來完成探究活動(dòng)。如我們引導(dǎo)學(xué)生靈活地把部分實(shí)驗(yàn)按“實(shí)驗(yàn)草案 新實(shí)驗(yàn)方案最佳的實(shí)驗(yàn)方案”的過程進(jìn)行設(shè)計(jì)。
探究活動(dòng)設(shè)計(jì)一:木炭還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)。
[目標(biāo)]
1.通過探究活動(dòng)認(rèn)識木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)原理,并從中分析討論實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法。
2.學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法,培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。
[活動(dòng)過程]
1.提出問題
設(shè)計(jì)木炭與氧化銅共熱實(shí)驗(yàn),你觀察到什么現(xiàn)象?能提出什么問題?這些紅色的物質(zhì)從何而來?
2.猜想和預(yù)測
紅色的物質(zhì)可能是CuO被還原而來的,也可能是Cu元素。究竟哪一種猜想正確呢?
3.收集事實(shí)證據(jù)
學(xué)生2人一組,觀察C還原CuO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。讓生成的氣體通過澄清的石灰水,會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生?把反應(yīng)后的固體物倒在白紙上,可觀察到什么現(xiàn)象?
4.得出結(jié)論
灰水變渾濁。
5.深入探究
這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中,生成銅不夠多,現(xiàn)象也不夠明顯,那么有否改進(jìn)的方法,并說明理由。
(1)反應(yīng)不夠徹底的主要原因:固體反應(yīng)物接觸得不夠充分,導(dǎo)致反應(yīng)物接觸不充分。
(2)利用木炭具有吸附性的性質(zhì),在木炭粉存在的條件下生成CuO,使其吸附在木炭粉上,配比適合時(shí),用酒精燈加熱即可引發(fā)劇烈反應(yīng),取得較好的實(shí)驗(yàn)效果。
(3)反應(yīng)原理:
(4)討論。經(jīng)過多次質(zhì)量配比,學(xué)生總結(jié)得出實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn),即木炭與氧化銅的質(zhì)量比為1∶11—1∶12時(shí),實(shí)驗(yàn)效果良好。
6.報(bào)告交流
雖然原課文中也能得出此結(jié)論,但通過改進(jìn)后,實(shí)驗(yàn)效果更加顯著。同理,課本中已有的實(shí)驗(yàn),希望大家也能通過分析討論,將其進(jìn)行改進(jìn),以取得更好的效果。
(二)從生活走向科學(xué)、從科學(xué)回歸生活。
圍繞體驗(yàn)式學(xué)習(xí),在教學(xué)實(shí)踐中教師應(yīng)特別注重引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心身邊的科學(xué),善于用科學(xué)的眼光來審視客觀世界中豐富多彩的現(xiàn)象,同時(shí)也讓學(xué)生感受科學(xué)就在身邊。
探究活動(dòng)設(shè)計(jì)二:調(diào)查和測定家用電器的功率。
[目標(biāo)]
1.調(diào)查你家家用電器的種類、功用及其額定功率。
2.利用家中現(xiàn)成的電能表、秒表(手表也可)來測定某一家用電器的功率。
[活動(dòng)過程]
1.設(shè)置問題情境
改革開放后,人民生活水平日益提高,家用電器越來越多,每件家用電器都有各自的額定功率,有的較小,如臺燈;有的很大,如空調(diào)、微波爐、取暖器等。在實(shí)際使用中,家用電器的實(shí)際功率可能與額定功率不同,這就影響了家用電器的使用效果和使用壽命。
2.提出問題
(1)要調(diào)查家用電器的種類、功用及其額定功率,怎樣紀(jì)錄調(diào)查結(jié)果呢?
(2)要測定某件家用電器的實(shí)際功率,可以使用電壓表和電流表,或者專門的功率表。然而在家庭中往往沒有這些儀器,能否利用家中現(xiàn)成的電能表、秒表(手表也可)來測定某一家用電器的實(shí)際功率呢?
