在探究中理解科學

[摘 要] 新課程改革倡導探究教學，它是一種新型教學方式，在探究中有助于學生理解科學。本文以一堂科學課的課后活動為例，分析了探究性活動的基本過程，并對探究活動進行了反思：選擇適合科學探究的問題；科學探究的課堂應該以問題開始也以問題結束；在動態的科學探究活動中，提高學生的科學素養；科學課教師要為學生構建一個適宜探究的平臺。

[關鍵詞] 探究性活動；案例分析；思考

[中圖分類號] G421[文獻標識碼] A[文章編號] 1672-1128（2007）12-0059-03

突出科學探究，是《全日制義務教育科學(7-9年級)課程標準(實驗稿)》的基本理念，也是科學課程的重要目標。為落實這一教學目標，中學科學課教師應該嘗試利用生活中的趣味小實驗，讓科學探究走進學生的學習生活，引導學生發現問題，進行體驗、探究并在探究中理解科學。下面就我們在中學調研時的一個案例來作分析和思考。

八年級的科學課教師和學生一起去郊游。郊游時，學生們就“蘆葦里面是否真空”發生了爭論。這位教師認為，這是一個非常適合學生自己探究的課題，何不趁此進行課程資源開發？于是教師要求學生帶了一部分蘆a葦回學校，讓他們在課后進行探究。

一、活動案例分析

[活動片段1]

教師拿出一根青蘆葦，問：“同學們認為蘆葦里面是真空的嗎？理由是什么？”

A學生：“我認為蘆葦筒四周是都密封的，水也進不去，空氣怎么能進去？所以一定是真空的。”

B學生：“如果蘆葦筒是真空的，外面的大氣壓很大，會把蘆葦壓扁的，飲料罐用力吸不是會變扁嗎？我認為里面一定有空氣。”

C學生：“馬德堡半球抽掉空氣不會變扁。”

A學生：“那么空氣是怎么進去的？”

學生們又爭論起來了。

學生進行的探究性實驗，從本質上說，與科學家的科學探究是相同的，都是在各自未知領域中對事物的一種探索研究活動。探究的前提是問題性，即首先要讓學生去發現問題，提出問題。面對問題，再根據他們已有的背景知識與經驗，對問題進行猜想和假設，然后才是解決問題的過程。科學探究的起點是“提出問題”。作為科學課老師，應引導學生多觀察身邊的事物，把學到的知識用到實際生活中去，能用所學的知識分析日常生活中的問題。學生們若對某個問題有濃厚的興趣，就要及時引導他們對這個問題作進一步的探究，尤其是在學生自主探究的起步階段，更需要教師去幫助和引導，在探究活動的開放程度上，要有一個分層推進、循序漸進的過程。

[活動片段2]

教師問：“根據上面的討論，哪位同學歸納一下，有幾種假設？”

D學生：“有兩種假設。假設一：蘆葦筒是真空的；假設二：蘆葦筒不是真空的。”

教師：“怎樣驗證假設呢？同學們可以分成兩組，贊同假設一的同學為甲組，贊同假設二的同學為乙組。”

在活動中，學生是一個學習團體，通過彼此間的交流、合作、討論，可以激發思維碰撞，從而實現共同進步和發展，這也正是新課程改革倡導的轉變學習方式的一個顯著特征。但是，合作學習不能代替學生的獨立思考。現代學習方式也同樣強調學習主體的主動性和獨立性。

[活動片段3]

乙組的E學生：“老師，我想到一種辦法，你看行不行？取一節兩端封閉的蘆葦，在水里把它鉆一個洞，看看有無氣泡冒出來，如果有，就可以肯定蘆葦筒里面是有氣體的，進而可以斷定蘆葦筒里面不是真空的。”

真沒想到學生思維會如此靈敏！真讓人感到驚訝！在學校和生活中，學生會遇到很多的問題，只要教師正確引導學生找出原因，激發學生的探究欲望，讓學生自己提出問題，尋找解決問題的方法，并且及時地對學生加以表揚和鼓勵，學生的探究興趣就會更濃，學生的潛力也會得到更好的發揮。

[活動片段4]

“老師，我們組的對了，蘆葦里面真的有氣體，我在水里給蘆葦鉆了一個洞，有氣泡冒出來。”E學生非常高興地說。

“你真棒！同學們，還可以用其它方法檢驗假設嗎？”

