探究性實驗運用于拓展型課程的研究

黃海佳

摘要：探究性實驗是指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學概念的一種認知活動。拓展型課程旨在強化學生的主體意識、完善學生的認知結(jié)構(gòu)、拓展學生的學習渠道和學習經(jīng)歷、提高學生的綜合學習能力、提高學生自我管理和選擇學習的能力、形成自己的發(fā)展方向。

關鍵詞：探究性實驗；拓展性課程；核心素養(yǎng)

G633.91

一、研究的背景

《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架正式發(fā)布，學生發(fā)展核心素養(yǎng)，主要是指學生應具備的，能夠適應終生發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。研究學生發(fā)展核心素養(yǎng)是落實立德樹人根本任務的一項重要舉措，也是適應世界教育改革發(fā)展趨勢、提升我國教育國際競爭力的迫切需要。

中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)，以科學性、時代性和民族性為基本準則，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面。

綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、時間創(chuàng)新六大素養(yǎng)?？茖W精神，主要是學生在學習、理解、運用科學知識和技能等方面所形成的價值標準、思維方式和行為表現(xiàn)，具體包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等基本要點。實踐創(chuàng)新，主要是學生在日常生活、問題解決、適應挑戰(zhàn)等方面所形成的實踐能力、創(chuàng)新意識和行為表現(xiàn)，具體包括勞動意識、問題解決、技術應用等基本要點。

文化基礎——科學精神：理性思維，重點是崇尚真知，能理解和掌握基本的科學原理和方法；尊重事實和證據(jù)，有實證意識和嚴謹?shù)那笾獞B(tài)度；邏輯清晰，能運用科學的思維方式認識事物、解決問題、指導行為等。批判質(zhì)疑，重點是具有問題意識；能獨立思考、獨立判斷；思維縝密，能多角度、辯證地分析問題，做出選擇和決定等。勇于探究，重點是具有好奇心和想象力；能不畏困難，有堅持不懈的探索精神；能大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法等。

為實現(xiàn)“促進學生全面而有個性地發(fā)展”課改總目標，浙江省在課改指導意見中把義務教育課程從教育功能的角度分成“基礎性課程”和“拓展性課程”兩大類。基礎性課程主要培養(yǎng)學生終生發(fā)展和適應未來社會所需的共同基礎；拓展性課程主要滿足學生的個性化學習需求，開發(fā)和培育學生的潛能和特長，培養(yǎng)學生的自我認知和自我選擇能力。

二、研究概念的界定

（一）探究性實驗

探究性實驗是指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學概念的一種認知活動。

通過做探究性實驗進行教學，充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用，充分調(diào)動學生的積極性，培養(yǎng)學生觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題的能力，更有助于學生形成化學概念、理解和鞏固科學知識，并且能提高學生的邏輯思維、獨立操作和自學能力，使學生獲得比較熟練的實驗技能，培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度，還使學生初步學會用實驗手段研究化學問題的方法。加強實驗探究性，教師在教學中能消除重概念學習，輕實驗操作，重定義結(jié)論，輕科學方法，重強化訓練，輕興趣激發(fā)，重知識傳授，輕能力培養(yǎng)等種種弊端。

（二）科學拓展型課程

拓展型課程旨在強化學生的主體意識、完善學生的認知結(jié)構(gòu)、拓展學生的學習渠道和學習經(jīng)歷、提高學生的綜合學習能力、提高學生自我管理和選擇學習的能力、形成自己的發(fā)展方向。拓展型課程由限定拓展課程和自主拓展課程組成，限定拓展課程包括專題教育、學校文化活動和社會實踐活動，是全體學生的必修課程。自主拓展課程包括學科課程的延伸、綜合、拓寬及各類興趣活動和閱讀活動。

建設拓展型課程，結(jié)合現(xiàn)代科技與生活生產(chǎn)實際，從轉(zhuǎn)變學習方式的角度，開發(fā)多樣性的拓展型課程?？茖W拓展型課程大致可以分為“學科銜接課程”、“研究實踐課程”、“應用技術課程”和“科普課程”等四大方面。

本文主要就“研究實踐課程”展開研究。通過科學觀察、科技活動、調(diào)查探究等活動，加強學科探究性學習，引導學生體驗探究自然、生產(chǎn)和生活中的科學，培養(yǎng)學生動手實踐、科學探究、團隊協(xié)作、服務社會的能力。具體可考慮的內(nèi)容：一是針對教材中某些需要較長時間才能完成的實驗、探究活動等，可開始實驗探究課程，組織教師、學生共同參與，有計劃地實施，做好相關記錄，如錄像、錄音、拍照、數(shù)據(jù)記錄等，制作成視頻、課件、文檔等，既能讓本屆學生體驗、感受，也能使下屆學生使用。二是可開設微型實驗課程，微型實驗課程的好處是不言而喻的，微型化的實驗可以在課堂內(nèi)進行，分組可以更細，甚至做到人手一套。三是有條件的學校可以開設實踐性課程——科學實驗基地，如種植基地、盆景園、養(yǎng)殖基地等，讓學生親身經(jīng)歷參與過程，感悟生命及其價值。