3.活動(dòng)步驟
(1)設(shè)計(jì)表格,記錄調(diào)查結(jié)果。調(diào)查家用電器的種類、功用及其額定功率并記錄在已設(shè)計(jì)好的表格里。根據(jù)所學(xué)知識分析家用電器不在額定功率下工作的不良影響。
(2)用電能表和秒表測定某件家用電器的功率。
(3)進(jìn)行全班報(bào)告,交流調(diào)查和測量的情況。
(三)師生協(xié)作,共同參與。
在探究學(xué)習(xí)中,教師不僅是教學(xué)的組織者,更應(yīng)是引導(dǎo)者、參與者,并不斷創(chuàng)造一個(gè)寬舒、和諧、民主的環(huán)境,鼓勵(lì)學(xué)生從多角度思考同一問題、尋找解決問題的不同方法,使教學(xué)行為趨于多重整合,讓學(xué)生的探究熱情得到充分發(fā)揮。在整個(gè)探究過程中,教師自始至終要堅(jiān)持讓學(xué)生思考,讓學(xué)生探究,教師主要起引導(dǎo)、參與、調(diào)控和探究活動(dòng)設(shè)計(jì)三:月相的演示與觀測。
[目標(biāo)]
通過模擬月相形成的機(jī)制,觀測月相的變化規(guī)律。
[活動(dòng)過程]
準(zhǔn)備工作與條件:手電筒或信號燈一只,大小黑球各一只,支撐架一只,暗室一間。
在模擬活動(dòng)前,教師可以提出一些與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的問題與學(xué)生討論,比如:你知道我國古代的詩詞有哪些是與月相有關(guān)的?一個(gè)月中,我們看到的月亮為什么會(huì)有圓缺的變化?在平時(shí)生活中,你注意過月相,以及它出現(xiàn)的時(shí)間嗎?討論之后,讓學(xué)生用手電筒或信號燈(代替太陽)、黑球(大的代表地球,小的代表月球)模擬日、地、月三者在一個(gè)月中的位置變化(見下圖)。
理解了月相成因之后,教師固定“太陽”與“月球”,讓8—12名學(xué)生以圓圈狀圍在“月球”四周,如下圖所示。要求學(xué)生觀察并記錄被照亮部分的形狀,即月相,同時(shí)寫出一月中出現(xiàn)該月相大致的時(shí)間。然后學(xué)生按順時(shí)針方向走動(dòng)到他右手位同學(xué)的位置上,觀察并記錄。以此類推,學(xué)生就可以記錄下整一個(gè)月中月相的變化情況。
月相模擬觀測之后,教師可以進(jìn)一步提出一些可模擬的探究性問題。如:你能確定地球上的觀測者看到滿月、新月、上弦月或下弦月的時(shí)間段嗎?日食、月食一般發(fā)生在一個(gè)月中的什么時(shí)候?為什么并不是每個(gè)月都會(huì)出現(xiàn)日食、月食?如果發(fā)生,需要具備哪些條件?
二、探究學(xué)習(xí)實(shí)踐中的主要問題及其處理策略
教師在引導(dǎo)學(xué)生開展探究學(xué)習(xí)的實(shí)踐中會(huì)遇到許多困難,需要采取相應(yīng)的策略,從而有針對性地解決這些問題。
(一)探究學(xué)習(xí)的目標(biāo)定位問題。
開展探究學(xué)習(xí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一節(jié)課45分鐘不夠用或“拖堂”的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因是教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)確定的探究學(xué)習(xí)目標(biāo)太龐雜,往往在一節(jié)課內(nèi)布置學(xué)生提出問題、做出假設(shè)、制定研究計(jì)劃、執(zhí)行研究計(jì)劃等多項(xiàng)任務(wù)。如,“比熱”是一個(gè)很好的探究學(xué)習(xí)內(nèi)容,但要求學(xué)生在一節(jié)課內(nèi)既要探究比熱的概念,又要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究不同物質(zhì)的比熱,由于時(shí)間緊、任務(wù)多,學(xué)生往往一個(gè)問題也不能解決。因此,在科學(xué)課堂教學(xué)中的探究應(yīng)靈活多樣,可以是完整的探究過程,也可以是其中的一個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié),有針對性地確定探究的任務(wù),同時(shí)考慮教育的經(jīng)濟(jì)性原則。
(二)教師指導(dǎo)的適宜度問題。