“老師，我想到另一種方法，把蘆葦用火烤，如果蘆葦爆裂也可以說明有空氣，因為氣體受熱會膨脹。”C學生說。

“你的想法很不錯，你可以去檢驗一下這個假設，看看是否如此。不過為了確保安全，可以將酒精倒入鐵盤中，再點燃酒精。”

在鐵盤中點燃酒精，并把兩端封閉的新鮮的蘆葦放在上面燒，一段時間后，發現蘆葦發出嗶哩啪啦的聲音，果然裂開了。

“有氣體，因為蘆葦在燃燒時，里面的氣體受熱膨脹，內部的氣壓大于外部的，就自然會裂。還有蘆葦燃燒時，這個火苗會發出一些聲音，而且火苗會向外射出去似的。這也可以證明蘆葦內部會有氣體。”Ｃ學生說。

該實驗方案可以這樣優化：采用對比法，用一截封閉的新鮮蘆葦、一截未封閉的新鮮蘆葦、一截封閉的干蘆葦、一截未封閉的干蘆葦分別實驗并進行對比。要求學生把科學中的控制變量法、比較法運用到實驗中來分析問題。在探究過程中，教師要幫助學生理清思路，科學探究。

[活動片段5]

“老師，我有兩個問題，這蘆葦里面是什么氣體？氣體是怎樣進去的呢？”

“這個問題很好，明天同學們應該繼續在課后探究一下。”

一個問題解決了，新的問題又產生了。教師要及時捕捉學生對某個事物的興趣并引導學生發現問題，自主探究。學生的探究能力是逐步培養和發展的，探究性教學的組織與實施也應該循序漸進，使學生在不斷地探究中，理解什么是科學。

[活動片段6]

幾個同學進行了激烈的討論！

D學生：“我猜測可能有二氧化碳，因為蘆葦要進行呼吸作用，就會放出二氧化碳到蘆葦筒里。”

教師提示學生，二氧化碳能與澄清的石灰水發產生化學反應，使石灰水變渾濁。

甲組學生找來一些石灰放進臉盆里，然后倒入一臉盆水，用棒子攪拌，變成石灰水，過一些時間后石灰水變得澄清了，取上面澄清的部分，倒在另一個臉盆里，把密封的較大的蘆葦節放在石灰水中割破（在石灰水中割，以免外部氣體進入）。割破時，大家發現石灰水真的變得渾濁了，實驗證實了D學生的假設是正確的。學生們高興極了！

這個探究活動建立在學生的興趣之上，目的是讓學生通過觀察和實驗探究，得出實驗結果，所以，當學生的看法不一樣時，不要告訴學生哪組的意見正確，而要讓學生通過討論，發現自己的認識所存在的問題，從而不斷完善自我認識和實驗設計，這樣可以培養學生分析問題和解決問題的能力。

二、活動后的反思

1.選擇適合科學探究的問題

科學探究指的是科學家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據提出種種解釋的多種不同途徑。科學探究也包括學生們用已獲取的知識，領悟科學的思想觀念，領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。① 科學探究始于問題，問題是學生自己發現的或由他們自己提出的某種“疑難”或“疑點”。一定情境中的問題必須是具體的，既要有一定的挑戰性，也要有一定的“度”。這個“度”最好處在維果茨基所說的“最近發展區”，即學生通過自己的努力或在他人的幫助下能夠解決。教師應該從學生的實際出發，選擇適合學生探究的問題讓學生探究。“讓學生通過手腦并用的探究活動，體驗探究過程的曲折和樂趣，學習科學方法，發展科學探究所需要的能力并增進對科學探究的理解。”② 因此，在實際的教學過程中，教師讓學生探究的問題應該從學生的實際出發，密切聯系學生的生活，能充分激起學生探究的欲望，并能通過他們的努力得以解決。只有這樣的問題才能使學生真正體驗成功的快樂，并在快樂學習當中理解科學。