三、探究性實驗在平時教學中的應用

探究性實驗重視讓學生進行科學探究，教師也要注重對教學方法的不斷探究，對探究性實驗教學過程中出現(xiàn)的問題進行反思，創(chuàng)造性地改進已有探究性實驗。

（一）積極開展簡單易行的探究性實驗

雖然探究性實驗在實施的過程中遇到了種種阻礙，探究性實驗本身存在的不成熟也顯現(xiàn)出來，但任何真理都是經(jīng)過千錘百煉才得以修煉成功的。

教師是探究性實驗教學的主導者，是課堂教學的組織者，教師應該根據(jù)教材的要求和學生的需要積極開展探究性實驗，完成教學目標規(guī)定的教學任務。在《觀察蝸?！愤@節(jié)課中，A教師采取探究式的教學方法，其中涉及的探究性實驗如下：

提出問題：教師：“蝸牛具有眼和觸角，請思考蝸牛有沒有感覺?！?/p>

建立假設：

1.蝸牛有視覺；

2.蝸牛有觸覺；

3.蝸牛有嗅覺和味覺；

4.蝸牛有聽覺。

設計實驗，分組進行，分配任務：

1.學生：“將蝸牛的一半置于亮處，一半置于暗處，觀察蝸牛朝向哪個方向活動。”

2.學生：“用鉛筆觸碰蝸牛的殼、足、長觸角、短觸角?！?/p>

3.學生：“將糖水滴在蝸牛的附近，觀察蝸牛是否爬過去?！?/p>

4.學生：“在活動的蝸牛拍掌，觀察蝸牛是否有反應?！?/p>

進行實驗，獲取證據(jù)：

1.有蝸牛朝暗處爬，也有蝸牛朝亮處爬；

2.鉛筆靠近蝸牛觸角時，蝸牛反應最明顯，其中短觸角的反應最劇烈；

3.朝糖水爬過去，沒有吃糖水；

4.有的蝸牛有反應，有的蝸牛沒反應。

討論交流，得出結(jié)論：

1.蝸牛爬向亮處與暗處具有偶然性，課堂實驗不能得出結(jié)論，學生根據(jù)生活經(jīng)驗得出蝸牛具有趨暗性，怕光；

2.蝸牛具有觸覺，特別是蝸牛的短觸角具有敏銳的觸覺；

3.實驗證明蝸牛具有嗅覺，喜歡甜的氣味；

4.實驗過程中有許多影響因素，不能得出任何結(jié)論。

對于學生有能力進行探究的知識，教師應該放手讓學生去探究，去進行探究性實驗，通過學生的實施，能夠發(fā)現(xiàn)教材中所涉及的實驗有其局限性，能夠發(fā)現(xiàn)教材中知識的缺陷，給出合理的補充。桑代克的試誤學習理論雖然有其局限性，但是偶爾應用于探究性實驗教學是非常適合的，其理論有助于對學習問題的發(fā)現(xiàn)。教材中設計的探究性實驗比較符合學生的能力，教師應該盡可能地將其納入自己的教學計劃中去。

（二）設計合理的探究性實驗，遵循循序漸進的原則

循序漸進原則是指，在教學中教師要根據(jù)學生的年齡特征，身心發(fā)展狀況進行教學，教學內(nèi)容堅持由易到難、由淺入深、由近及遠。在初一階段，學生還沒有真正意義上接觸過探究性實驗，學生的實驗技能也非常有限，在此階段應該注重對學生實驗技能的訓練，工欲善其事，必先利其器，教師可以預設簡單的探究性實驗，加強對學生實驗技能方面的訓練，幫助學生掌握基本的實驗儀器的使用，例如在初一階段學生掌握顯微鏡的使用非常重要，教學應該花較多的時間在顯微鏡的認識和使用上。在進行探究性實驗時，教師可以展示一些成熟的探究性實驗供學生模仿，當學生無法完整地完成整個探究性實驗時，教師應該節(jié)選某一兩個環(huán)節(jié)讓學生在課堂上進行探究。學生處于形象思維階段，抽象思維能力有明顯的提高，但其抽象思維仍需借助具體的事物，要讓學生親身體驗探究性實驗的過程，先從實際操作入手逐漸向思維探究發(fā)展。

