科學(xué)探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐與思考

樓和東　史貴陽

摘 要 科學(xué)教學(xué)強(qiáng)調(diào)用實(shí)驗(yàn)探究的方式理解和形成科學(xué)概念，在內(nèi)化概念的過程中學(xué)習(xí)科學(xué)的技能，體驗(yàn)科學(xué)學(xué)習(xí)的過程。探究型實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究的重要載體。通過探究型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)，掌握基本技能，理解科學(xué)思想，這應(yīng)當(dāng)成為科學(xué)課程的重要教學(xué)手段。本文通過對(duì)探究型實(shí)驗(yàn)的個(gè)人理解，闡述了課堂中實(shí)現(xiàn)探究型實(shí)驗(yàn)的途徑，著重強(qiáng)調(diào)探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)要考慮學(xué)生的現(xiàn)實(shí)，先提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，這是探究型實(shí)驗(yàn)開展的前提保障，同時(shí)指出，探究型實(shí)驗(yàn)中情境創(chuàng)設(shè)不可或缺。

關(guān)鍵詞 科學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 探究型實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.04.070

《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“在科學(xué)課程中，學(xué)生要能通過科學(xué)探究等方式理解科學(xué)知識(shí)，學(xué)習(xí)科學(xué)技能，體驗(yàn)科學(xué)過程和方法，初步理解科學(xué)本質(zhì)，形成科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力?！碧骄啃蛯?shí)驗(yàn)就是實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究學(xué)習(xí)的重要載體。通過探究型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)，掌握基本技能，理解科學(xué)思想，這應(yīng)當(dāng)成為科學(xué)課程的重要教學(xué)手段。

1 對(duì)探究型實(shí)驗(yàn)的理解

1.1 探究型實(shí)驗(yàn)的概念理解

探究型實(shí)驗(yàn)也即探究性實(shí)驗(yàn)，簡單地講就是指學(xué)生針對(duì)自然中的某個(gè)變化、生活中的某個(gè)現(xiàn)象或者自己感興趣的一些問題，通過觀察和分析，提出一定的假設(shè)假設(shè)，然后組織資源設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，來探索和分析結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知實(shí)踐活動(dòng)。

探究型實(shí)驗(yàn)的一般過程如圖1所示：

1.2 對(duì)探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的定位思考

探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該是在教師的有效指導(dǎo)下，以學(xué)生的主動(dòng)參與為基礎(chǔ)，通過對(duì)涉及科學(xué)相關(guān)問題的現(xiàn)實(shí)觀察和思考，提出問題，建立假設(shè)，然后通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)實(shí)施論證的方式，對(duì)科學(xué)問題進(jìn)行實(shí)證性認(rèn)識(shí)的過程。它應(yīng)更側(cè)重于過程的實(shí)施，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的思考與操作、實(shí)踐。在這樣的過程中強(qiáng)化學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的深入理解，慢慢滲透對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)使學(xué)生具備良好的問題意識(shí)，逐步提高學(xué)生提出問題與解決問題的思考能力，具有一定的創(chuàng)新性意愿。所以探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)不一定完全局限于教材，而是以科學(xué)學(xué)科中相關(guān)問題為載體，以學(xué)生能力提高、創(chuàng)新意識(shí)開發(fā)為目的的探究活動(dòng)。

2 課堂中探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)現(xiàn)途徑

探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)既要考慮科學(xué)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)需要，也要考慮學(xué)生的能力提升和可持續(xù)發(fā)展，需要在這兩點(diǎn)間尋找一個(gè)良好的平衡點(diǎn)，教材不能脫離，又要能促進(jìn)學(xué)生的自主發(fā)展。在課堂教學(xué)中需要有一定的載體來支撐，即現(xiàn)實(shí)課堂中探究型實(shí)驗(yàn)的良好開展，要有實(shí)現(xiàn)的途徑。

