開(kāi)放課堂教學(xué)提高學(xué)生科學(xué)探究能力

周敏 毛國(guó)永

[摘 要]科學(xué)課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，要充分激發(fā)學(xué)生的探究興趣、引導(dǎo)學(xué)生自主探究、使學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，同時(shí)應(yīng)注重學(xué)生探究思維的訓(xùn)練和探究習(xí)慣的培養(yǎng)。本文結(jié)合《阿基米德原理》一課教學(xué)實(shí)例，著重從開(kāi)放教學(xué)情境、開(kāi)放教學(xué)方法、開(kāi)放教學(xué)過(guò)程、開(kāi)放教學(xué)形式和開(kāi)放教學(xué)內(nèi)容等五個(gè)方面進(jìn)行了闡述。

[關(guān)鍵詞]開(kāi)放教學(xué) 科學(xué)探究能力 阿基米德原理

[中圖分類(lèi)號(hào)] G633.98 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 16746058（2016）170000

新課程倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)通過(guò)科學(xué)探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解。那么，科學(xué)課堂教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生的探究興趣、引導(dǎo)學(xué)生自主探究并提高學(xué)生的探究能力呢？本文以華師大版初中科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)《阿基米德原理》一課為例，談?wù)効茖W(xué)課堂教學(xué)中提高學(xué)生探究能力的一些嘗試和做法。

一、開(kāi)放教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣

興趣是學(xué)習(xí)科學(xué)的原動(dòng)力，學(xué)生只有在興趣的激勵(lì)下，才會(huì)對(duì)身邊的事物或現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)地觀察、積極地思考、主動(dòng)地探究。實(shí)踐中，我們往往根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)，通過(guò)各種手段，創(chuàng)設(shè)新奇有趣、生動(dòng)活潑的教學(xué)情境，來(lái)激發(fā)學(xué)生的探究興趣。因篇幅有限，下面僅舉一例加以說(shuō)明：

例如在《阿基米德原理》一課教學(xué)中，我們是這樣引入新課的：

師：（演示：把一塊牙膏皮浸入水中，牙膏皮沉到了水底）把一塊牙膏皮浸入水中，牙膏皮一定會(huì)下沉嗎？

生（異口同聲地）：一定會(huì)下沉。

師：（演示：把同一塊牙膏皮做成船形，輕輕地放下去，牙膏皮居然漂浮在水面上。）

生：（目瞪口呆。）

師：為什么同一塊牙膏皮浸入水中，只是形狀發(fā)生了改變，第一次是下沉的，第二次卻能漂浮在水面上？

……

在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生提出本節(jié)課要研究的問(wèn)題：浮力的大小跟什么因素有關(guān)？

這里我們正是通過(guò)設(shè)置認(rèn)知沖突，呈現(xiàn)了一個(gè)與學(xué)生原有的生活經(jīng)驗(yàn)完全相悖的問(wèn)題情境，使學(xué)生在前后矛盾和劇烈沖突中產(chǎn)生濃厚的興趣和強(qiáng)烈的探究欲望，從而積極主動(dòng)地投入到探究活動(dòng)中來(lái)。

二、開(kāi)放教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生自主探究

開(kāi)放的教學(xué)方法，應(yīng)能“因地制宜”、“因生設(shè)計(jì)”，它既是科學(xué)的、也是靈活的，能充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性，使教學(xué)過(guò)程真正成為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探究的過(guò)程。實(shí)踐中，我們往往根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并引導(dǎo)學(xué)生充分參與科學(xué)探究活動(dòng)，使學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，以增進(jìn)對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解，提高科學(xué)探究能力。