在開展探究學(xué)習(xí)的實(shí)踐中,教師遇到的最大的困難是不了解學(xué)生的探究能力,普遍將要探究的內(nèi)容神秘化,認(rèn)為學(xué)生根本不知道如何去探究,因此過度地指導(dǎo)學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生亦步亦趨地進(jìn)行“探究”。在這樣的學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生缺乏思維上的主動(dòng)性,更談不上進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。實(shí)際上探究是人的本能,兒童天生就是一個(gè)“提問者”、“探究者”,他們通過大量的“破壞性”行為來探究與認(rèn)識這個(gè)世界。因此,探究是人一種天生的本能,學(xué)生具有自發(fā)探究的能力。當(dāng)然這種自發(fā)的探究往往缺乏目的性、計(jì)劃性,是低水平的探究。教師指導(dǎo)下的探究不能停留在學(xué)生自發(fā)探究的水平上,但也并不是要追求達(dá)到科學(xué)家探究的水平??茖W(xué)探究可以是學(xué)生在科學(xué)課堂內(nèi)所進(jìn)行的探究,也可以是學(xué)生在科學(xué)課堂外、在實(shí)踐活動(dòng)中的探究。結(jié)合農(nóng)村學(xué)校的教育實(shí)際,我們逐步探索出一條課內(nèi)鋪路、課外搭橋,內(nèi)外結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生能力的新路子。如,對于“探究白熾燈泡的原理和使用優(yōu)缺點(diǎn)”的活動(dòng),我們采用自由式探究,出示白熾燈,讓學(xué)生提出幾個(gè)與白熾燈有關(guān)的探究問題。學(xué)生設(shè)計(jì)了下列問題:①白熾燈泡玻璃打碎后,燈絲若不斷,還能發(fā)光嗎?②白熾燈泡放入冰塊中會(huì)爆炸嗎?③用燈泡燒水,或用燈絲燒水行嗎?④白熾燈能回收再利用嗎?⑤如何測電燈在發(fā)光和不發(fā)光時(shí)的電阻?……學(xué)生憑借已有的經(jīng)驗(yàn)選取一個(gè)問題展開自由探究,這種從指導(dǎo)探究轉(zhuǎn)向自由探究融進(jìn)教學(xué)過程的做法,有利于加強(qiáng)課內(nèi)外探究的聯(lián)系。另外,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生課外探究,讓課外探究合理步入課程的領(lǐng)域,切不可把課外探究活動(dòng)理解為課堂教學(xué)的簡單延伸,而應(yīng)使其成為課程結(jié)構(gòu)的有機(jī)板塊。又如,在學(xué)習(xí)生物與環(huán)境有關(guān)知識后,我們設(shè)計(jì)了探究活動(dòng):風(fēng)景照片中有什么?要求:①挑選一張自然風(fēng)光的雜志圖片,剪下來貼在一張白紙上,四周留出一些空白。②識別圖片中所有具有生命的物質(zhì)。用彩色筆從每種生物上拉出一條線。如果你知道它們叫什么,就貼上生物名標(biāo)簽。③用另外不同顏色的筆在非生物上拉出一條線,貼上物質(zhì)名標(biāo)簽。問題:照片中的生物是如何依賴自然環(huán)境的?用第三種顏色的筆,劃線來連接生物與其依賴的自然環(huán)境。
探究是學(xué)生用以獲取知識、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念、領(lǐng)悟科學(xué)家的研究自然界所用的方法而進(jìn)行的活動(dòng)。因此,教師不要低估了學(xué)生的探究能力,也不能拔高學(xué)生的探究能力,將其與科學(xué)家的探究相提并論,教師給予學(xué)生的指導(dǎo)要適度、應(yīng)采取“非指導(dǎo)”性策略。(羅杰斯(Carl Rogers)的“非指導(dǎo)性教學(xué)觀”)
(三)知識與能力相統(tǒng)一的問題。
如何使學(xué)生通過探究學(xué)習(xí)既鍛煉能力又獲取知識,是教師在探究學(xué)習(xí)實(shí)踐中的又一大難題。探究學(xué)習(xí)的目標(biāo)不是停留在學(xué)生體驗(yàn)探究的過程,熏陶和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的情感,更為重要的是培養(yǎng)學(xué)生探究的能力,使其能更好地獲取知識、建構(gòu)知識。在實(shí)際教學(xué)中,不少探究學(xué)習(xí)只有探究的過程而沒有探究的結(jié)果,或者學(xué)生體驗(yàn)探究的過程而探究的結(jié)果是教師傳授的。脫離知識的能力培養(yǎng)是空洞的,是流于形式的,會(huì)導(dǎo)致探而不究的狀況。例如:做“木炭在氧氣中燃燒”的探究實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生只看到木炭在氧氣中燃燒發(fā)白光就匆匆了事,很少有人思考反應(yīng)后生成了什么?應(yīng)該怎樣檢驗(yàn)產(chǎn)物?為什么如此?等等。