2.科學探究的課堂應該以問題開始也以問題結束

課堂上生成的問題，有些在課堂中是沒法及時解決的，教師要有意識地指導學生在課后進行繼續探究，從而拓寬學生自主學習的渠道。因此，教師首先要讓學生明確需要在課外進行探究的問題。如在上述案例中學生就產生了新的問題：“這蘆葦里面是什么氣體？氣體是怎樣進去的呢？”讓學生帶著問題離開課堂，這也是學生在課外繼續探究的前提。教師要落實課后的指導工作和反饋。畢竟解決問題是有難度的，若沒有信息反饋，課外繼續探究將成為空話。正如后現代主義學者多爾所認為的那樣，教師的作用應該從外在于學生的情境轉化為與這一情境共存。③ 所以，學生對于問題的興趣和課后教師對學生的繼續指導，也是課后繼續探究的保證。

3.在動態的科學探究活動中，提高學生的科學素養

開展科學探究活動，能豐富學生的學習和生活，鍛煉學生的想象力和創造力。學生在科學探究活動過程中能夠感受到研究的快樂，獲得科學探究的成功體驗，其實踐能力和創新能力也會因此得到提高。在探究活動中，教師既要對學生加以正確引導，又要大膽放手，讓學生自己去探究，只有讓學生自己在他們已經接觸到的事物中去找出新關系來，而不是讓他們在人為簡化的和不必要的抽象實驗中去尋找新關系，才能向學生傳授實用的科學方法。④ 倡導互助合作，積極探索，在探究中將書本知識和實際生活有機地結合起來，將課堂學習和課外學習有機地結合在一起。把學生置身于動態、開放、生動的學習環境中，有利于學生的自主學習和自主探索，對提高學生的科學素養和培養學生的創新精神，無疑具有深遠的意義。

4.科學課教師要為學生構建一個適宜探究的平臺

科學探究在提高學生動手能力和解決實際問題能力的同時，也使學生對科學課程產生了濃厚的學習興趣。注重科學探究是新科學課程改革的核心，是針對傳統教學中過于注重知識傳授、忽視科學方法的掌握和科學精神的培養等弊端而提出的。捷克教育家揚·阿姆斯·夸美紐斯（Johann Amos Comenius，1592-1670）曾批評歐洲中世紀的學校是兒童才智的“屠宰場”，因為在這樣的學校里，學生幾乎不需要運用除了記憶之外的任何理智和才能。⑤ 探究性教學則主張讓學生自己思考探究，為當今科學教學改革注入了新的活力，已越來越為廣大教師所重視。

有效的探究性教學要求教師借助探究活動為學生施展自己的才華構建一個適宜的平臺，為學生富有個性的學習提供機會。教師應懂得每個學生在認知經驗、情感特點和精神世界上是有差別的，因此，在探究性教學過程中強求整齊劃一的做法是不科學的，也是不現實的。教師應在課堂上建立一種民主平等的師生關系。師生雙方應該互相尊重，互相信任，真誠交往，共同探究科學的奧秘。同時，教師應盡量為學生創造一種民主和諧的課堂氣氛，讓學生自己提出問題，做出假設，自己設計實驗，并以自己的方式檢驗假設。只有在這樣寬松的環境中，才能真正地培養學生的探究能力，發展學生的創新意識和創新思維。

新課程改革倡導探究性教學，它是一種新型教學模式，要求廣大教師在探究性教學的過程中必須抓住其本身豐富的內涵。同時教師在具體設計探究性教學過程時，首先要考慮的是學生的興趣和能力水平。這樣，在活動過程中學生才能夠積極地思維。其次要考慮的是學科本身的性質。不同的學科有不同的邏輯結構，探究性學習方式應該與此相適應。探究性教學要落到實處，教師還必須提高相關的教育理論素養，同時，也需要教師在教學實踐中付出艱辛的努力。

注釋

①[美]國家科學理事會著：《美國國家科學教育標準》，戢守志等譯，科學技術文獻出版社1999年版，第30頁

②中華人民共和國教育部：《全日制義務教育科學(7-9年級)課程標準(實驗稿)》，北京師范大學出版社2001年版，第49頁

③[美]小威廉姆·E·多爾著：《后現代課程觀》，王紅宇譯，教育科學出版社2000年版，第238頁

④[英]J.D.貝爾納著：《科學的社會功能》，陳體芳譯，廣西師范大學出版社2003年版，第289頁

⑤石中英著：《教育哲學導論》，北京師范大學出版社2002年版，第149頁

作者單位 杭州師范大學生命與環境科學學院

（責任編輯 田欣欣）