例如《阿基米德原理》一課，教材安排了“探究浮力的大小”的活動(dòng)，試圖使學(xué)生在探究浮力大小與排開(kāi)水重的關(guān)系的基礎(chǔ)上，了解阿基米德原理。但是教材在編排時(shí)，僅僅呈現(xiàn)了“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、“器材”和“步驟”，接著馬上出示了阿基米德原理的內(nèi)容，我們認(rèn)為如果完全按照教材的編排來(lái)進(jìn)行教學(xué)，“照方抓藥”、“聽(tīng)指令做操”，不利于學(xué)生探索精神和探究能力的培養(yǎng)。實(shí)踐中，我們根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如下探究活動(dòng)：

這里我們根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)教材中的活動(dòng)加以?xún)?yōu)化改進(jìn)，并引導(dǎo)學(xué)生全程參與探究活動(dòng)，使學(xué)生親身經(jīng)歷阿基米德原理發(fā)現(xiàn)的全過(guò)程，從而促進(jìn)學(xué)生深入理解科學(xué)知識(shí)，提高科學(xué)探究能力。

三、開(kāi)放教學(xué)過(guò)程，提高學(xué)生探究能力

任何一種科學(xué)知識(shí)，都是人類(lèi)幾千年文明的結(jié)晶，它的發(fā)現(xiàn)，都經(jīng)歷了一個(gè)日積月累、循序漸進(jìn)的漫長(zhǎng)的過(guò)程。實(shí)踐中，我們努力發(fā)掘其中蘊(yùn)含的智力因素，并創(chuàng)設(shè)條件引導(dǎo)學(xué)生思考、探索，讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，從而提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例如，在“探究浮力的大小”的活動(dòng)中，我們認(rèn)為“建立猜想與假設(shè)”是比較關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)樗强茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的核心部分，也是發(fā)揮學(xué)生想象、培養(yǎng)學(xué)生思維的重要環(huán)節(jié)。那么，如何引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體所受浮力大小與排開(kāi)水的重力之間的關(guān)系？實(shí)際教學(xué)中我們是這么處理的：

活動(dòng)1（學(xué)生實(shí)驗(yàn)）：將一只蓋有瓶塞的空塑料瓶緩緩按入盛有水的水槽中，體會(huì)手的感覺(jué)有什么變化？這說(shuō)明什么？同時(shí)，觀察水槽中水面有什么變化？又說(shuō)明什么？你能否將這兩者聯(lián)系起來(lái)，提出一個(gè)合理的猜想？

活動(dòng)2（演示實(shí)驗(yàn)）：在彈簧秤下掛一鋁塊，慢慢地把它浸入盛有水的長(zhǎng)塑料杯中，并在水中下沉一段距離，觀察彈簧秤示數(shù)有什么變化？還有什么量也在跟著改變？浮力的變化與什么量的變化具有對(duì)應(yīng)性、同時(shí)性？

通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)、觀察，發(fā)現(xiàn)浮力的變化與①水面上升；②物體浸入部分體積的變化；③物體排開(kāi)水的多少的變化具有對(duì)應(yīng)性、同時(shí)性。

師：（引導(dǎo)學(xué)生回憶用量筒測(cè)量小石塊體積的實(shí)驗(yàn)）水面的上升，物體浸入部分體積的變化和物體排開(kāi)水的多少的變化在本質(zhì)上有什么關(guān)系？

生：上述三者實(shí)質(zhì)上是同一回事情，即浮力的大小可能與排開(kāi)水的多少存在著某種關(guān)系。

師：什么量可以表示物體的多少？

生：體積、質(zhì)量、重力等均可表示物體的多少。

師：浮力是力，那么上述哪一個(gè)表示物體多少的量，能更好地與浮力建立關(guān)系呢？

生：浮力與排開(kāi)的水受到的重力可能存在某種關(guān)系。

師：你能用更確切的語(yǔ)言來(lái)描述這兩者之間的關(guān)系嗎？

生：浮力的大小可能等于物體排開(kāi)水受到的重力。

上述教學(xué)中，我們?cè)谠黾訉?shí)踐體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析、比較、聯(lián)想等方法，逐步把物體所受浮力大小與排開(kāi)水的重力大小聯(lián)系起來(lái)，從而發(fā)現(xiàn)、提出問(wèn)題，并建立科學(xué)的猜想與假設(shè)。這樣的教學(xué)，無(wú)疑能有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

