挖掘與思考科學(xué)實驗中探究性功能

劉金龍

摘 要：2014年浙江省提出了中考題型的改革，突出了科學(xué)探究題?？茖W(xué)的核心是探究，現(xiàn)代教育的重要目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，科學(xué)課程應(yīng)當(dāng)突出科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式。教師應(yīng)該給學(xué)生充分的提供科學(xué)實驗的機(jī)會，讓學(xué)生自己通過手腦并用地去探究，體驗探究過程的曲折和樂趣，這是學(xué)習(xí)科學(xué)的方法，才能發(fā)展科學(xué)探究所需要的能力，也能增進(jìn)對科學(xué)探究的理解。

關(guān)鍵詞：探究實驗；探究能力；教學(xué)效果；挖掘

由于考核制度的制約，“成績至上”仍被許多人認(rèn)為是唯一衡量教學(xué)質(zhì)量的價值法則。在初中科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生的知識增長是以學(xué)生探究能力喪失為代價的，導(dǎo)致不少科學(xué)教師對科學(xué)實驗教學(xué)的重要性認(rèn)識不足，總是用口頭實驗代替具體操作教學(xué)，或者為了完成教學(xué)計劃、應(yīng)付實驗考查而實驗等。結(jié)果是，不但教師自身的實驗?zāi)芰退较陆盗?，而且學(xué)生的觀察、分析、解決問題的能力得不到培養(yǎng)，科學(xué)精神、探究意識、交流與合作精神得不到發(fā)展，慢慢地學(xué)生對科學(xué)失去學(xué)習(xí)和探索的興趣，從而影響學(xué)生的終身發(fā)展。

科學(xué)探究是一種讓學(xué)生自我從未知世界到有知世界的一種重要的學(xué)習(xí)方式。探究性實驗教學(xué)就是讓學(xué)生動手去設(shè)計實驗、體驗探究實驗過程，獲得更多感性認(rèn)識的機(jī)會，獲得新的知識探究能力，并培養(yǎng)各種技能的重要途徑。這種思想指導(dǎo)下的實驗教學(xué)，將一改以往的教師單邊的獨立活動的課堂結(jié)構(gòu)和氣氛，在新的課堂結(jié)構(gòu)中，師生融洽地交往和互動并交流，這樣的課堂氛圍是愉悅而富有魅力的，讓學(xué)生有大膽思維的空間，有更多親自動手實踐的機(jī)會。

一、創(chuàng)設(shè)情境，營造探究氛圍，喚起強(qiáng)烈的探究意識

教學(xué)情境是教學(xué)具體情景在認(rèn)知邏輯、情感行為，社會和發(fā)展歷程等方面背景的綜合體；是一種通過選擇、創(chuàng)造和構(gòu)建的微環(huán)境；是知識認(rèn)知、理解及應(yīng)用的文化背景的縮影。教學(xué)情境的功能不僅促進(jìn)學(xué)生的情感，還提升學(xué)生的認(rèn)知活動、實踐活動，利用已有經(jīng)驗激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

如，在演示金屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)這一實驗時，先向?qū)W生提出：在這個實驗中你看到了哪些現(xiàn)象？再根據(jù)學(xué)生的回答，引發(fā)學(xué)生思考為什么會發(fā)生這些現(xiàn)象？如何用學(xué)過的知識來解釋，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生的想象，這樣一來學(xué)生的思考力和想象力就會得到不同程度的激發(fā)。

讓學(xué)生自己通過設(shè)計補充實驗、相互討論、引導(dǎo)他們自己得出答案。在這一過程中，我們努力創(chuàng)設(shè)一種情境，積極肯定學(xué)生的猜想和想法，使學(xué)生敢于發(fā)表自己的意見和想法，敢于表達(dá)自己的觀點，發(fā)展學(xué)生的思維。

二、重組實驗，厘清探究現(xiàn)象，激起強(qiáng)烈的探究意識

1.將演示實驗設(shè)計成學(xué)生探究實驗

在傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生只是被動地觀看實驗的觀摩者，通過觀察教師的實驗操作步驟，從中獲得初步的實驗基礎(chǔ)知識。通過實驗演示雖可以增加一些感性認(rèn)識，加深對規(guī)律、原理的初步理解，但對學(xué)生的實際操作能力、探究問題能力的培養(yǎng)并沒有促進(jìn)。而且，那么多學(xué)生同時觀察一個教師的演示，觀察的效果肯定非常差。因此，將課堂演示實驗改成學(xué)生探究實驗，學(xué)生親身參與，思索每個過程，操作每一個步驟，其效果就非常好。

其實，許多演示實驗可以改為學(xué)生課堂探究實驗，如長度和體積的測量、物質(zhì)的溶解性、測電筆的使用等。

[案例1]分子間有空隙和分子是不斷運動的。以兩人為一組，對黃豆、沙子、酒精、水、紅墨水進(jìn)行混合和擴(kuò)散實驗，記錄實驗現(xiàn)象；小組交流，并得出實驗結(jié)論。