探究學(xué)習(xí)中學(xué)生知識和能力相統(tǒng)一的關(guān)鍵在于學(xué)生知識的個(gè)人建構(gòu)轉(zhuǎn)化為社會(huì)性建構(gòu)。學(xué)生在探究中建構(gòu)的知識是個(gè)人化的,有的停留于前概念水平,甚至有的是錯(cuò)誤的,教師要引導(dǎo)學(xué)生相互之間進(jìn)行交流、辯論,通過生生之間、師生之間的思維互動(dòng),獲得被認(rèn)同的科學(xué)知識。如,觀察木炭在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)前問題是:①回憶鎂條燃燒的現(xiàn)象有哪些?②回憶蠟燭燃燒的產(chǎn)物有哪些?如何檢驗(yàn)?③觀察物質(zhì)的燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意哪幾點(diǎn)?因此,教師要有充分的時(shí)間讓學(xué)生表達(dá)自己的探究過程和結(jié)果,讓學(xué)生暴露出的錯(cuò)誤通過其他學(xué)生質(zhì)疑、辯論,而不是教師的評價(jià)得到糾正。學(xué)生在探究過程中的交流與討論實(shí)際上就是知識社會(huì)性建構(gòu)過程,教師此時(shí)要耐心地?fù)?dān)任“導(dǎo)演”的角色,捕捉學(xué)生辯論中跳躍出的“思維火花”,促成課堂中科學(xué)知識的社會(huì)性建構(gòu)。如,在《功》的教學(xué)中,為了讓學(xué)生理解做功的兩個(gè)必要因素,我們設(shè)計(jì)了如下情景,讓學(xué)生討論是否做功:一次把一輛小車從講臺的左端拉到右端,另一次把小車從左端水平提到右端,討論:拉小車做功,提小車不做功。然后請幾位學(xué)生講一下不做功的理由,有一位學(xué)生的理由是提小車時(shí)沒有摩擦力。我們又提出:假若在小車輪子上涂上油,桌面光滑,沒有摩擦力拉小車是否做功?大家又認(rèn)為做功,明顯自相矛盾,心中疑惑無法解決。在這種情況下,教師對于學(xué)生思考結(jié)果的處理有兩點(diǎn)非常重要:一是學(xué)生的任何的思維結(jié)果都應(yīng)當(dāng)給予正確的鼓勵(lì)和引導(dǎo);二是即使有些學(xué)生的思考結(jié)果出現(xiàn)“偏差”和“不妥”,那也是積極思考的結(jié)果,我們要給予理解和欣賞,哪怕是“另類”的。這就要求教師必須給每位學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)創(chuàng)新思維的探究空間,然后引導(dǎo)到問題本質(zhì)。只有這樣,學(xué)生的思維才能積極活躍,才能迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。
三、開展探究學(xué)習(xí)后的反思
(一)要辯證地看待接受性學(xué)習(xí)與探究性學(xué)習(xí)。
科學(xué)探究活動(dòng)能使學(xué)生主動(dòng)獲取科學(xué)知識,體驗(yàn)科學(xué)過程與方法,形成一定的科學(xué)探究能力,以及科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀,其它教學(xué)方式不能替代。但探究性學(xué)習(xí)并不是學(xué)習(xí)的唯一方式,盡管基于直接經(jīng)驗(yàn)的探究式學(xué)習(xí)具有無比優(yōu)越性,但基于間接經(jīng)驗(yàn)的接受性學(xué)習(xí)在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)中仍然大量存在。接受性學(xué)習(xí)在積累間接經(jīng)驗(yàn)、傳遞系統(tǒng)的科學(xué)知識方面,其效率之高是其他方法無法比擬的。從一個(gè)人的全面發(fā)展來看,這兩種學(xué)習(xí)不可或缺,就像一個(gè)人的兩條腿,只有兩條腿都健壯,人才能走得穩(wěn)、跑得快。我們過去過多地運(yùn)用了接受性學(xué)習(xí),而忽視了探究性學(xué)習(xí),現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)探究性學(xué)習(xí)的重要性是想使它在課程中占據(jù)應(yīng)有的位置,而非貶低接受性學(xué)習(xí)的價(jià)值。