四、開(kāi)放教學(xué)形式，訓(xùn)練學(xué)生探究思維

科學(xué)探究活動(dòng)的開(kāi)展應(yīng)當(dāng)符合初中學(xué)生的心理特點(diǎn)。開(kāi)放的、多樣化的活動(dòng)形式更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，訓(xùn)練學(xué)生的探究思維。實(shí)際教學(xué)中，討論爭(zhēng)辯、合作學(xué)習(xí)，動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)觀察，甚至角色扮演、決策模擬，都是行之有效的教學(xué)形式。

例如，科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是科學(xué)探究中最激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力的一個(gè)部分。浮力與排水關(guān)系的研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就是一個(gè)難度頗大、非常具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，它需要學(xué)生非凡的想象和創(chuàng)造性的思維能力。那么，如何使學(xué)生能跳起來(lái)摘得到桃子？如何既不挫傷學(xué)生的積極性又能激發(fā)他們的創(chuàng)造能力？實(shí)踐中我們是這么處理的：

師：要驗(yàn)證上述假設(shè)，就得比較浮力大小與物體排開(kāi)的水受到的重力的關(guān)系。浮力大小可以用彈簧秤直接來(lái)測(cè)量，而要測(cè)量物體排開(kāi)的水受到的重力，首先必須把被物體排開(kāi)的那一部分水取出來(lái)，那么，怎樣取出這部分水呢？

教師鼓勵(lì)學(xué)生分組討論，同時(shí)提供器材，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察，設(shè)計(jì)出各種不同的操作方案：

方案一：如下左圖，把一個(gè)盛滿水的燒杯放在一個(gè)更大的空容器中，把一鋁塊慢慢地浸入水中直至完全浸沒(méi)，取出溢出到大容器中的水即可。

方案二：如下右圖，把一個(gè)盛有水的燒杯傾斜到水剛好不溢出，下面放置一個(gè)空的小燒杯，把一鋁塊慢慢地浸入水中直至完全浸沒(méi)，取出溢出到小燒杯中的水即可。

方案三：如下圖所示：

值得指出的是，在方案三的教學(xué)過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)實(shí)驗(yàn)、觀察水面變化，師生之間、生生之間多次合作討論、歸納，最后才設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案。

在上述基礎(chǔ)上，教師組織全班同學(xué)進(jìn)行交流、評(píng)價(jià)，并確定最佳方案。

師：要驗(yàn)證假設(shè)，還需要測(cè)出這部分水的重力并與浮力相比較。那么，有哪些方法可以測(cè)出這部分水的重力呢？

生1：直接用彈簧秤測(cè)。

生2：用天平稱(chēng)出這部分水的質(zhì)量，再根據(jù)G=mg計(jì)算出它的重力。

生3：可以把上面的溢水杯換成量筒，把鋁塊浸沒(méi)在量筒里，根據(jù)量筒中水面上升的高度讀出物體排開(kāi)的水的體積，再根據(jù)G=mg=ρgV推算出物體排開(kāi)的水的重力。

……

教師要求學(xué)生分別選擇一種方案進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，觀察記錄、討論分析。

師生共同歸納：浸在水里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開(kāi)的水受到的重力，即F浮=G排水。

上述教學(xué)中，我們通過(guò)精心設(shè)置問(wèn)題、引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、鼓勵(lì)學(xué)生分組討論、組織全班交流評(píng)價(jià)，使學(xué)生充分參與了科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)造精神，還使學(xué)生深刻體驗(yàn)到科學(xué)的發(fā)展是一個(gè)不斷修正錯(cuò)誤、不斷完善的過(guò)程。。