（三）綜合運用多種教學手段，遵循因材施教的原則

教學要遵循因材施教的原則，探究性實驗不能適用于任何教學情境中，教學要在教學目標的指導下，根據(jù)學生的年齡特征、知識水平、個性差異，采取多種教學策略，運用多種教學方法。因材施教我將其理解為兩層含義：一是因教材施教，即根據(jù)教材的性質(zhì)進行教學設計，選擇教學策略，實施課堂教學。在教學中應避免為了探究而探究。對于學生非常熟悉的知識，不需要特意設置探究性實驗，學生就能很好地理解學習內(nèi)容，可以采取學生自主學習，自主建構(gòu)知識體系；基本實驗技能的學習，屬于程序性知識，練習是程序性知識獲取、掌握的最佳方法，應先向?qū)W生講明技能的基本程序，通過練習來強化學生的掌握程度；對于特別超前的知識，超出最近發(fā)展區(qū)的知識，應綜合運用多種教學策略，尋找一個腳手架幫助學生理解，結(jié)合多媒體向?qū)W生提供直接的感官感受，采用演示實驗向?qū)W生講授，最后可采取探究性實驗進行科學探究。根據(jù)教材的不同要求，將探究性實驗與其他教學手段有效結(jié)合，在探究中講授，在講授中探究，將科學探究的思想融入其中。二是因?qū)W生的不同施教，即根據(jù)學生的年齡特征、知識水平、個別差異有的放矢地教學。對于過于活潑的學生，放任其進行探究性實驗會導致班級秩序的混亂，不利于教學的進行，應嚴格控制探究性實驗各個環(huán)節(jié)的實施，讓學生能夠按照教師的安排進行探究；對于過于沉悶的學生，教師需要積極指導其進行探究性實驗，可以采取提問的方式讓其將自己的看法表達出來，帶領學生進行探究性實驗；對于適度的學生，教師可以放手讓學生進行自主探究，教師只是在學生探究的過程中給予必要的指導，防止其走一些不必要的彎路，能夠較順利地掌握知識與技能。

（四）課內(nèi)探究性實驗與課外探究活動的有機結(jié)合

學校有既定的教學計劃，每學期都有必須完成的教學計劃，課堂的探究性實驗無法滿足學生進行科學探究的需要，課內(nèi)的探究性實驗與課外的探究活動的有機結(jié)合就顯得非常必要。學校應該開展各種課外興趣小組，以滿足學生強烈的好奇心和求知欲，教師要積極指導課外興趣小組的活動。教師可以按教學計劃設計一系列配套的課外活動，將課堂探究性實驗作為這一系列科學探究中小環(huán)節(jié)，將整個教學內(nèi)容串成一個體系，將探究性實驗溶于生活。在課堂上教師指導學生進行探究性實驗，掌握基本的實驗技能、科學知識，在課堂外教師作為學生的合作者，與學生共同運用課堂所學的知識進行科學探究，讓課外興趣小組不僅是課堂教學的延伸，更是課堂教學的拓展。

四、探究性實驗在拓展型課程中的開發(fā)

中學探究性實驗主要類型包括自主式探究和引導式探究。

（一）生物探究實驗

縱觀如今生物實驗教學，其實驗的目的大多數(shù)在一個設計完整的實驗框架范圍內(nèi)重復前人驗證的結(jié)果，實驗的結(jié)果都或多或少在設計者的預料之中，學生的思維和科學素養(yǎng)表現(xiàn)的機會太少。探究性實驗以實驗為載體，探究科學結(jié)論和發(fā)展的過程，是在教師的指導下，學生運用已有的知識和技能，通過實驗親自發(fā)現(xiàn)問題、探究問題和解決問題的過程。這一過程與科學認識過程一致。符合中學生的探究心理，因此，它能激發(fā)學生的認知興趣和學習動機，可以使教學不僅局限于科學知識本身，還可以揭示出其中的科學思想和科學方法。

生物科學研究的一般方法是假說—演繹法

生物探究性實驗往往具有歷時長的特點，這樣的探究性實驗就不可能在一節(jié)課中完成，如果沒有經(jīng)過實驗就變成老師口頭描述，對于學生就變得非?？菰锓ξ?，當然網(wǎng)上也可以搜到許多這方面的視頻，但通過看視頻雖然避免了枯燥乏味，學生有的反映出驚訝的神情，有的表現(xiàn)出質(zhì)疑的神情，明明在說，真的是這樣的嗎？為了不打擊學生的學習積極性，可以將幾個探究性實驗串聯(lián)起來，形成一個探究實驗套餐。

植物探究實驗套餐：種子萌發(fā)實驗，植物的向性實驗（向水性、向光性、向地性、背地性）系列。

（二）生活中的奇妙的化學

從生產(chǎn)、生活實際挖掘素材設計實驗方案，因為來源于生產(chǎn)、生活實際的實驗探究性強，能極大程度的調(diào)動學生探究的主動性，使學生產(chǎn)生強烈的探究欲望。如鋼鐵的銹蝕和防護，燃燒和滅火，金屬的活動順序，氣體和固體物質(zhì)在水中的溶解等都可以設計成很好的探究性實驗。