這樣，讓每一個學(xué)生動手操作，教師可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實驗基本操作存在的不規(guī)范之處，如量筒、刻度尺、電表的讀數(shù)等。學(xué)生對儀器有了了解，感性認(rèn)識增強(qiáng)了，并且通過親身參與實驗，充分調(diào)動每個學(xué)生的主觀能動性，加深對知識的理解?；旧鲜菍嶒灣晒β时容^高的，有利于學(xué)生體驗、感受并獲得成功的愉悅，從而提高對科學(xué)知識的探究能力。

這樣，更能體現(xiàn)“面向全體學(xué)生”的教學(xué)理念，真正實現(xiàn)以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)模式，創(chuàng)造了一個人人都可以參與學(xué)習(xí)知識的環(huán)境。有時，學(xué)生在實驗時即使失敗了，也能從參與中獲得新的啟示。當(dāng)然，學(xué)生探究實驗要取得良好的效果，教師首先要加強(qiáng)管理，認(rèn)真準(zhǔn)備，盡可能預(yù)計到會產(chǎn)生那些不同的結(jié)果，會出現(xiàn)那些問題，以及不同層次學(xué)生間的合理搭配。其二是課堂行為管理。學(xué)生探究實驗課是流動性較大的教學(xué)過程，要采用實驗課堂規(guī)則來保證課堂教學(xué)秩序，既要給學(xué)生一定的活動空間開展探究，又要使學(xué)生遵守一般的課堂行為準(zhǔn)則，從而防止浪費時間，卻達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。其三是對于探究實驗中出現(xiàn)的問題，教師應(yīng)及時反饋，并預(yù)留適當(dāng)?shù)臅r間讓學(xué)生探究實驗中出現(xiàn)的問題，加深對探究實驗的理解。只要我們認(rèn)真分析教材中的演示實驗，大膽地放手讓學(xué)生去完成，就能充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，真正達(dá)到既獲得知識，又培養(yǎng)探究能力的教學(xué)效果。

2.將驗證性實驗設(shè)計為探究性實驗

讓學(xué)生親身體驗實驗探究過程，會帶來新的學(xué)習(xí)體驗。探究性實驗教學(xué)給學(xué)生更廣闊的活動空間和思維空間，可以激發(fā)不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)知識、探究實驗的欲望。學(xué)生通過探究實驗整個過程的參與，會逐步形成科學(xué)的態(tài)度、情感和價值觀。

在新課程中有許多探究性的教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)當(dāng)充分利用這些教學(xué)資源，創(chuàng)造多種機(jī)會讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。

如，在探究金屬活動性強(qiáng)弱時，為了判斷哪些金屬可以跟酸發(fā)生反應(yīng)，可以將驗證性實驗改成探究性實驗，我們的設(shè)計如下：

（1）提出問題：①制取氫氣可以用什么物質(zhì)來反應(yīng)？

②所有金屬能否都跟稀酸反應(yīng)制取氫氣？

（2）利用下面材料來探究這個問題，做實驗時，要把實驗的現(xiàn)象記錄下來。

金屬有：鋅片、鋁片、鎂條、鐵釘、銅片、銅絲、銀、鍍過銅的鐵釘，窗紗的鐵絲。

酸類有：稀硫酸、稀鹽酸。

（3）根據(jù)實驗的現(xiàn)象分析：哪些金屬能跟稀酸反應(yīng)，哪些金屬不能跟稀酸反應(yīng)，都能生成氫氣嗎？然后結(jié)合金屬活動順序表去總結(jié)歸納得出金屬與酸反應(yīng)的條件。

設(shè)計探究性實驗教學(xué)時，教師應(yīng)當(dāng)選取合適的、學(xué)生利用已有知識和操作水平能完成的實驗，讓學(xué)生明確實驗的基本步驟：實驗儀器的選取與操作、實驗現(xiàn)象的觀察、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗故障的排除以及結(jié)論的得出等。

（4）將測量實驗改成設(shè)計實驗

將測量實驗改成設(shè)計實驗，可變單一思維為多向思維，難度比做實驗更難，要清楚實驗過程，也要預(yù)知實驗中可能出現(xiàn)的問題。

例如，“測液體的密度”實驗，根據(jù)實驗原理和目的讓學(xué)生去設(shè)計實驗。實驗過程中，有的將課本上的玻璃杯換成口杯；有的把倒入部分鹽水變成全部倒入；還有的在步驟上先稱空杯的質(zhì)量，再稱倒入鹽水后的總質(zhì)量。出現(xiàn)了很多的問題，我表揚了更換器材的學(xué)生肯動腦筋；在步驟上，我肯定了將鹽水全部倒入的合理性，并讓學(xué)生對“先稱空杯后，再倒入鹽水稱總質(zhì)量的做法”進(jìn)行討論，分析得出在理論上是可以的，但實際將杯中的鹽水倒入量筒測體積時，由于杯底和杯壁還粘有鹽水，使得測得的體積小于杯中原有的體積，會造成較大誤差。