五、開(kāi)放教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生探究習(xí)慣

科學(xué)探究能力的提高并不是一蹴而就的，它需要落實(shí)在平時(shí)的每一個(gè)探究活動(dòng)中，需要培養(yǎng)學(xué)生具有良好的探究習(xí)慣。實(shí)踐中，我們往往根據(jù)教學(xué)實(shí)際，不斷設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入、廣泛的探索，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和探究習(xí)慣。

例如，在得到F浮=G排水之后，很多教師往往以為大功告成，對(duì)后面的內(nèi)容草草了之，不再繼續(xù)深究，這就不利于學(xué)生探索精神和思維品質(zhì)的培養(yǎng)，也不利于他們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。實(shí)踐中我們做了這樣的改進(jìn)：

師：實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是否具有廣泛性呢？有哪些變量可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論？如何驗(yàn)證？

生1：浸入的液體不同，可能會(huì)得出不同的結(jié)論?？梢該Q不同的液體重做實(shí)驗(yàn)，如把水換成酒精等，看能否得出類(lèi)似的結(jié)論。

生2：浸入的類(lèi)型不同，可能會(huì)得出不同的結(jié)論?？梢愿奈矬w為部分浸入重做實(shí)驗(yàn)，看能否得出類(lèi)似的結(jié)論。

生3：被浸的物體不同，可能會(huì)得出不同的結(jié)論。可以換不同材料或形狀的物體重做實(shí)驗(yàn)，看能否得出類(lèi)似的結(jié)論。

……

教師引導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證上述結(jié)論的廣泛性、普適性。

師生共同歸納得出阿基米德原理，并聯(lián)想可能可推廣到氣體，激勵(lì)學(xué)生課外探究。

上述教學(xué)中，我們通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生從不同角度來(lái)思考、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論，鼓勵(lì)學(xué)生課外繼續(xù)探究，不僅促進(jìn)了學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解，更可以培養(yǎng)學(xué)生經(jīng)常反思、深入探究的習(xí)慣。

又如，在學(xué)習(xí)了浮力的知識(shí)后，教師還可以根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，開(kāi)展一些學(xué)生感興趣和力所能及的活動(dòng)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力和相互合作的精神，還能使學(xué)生養(yǎng)成凡事愛(ài)探究的好習(xí)慣。比如：

1.開(kāi)展制作潛艇模型活動(dòng)。要求學(xué)生通過(guò)小組合作收集信息、設(shè)計(jì)模型、收集材料，進(jìn)行組裝、調(diào)試、改進(jìn)，最后再在班上展示，選出好的模型參加評(píng)獎(jiǎng)；

2.學(xué)生自己制作簡(jiǎn)易的密度計(jì)，并用自己制作的密度計(jì)測(cè)量某些液體的密度，比一比誰(shuí)的密度計(jì)制作得好，好在那里；

3.讓學(xué)生用同樣大小的牛皮紙折小船，比誰(shuí)的小船載重量大；

……

當(dāng)然，開(kāi)放的教學(xué)首先需要教師具有開(kāi)放的教學(xué)觀念，這就意味著教師要不斷反思、超越原有的教學(xué)觀念，逐步樹(shù)立嶄新的、符合新課程理念的教學(xué)觀、價(jià)值觀、學(xué)生觀。只有這樣，才能把提高科學(xué)探究活動(dòng)的有效性落到實(shí)處，也才能切實(shí)提高每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

1.《開(kāi)放科學(xué)課堂教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生探究能力》毛國(guó)永《物理教學(xué)探討》2009年3月刊

2.《關(guān)注學(xué)生差異提高學(xué)生科學(xué)探究能力》毛國(guó)永、葉鎮(zhèn)源《中學(xué)教學(xué)參考》2015年1月刊

3.《情景·聯(lián)想·探究·體驗(yàn)——浮力教學(xué)札記》毛國(guó)永、謝學(xué)芳《物理教師》2006年12月刊

（責(zé)任編輯 黃春香）