（1）改編教材的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，形成探究型實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)行教材中有較多的實(shí)驗(yàn)都是一些驗(yàn)證性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，都是先將實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果講清楚，再做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其正確性，這樣的過程把學(xué)生置于一種被動(dòng)操作的地位，是一種“填鴨式”、程式化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這種相對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法在一定程度上限制了學(xué)生的思維、想象空間，縛住了學(xué)生的手腳，使學(xué)生失去了創(chuàng)造精神。因此，我們可以對(duì)這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改編和調(diào)整，形成探究型的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生像科學(xué)家那樣嘗試探究。

（2）改變演示、講解性實(shí)驗(yàn)為學(xué)生動(dòng)手探究實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)實(shí)情況中，有很多教師課在堂上講實(shí)驗(yàn)，學(xué)生課下背實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只是記住了實(shí)驗(yàn)結(jié)論，至于器材的選擇、方案的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的收集、信息的處理、實(shí)驗(yàn)的評(píng)估就無從談起。學(xué)生既然不能動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，如何培養(yǎng)其實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力呢？因此，我們可以對(duì)教材中一些演示和講解性的實(shí)驗(yàn)，通過適當(dāng)增加條件，增設(shè)問題等方式，改變?yōu)閷W(xué)生動(dòng)手探究實(shí)驗(yàn)，也即變演示、講授教學(xué)為探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（3）以改良問題實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程為目的開展探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。很多《科學(xué)》教材使用到現(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)教材中的實(shí)驗(yàn)存在較多不合理的地方，甚至有些實(shí)驗(yàn)按照課本操作根本無法做成功。因此，我們可以對(duì)這些問題實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改良，或者對(duì)一些實(shí)現(xiàn)比較困難的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，在這個(gè)過程中需要考慮各類影響因素，考慮多個(gè)實(shí)驗(yàn)的變量，也需要提出問題，建立假設(shè)，不斷驗(yàn)證和優(yōu)化，是進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要途徑。

3 探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效開展的前提保障

俗話說“巧婦難為無米之炊”，探究型實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)主體是學(xué)生，學(xué)生要能有效進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)，必須要具備進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的技能和方法。因此，教師在平時(shí)的教學(xué)中要對(duì)實(shí)驗(yàn)的技能和方法對(duì)學(xué)生不斷給予強(qiáng)化和指導(dǎo)，這是探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效開展和落實(shí)的有效保障。

3.1 訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察的技能

科學(xué)是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，有時(shí)候觀察得不全面或者失誤往往會(huì)導(dǎo)致認(rèn)識(shí)上甚至理論上的偏差和錯(cuò)誤，有時(shí)候良好的觀察又能帶來新奇的探究問題，開辟新的探究空間，因此，教師必須指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)觀察，訓(xùn)練學(xué)生觀察的技能。

觀察技能的訓(xùn)練首先要引導(dǎo)學(xué)生多觀察自然、日常生活中的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從這些現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，找到疑問，或者獲得感性的認(rèn)識(shí)。

在引導(dǎo)學(xué)生觀察的過程中要強(qiáng)調(diào)以下幾個(gè)問題：（1）觀察要細(xì)致入微，要有恒心和毅力；（2）觀察不僅僅是用肉眼看，要能適當(dāng)選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀器；（3）觀察的過程中不要選擇過多的主題或變量，要從某一點(diǎn)上去觀察；（4）觀察后最好有適當(dāng)?shù)挠懻摚欣谛纬商骄康闹黝}。

3.2 熟練學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的技能

實(shí)驗(yàn)操作技能是指學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備完成某個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的技能，著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)各類常用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的熟練使用和選用合適選擇器材的能力。

探究型實(shí)驗(yàn)當(dāng)然離不開實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備，因此，要能有效進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)，不斷熟練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能非常重要，這也是學(xué)生進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)保障?？梢韵胂?，一個(gè)連器材都不知道如何使用的學(xué)生，如何去深入開展實(shí)驗(yàn)探究？

3.3 提高學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力

在進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)過程中，很多時(shí)候會(huì)有很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如何有效處理好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也是實(shí)驗(yàn)探究中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析至關(guān)重要的過程。因此，教師在日常教學(xué)中，要重視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，甚至可以開設(shè)專題課給以輔導(dǎo)。告訴學(xué)生，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，必須使用列表法、圖像法（如建立坐標(biāo)系、統(tǒng)計(jì)圖等），甚至可以是通過發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的數(shù)量關(guān)系運(yùn)用函數(shù)法。