一個實驗的完成讓學(xué)生體驗了成功，也發(fā)現(xiàn)了問題，知道如何處理實驗。這樣也培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性、發(fā)展性、創(chuàng)造性。

三、放大實驗，拓寬探究渠道，充分挖掘資源

1.擴(kuò)展探究實驗空間

將實驗探究空間由課堂向課外、教室向家庭、學(xué)校向社會延伸，考慮學(xué)生的興趣愛好、知識基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)習(xí)慣等個性差異，組建各式各樣的課外興趣小組與開放實驗室等形式結(jié)合，有針對性地通過實驗操作，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

如，電與我們的生活是息息相關(guān)的，學(xué)習(xí)了電路的組成、家庭電路等知識后，要求學(xué)生對自己家中的電路的連接進(jìn)行一次排查，尋找其中可能存在的安全隱患。通過實地勘察后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了以下問題：（1）金屬用電器沒有使用三腳插座，（2）閘刀開關(guān)倒裝了，（3）熔斷器的保險絲用銅絲代替了，（4）導(dǎo)線絕緣層有老化現(xiàn)象，（5）插頭插入多用插座接觸不良……

通過運用現(xiàn)有電學(xué)知識，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了上述問題可能導(dǎo)致電路故障、損壞用電器，甚至危及人身、財產(chǎn)安全，在尋找問題的答案中，讓學(xué)生學(xué)會分析，學(xué)會思考，學(xué)會探究，在動手中增長才干，使他們進(jìn)一步認(rèn)識到安全用電的重要性。

2.拓展探究實驗內(nèi)容

知識來源于生活，教材中的內(nèi)容不少就來源于生活，如果補充一些貼近生活的實驗，學(xué)生就會產(chǎn)生興趣、有強(qiáng)烈的動手探究的欲望，就會主動地探究實驗。

如，學(xué)習(xí)了溶液的酸堿度后，可以引導(dǎo)學(xué)生課余時用pH試紙去測量自己周圍環(huán)境中水質(zhì)、土壤等物質(zhì)的酸堿度。學(xué)生實踐后，發(fā)現(xiàn)他周圍的環(huán)境是什么樣的pH環(huán)境，并會想如何去應(yīng)用。這樣，不僅使學(xué)生掌握了科學(xué)知識，也了解了周圍的環(huán)境狀況，達(dá)到了增強(qiáng)環(huán)保意識的目的，就達(dá)到了學(xué)以致用的效果。

3.更新探究實驗步驟

科學(xué)教材中，有些演示實驗的效果有不盡如人意的地方，具體表現(xiàn)在：（1）實驗有穩(wěn)定性差，不易重復(fù)的情況；（2）實驗現(xiàn)象不明顯，可視性差，說服力不強(qiáng)的情況；（3）實驗從裝置到操作復(fù)雜，難以達(dá)到反應(yīng)所需的條件；（4）實驗藥品過期，使實驗效果不明顯。因此為實現(xiàn)探究實驗效果，有必要對實驗操作步驟改動，對實驗器材更新，讓實驗用現(xiàn)代化的方式展現(xiàn)，既提高了能見度，又增強(qiáng)了實驗說服力。使實驗跟探究學(xué)習(xí)融合起來，讓學(xué)生自主地參與探究并獲得知識，重視探究過程，能獨立科學(xué)探究實驗。

四、留白課外，發(fā)揮探究能力，提高科學(xué)成績

“教師不要把上下課的鈴聲當(dāng)作教學(xué)的起點和終點?！痹谡n堂上，有許多學(xué)生會在學(xué)習(xí)過程中自然地生成很多有價值的問題，但由于課堂時間有限，課內(nèi)不允許繼續(xù)探究，因此我們要用“留白”藝術(shù)讓學(xué)生學(xué)會打破時間的限制，把課堂這“尾巴”延伸到課外去探究，能繼續(xù)在課堂外設(shè)計方案，完成實驗，甚至能有發(fā)明

創(chuàng)造。

偉大的愛因斯坦說過：“結(jié)論幾乎總是以完成的形式出現(xiàn)在讀者面前，讀者體會不到探索和發(fā)現(xiàn)的喜悅，感覺不到思想形成的生動過程，也很難達(dá)到清楚地理解全部情況?！?/p>

因此，教師要首先“動起來”，設(shè)計一些適當(dāng)?shù)那榫?，引?dǎo)學(xué)生動手設(shè)計探究實驗，從而充分激發(fā)其興趣，可以使學(xué)生更主動地要求學(xué)習(xí)，能夠從探究中體驗快樂，在體驗中發(fā)展探究能力，在不知不覺中提高科學(xué)成績，這樣培育出的人才是具有創(chuàng)新精神的創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]浙江省教育廳教研室.科學(xué)實驗活動冊[M].浙江教育出版社，2005-07.

[2]王耀村，樊紅日.初中科學(xué)實驗與探究[M].浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2012-09.

[3]吳永軍.新課程備課新思維[M].教育科學(xué)出版社，2004-06.

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