我們反對和著力變革的是被動(dòng)的、他主的、機(jī)械的、無意義的接受性學(xué)習(xí),應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為以學(xué)生為主體的積極的、主動(dòng)的、自主的有意義的接受性學(xué)習(xí),在兩種學(xué)習(xí)之間保持必要的張力,尋求它們的最佳結(jié)合點(diǎn),使教師的價(jià)值引導(dǎo)與學(xué)生的自主建構(gòu)相結(jié)合,將兩種學(xué)習(xí)融合于現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式之中。如,學(xué)習(xí)了《我們居住的地球》后,我們出示任務(wù)單:①本節(jié)課我學(xué)到了什么?有了什么體會(huì)?②我對本節(jié)課的自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)探究有何感受?③本節(jié)課的問題解決主要采用了什么方式、方法?④本節(jié)課的學(xué)習(xí)對我的生活有什么影響?對照此單想一想在這節(jié)課上有什么收獲,然后小組交流,再把想法說出來,與全班同學(xué)分享。
(二)從自然教師到科學(xué)教師。
有的教師錯(cuò)誤地認(rèn)為,學(xué)生進(jìn)行自主探究,就不需要教師再費(fèi)力備課和鉆研教材。這完全是一種誤解,或者說由于對探究教學(xué)的本質(zhì)特征的不理解所致。首先,學(xué)生探究習(xí)慣的培養(yǎng),就是一件令人頭疼的事情,我們習(xí)慣了“教師講學(xué)生聽”的模式,短時(shí)間內(nèi)是難以適應(yīng)探究式教學(xué)的。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)和參與探究的興趣,需要教師做大量艱苦細(xì)致的工作,才能把學(xué)生引導(dǎo)到探究之路上來,為此,教師所付出的時(shí)間和精力遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)教學(xué)。其次,探究情境的創(chuàng)設(shè),又是比傳統(tǒng)的備課費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情。情境中必須隱藏著可能被學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)的問題,給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出質(zhì)疑的機(jī)會(huì),這在現(xiàn)行教材和教參中沒有現(xiàn)成的材料,所以教師不但沒有被“解放”,反而要求更高。
另外,有些實(shí)驗(yàn)探究過程會(huì)出現(xiàn)課本描述之外的現(xiàn)象。多數(shù)學(xué)生還未養(yǎng)成對探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、比較、歸納的習(xí)慣,這些干擾現(xiàn)象的副作用會(huì)阻礙學(xué)生形成正確的結(jié)論。例如,學(xué)生做鐵釘與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí),所得溶應(yīng)看到析出紅色固體,溶液為無色,但學(xué)生看到的是黑色固體,有的學(xué)生對試管略微加熱后,還會(huì)看到冒出許多無色氣泡,同時(shí)有白色膠狀固體出現(xiàn)。干擾現(xiàn)象的產(chǎn)生有的是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本身或藥品試劑溶液純度的影響造成的,教師要提前認(rèn)真做好每一個(gè)探究實(shí)驗(yàn),當(dāng)現(xiàn)象不理想時(shí),就要制定課本里沒有的實(shí)驗(yàn)方案。如鐵與稀鹽酸反應(yīng),將鐵釘放入稀鹽酸后,先觀察氣泡生成的速度,再稍稍加熱,可觀察到淺綠色溶液,但不可加熱過久,以防止淺讓學(xué)生明白,實(shí)驗(yàn)是探究的手段,做實(shí)驗(yàn)不是目的,對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、比較、歸納、解決探究問題才是目的?!胺钦,F(xiàn)象”引起的困惑或負(fù)作用不僅完全可以消除,而且能使學(xué)生獲得意外的收獲,加深對問題的認(rèn)識。
因此,“自然教師”要想成功地轉(zhuǎn)變成一名合格的“科學(xué)教師”,不僅要轉(zhuǎn)變自己的教育理念,而且要改變過去習(xí)以為常的教學(xué)行為,用自己的身體去感知,用自己的心靈去感悟探究學(xué)習(xí)。
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