當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程中，也要注重對(duì)數(shù)據(jù)誤差的分析和梳理。

3.4 強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)的重要過程，學(xué)生只有具備了一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，才能更好地開展探究型實(shí)驗(yàn)。

假說、預(yù)期、變量分析與確定，變量控制，這些都是科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要思路與方法。教師在教學(xué)過程中，對(duì)每次的實(shí)驗(yàn)，可以預(yù)先叫學(xué)生先嘗試設(shè)計(jì)。引導(dǎo)學(xué)生首先從實(shí)驗(yàn)課題提出假設(shè)，提出預(yù)期的結(jié)果，同時(shí)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，確定對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的變量，并要求學(xué)生思考，如何對(duì)非研究變量進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性。

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練與教學(xué)的過程中，教師要有意識(shí)教授學(xué)生如何使用實(shí)驗(yàn)比較法、平衡法、轉(zhuǎn)換法、放大法、等效替代法、模型法等科學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的方法，這更有助于提高學(xué)生在進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)時(shí)的設(shè)計(jì)能力。

4 探究型實(shí)驗(yàn)中情境創(chuàng)設(shè)不可或缺

探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中合理使用教學(xué)情境，能很好調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，能更好地激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究興趣，也有助于學(xué)生更生動(dòng)地去認(rèn)識(shí)和理解科學(xué)知識(shí)、概念，能使學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)到科學(xué)與生活、社會(huì)和技術(shù)之間的密切關(guān)系，感受科學(xué)的重要性。

4.1 探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教學(xué)情境的來源

探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)可以從以下途徑著手：（1）基于真實(shí)的情境，就是社會(huì)、生活以及科技發(fā)展中的具體、實(shí)在的事實(shí)和現(xiàn)象；（2）貼近學(xué)生的生活，目前比較流行的事物。（3）考慮跨學(xué)科內(nèi)容，尤其是與資源、材料、健康和環(huán)境保護(hù)相關(guān)方面內(nèi)容；（4）反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成績的事件或事實(shí)等；（5）來源于科學(xué)發(fā)展史或?qū)嶒?yàn)史，重溫當(dāng)年的發(fā)現(xiàn)或探究之路。

4.2 探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多運(yùn)用對(duì)比或矛盾類情境進(jìn)行思維點(diǎn)撥

實(shí)驗(yàn)的直觀性、新奇性往往能使矛盾直露，學(xué)生的感受也最為直接。實(shí)驗(yàn)中引發(fā)的矛盾，往往能使學(xué)生產(chǎn)生意料之外的直覺，能迅速打破思維系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。

由于創(chuàng)設(shè)矛盾情境，學(xué)生始終處于積極思維的狀態(tài)，學(xué)生的探究欲望更加強(qiáng)烈。并且也知道了從哪些角度去入手和操作。

總之，科學(xué)課中進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，首先需要深刻理解探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵，而不是為了花哨，在提高學(xué)生能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的同時(shí)，不能脫離當(dāng)前教學(xué)的現(xiàn)實(shí)需要，更要明確考慮到學(xué)生的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，要先提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，才能有效落實(shí)探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

？016年度教育科學(xué)規(guī)劃課題《基于科學(xué)概念建構(gòu)改進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的課例研究》成果之一.

參考文獻(xiàn)

[1] 林靜.從觀念到行為：科學(xué)教師教學(xué)觀念的調(diào)查與分析[M].北京：北京師范大學(xué)版社，2009（11）.

[2] 蔡鐵權(quán).科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2008（9）.

[3] 張紅霞.科學(xué)究竟是什么[M].北京：教育科學(xué)出版社，2003（12）.

[4] Michael Bentley.科學(xué)的探索者——小學(xué)與中學(xué)科學(xué)教育價(jià)值新取向[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2008（7）.