化學實驗是學生形成探究性學習的重要方式之一，為培養(yǎng)學生思考問題，解決問題的能力提供了條件。所以，應該提倡利用化學實驗進行探究性學習，使學生掌握科學的學習方法，形成終身學習的意識和能力。

愛因斯坦說：“興趣是最好的老師”?；瘜W探究性實驗能充分調(diào)動學生的學習興趣，調(diào)動學生的學習主動性；探究性學習使學生由被動接受而轉(zhuǎn)為主動學習，從而形成通過自己的主動探究獲取知識的學習方式。形成“我要學”的學習風氣。

蛋殼里究竟藏的是什么呢？要想看清雞蛋內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只需將雞蛋放在一杯醋中即可。等待24小時，醋中的酸性成分將會一點點腐蝕蛋殼中的鈣質(zhì)，慢慢地，蛋殼的分子就會被完全分解，雞蛋內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也就顯露出來了。

評估水的硬度。在一根試管或者長頸燒瓶中加入幾毫升水，然后再加幾滴肥皂液，堵住管口（瓶口）后搖晃。水面上泡沫越密，則說明水越軟。

證明肥皂是堿性的！在一杯熱水中倒入3勺咖喱粉末，用力攪拌一會。再往這杯水中加入3勺肥皂粉末（選用極普通的香皂和廚用粗齒銼）。把這兩樣東西摻和在一塊兒。起初咖喱會把溶液染成黃色，之后會轉(zhuǎn)變成棕紅色。

酵母：要冒泡！將一包酵母與溫水混合，加入少量的蜂蜜或糖，將混合物置于廚房內(nèi)溫暖的地方（放在櫥柜上面，因為熱氣會上升，或者放在暖氣上）。幾分鐘后，你就會發(fā)現(xiàn)溶液表面冒出許多泡泡，這就表明酵母開始反應了。

五、探究性實驗用于拓展性課程的展望

拓展性課程和基礎性在課程價值、課程目標、課程實施方式等方面具有相通性。兩者都涉及到三級課程的所有學科和學習領域，都要反映學校的辦學理念，彰顯辦學特色。拓展性課程的開設與開發(fā)除了考慮教師特長、課程資源和學生興趣，更重要是關注課程對實現(xiàn)本校育人目標的貢獻和價值。

我們都知道，每個孩子的思維、智力和才能各有其獨特的發(fā)展道路。只要遇到合適的土壤，每個人都能取得屬于他自己的發(fā)展成就。而傳統(tǒng)課程設置面較窄，并不能完全滿足學生的個性化需求。因此，為了讓每位學生都能實現(xiàn)個性化發(fā)展，必須通過個別化、多元化的適性教育，來培養(yǎng)學生肯定自我、創(chuàng)新思維、不斷超越自我的精神，以及學生合作、動手、探究、創(chuàng)新等方面的能力。

（一）拓展型課程定位

1.在建設與實施選修課程和活動課程過程匯總逐步發(fā)展形成的一種功能型課程；

2.是基礎教育課程的重要組成部分；

3.是國家規(guī)定每位學生必須修習并由學生自主選擇的課程；

4.為滿足學生個性發(fā)展需要和社會多樣化人才的需求設置的課程。

（二）拓展性課程理念

1.促進學生全面而又個性的發(fā)展；

2.為學生提供豐富多樣的課程資源；

3.促進學生自主選擇性學習能力的培養(yǎng)；

4.著力開發(fā)與建設校本課程；

5.建立促進學生個性發(fā)展的課程評價體系。

科學拓展性課程作為科學基礎課程的延伸，是基礎課程的重要組成部分。探究性實驗對于學生的學習能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有著巨大的作用。初中學生有一定的觀察能力、實驗能力和思維能力，但分析判斷能力還不成熟，自主性還不強，因此還需要給予正確的指導。教學要以學生的發(fā)展為本，既需要學生的自主探究，也需要教師的指導，二者互相聯(lián)系，互相作用。教師必須具備較高素質(zhì)。我們處于一個信息時代，知識的時代，必須自己駕駛學習，豐富自身的知識，培養(yǎng)自身的能力，不斷地在各咱學習過程、教學教程中完善自身的能力結(jié)構(gòu)，逐步使自己從經(jīng)驗型轉(zhuǎn)為探究型的教師。只有這樣，我們才能更好地指導學生進行探究學習，擴大探究學習的范圍，真正把學生培養(yǎng)成具備各種能力的人才。

參考文獻：

[1]淺談化學探究性實驗；孟慶榮

[2]淺談探究性實驗教學；劉崛

[3]關于中小學拓展型課程建設和實施的若干意見（試行）