在探究性實驗教學中培養學生的探索意識

應國標

科學課程標準(7—9年級)中明確提出，在中學的科學教育中要以提高學生的科學素養為宗旨.而實驗是學生學習科學、實現科學探究的主要途徑，科學探究對提高學生的科學素養具有不可替代的作用，因此，實驗探究是培養學生探究科學奧秘與方法和創新研究能力的一種有效途徑.

一、對探究性實驗教學的認識

1.對探究性實驗教學的探索

科學是一門以實驗為基礎的學科，實驗是科學教學的基本研究方法.探究性實驗是相對驗證性實驗的一種學習方式，它是把學生看成小科學家，由學生自己運用實驗手段，探究未知的現象或數據，并在獲得現象和數據的基礎上得出實驗結論.探究性實驗教學是以問題為核心的教學，這種教學方式，為學生提供了發現問題和解決問題的機會，與之對應的學習是開始于問題，推進于問題，歸結于問題.學生通過搜集、查閱大量的資料，尋求解決問題的途徑；設計解決問題的實驗方案；通過實驗進行觀察、分析，最后獨立將問題解決.

2.探究性實驗教學的優點

（1）充分發揮學生的主體作用，培養學生的積極性

學生是教育的對象，更是教育的主體，探究性實驗教學可以使學生有自己的思維空間，由自己來確定實驗方案，由自己來進行實驗操作，對實驗的事實加以分析并作出結論.對于在實驗中出現的問題，通過小組討論來解決，學生的獨立性、主體性得以充分體現，同時也調動了學生的實驗積極性.一項調查數據表明，探究性實驗對學生更具有挑戰性，學生對獲得的實驗結果更有成就感.

（2）濃厚學生學習科學的興趣

科學學科中蘊涵著豐富的自然科學知識，是一門很吸引學生的學科，而實驗更能激發學生表現自我、認識自然的興趣和求知欲.而實驗興趣是認識興趣中最重要的一種.如果某一知識是學生通過自身探究而獲得的，那將在學生的記憶中會形成一定的穩定性和持久性.而探究性實驗正是引領學生自己去探索的一種過程，它可以使學生形成學習科學的持久興趣，同時又可激發學生的求知欲.

（3）挑戰學生的智力、挖掘學生的潛能，開拓學生的發散思維空間，開發學生的創造力

利用探究來解決問題，對學生來說不會有現成的答案，不會像到因特網上去搜索一個已有的內容那么簡單，它需要學生在對問題有一定認知的基礎上結合自己已有的知識和技能，通過閱讀、瀏覽書籍、報刊等去借鑒一些知識和方法，并提煉出合理的實驗操作方案，在這種主動探究的環境中學生的智力將得到進一步的挑戰，學生內在的潛力將得到更好的挖掘.對方案的設計，并不追求唯一，提倡多角度審視問題和解決問題，既開拓學生的發散思維空間，又開發學生的創造力.

二、引領學生進行科學探究實驗，培養學生的探索意識

1.創設問題情境，引導學生提出問題

探究性實驗是圍繞問題展開的，提出問題也是學生的能力之一.但在實際的教學中，學生很難根據教師的教學計劃提出相應的問題.教師倘若直接把問題交給學生，這樣就失去了培養學生分析情境、提出問題的能力.解決這個問題的一種有效途徑就是教師給學生創設情境，引發學生自己去提出問題.創設情境的手段可以有多種形式，譬如，用一段文字和報道，用一個故事，用圖片配旁白，也可以用一個小實驗，還可以用一段電視場景等.但必須要注意不能偏離問題的中心，問題的設置應該有利于學生發現主要問題.例如為了引出壓力產生的效果與什么因素有關，教師可以用圖片的形式展示：一對父子，在沙灘上走過，留下深淺不一的腳印，以此來引出壓力產生的效果這個問題.

2.留給學生思維的空間，讓學生大膽地猜想和假設

（1）猜想和假設的目的和作用

猜想和假設的目的是針對所提出的問題據已有的科學知識、經驗，通過思考作出猜想和假設；收集相關信息，將已有的科學知識和問題相關聯，嘗試提出可檢驗的猜想和假設.人類對自然的發現大多是從猜想開始的，敢猜想的學生才有可能成為將來自然界的探索者和發現者.猜想和假設是人們從求知到獲得新知的一個重要途徑.魏格納從發現非洲板塊和美洲板塊的邊緣相吻合的情況下，再拼湊了七大洲，提出了大陸漂移學說；人類對宇宙的認識同樣是從猜想和假設開始的，從開始的地心說，到日心說，再到總星系的提出.猜想與假說是科學研究問題的核心環節，它決定科學探究的方向，同時又是學生認識事物現象的自我判斷.

（2）引導學生大膽、主動、理性地猜想和假設

在教學中可根據具體的內容，采用多種方式，鼓勵每位學生大膽、主動說出自己的想法.固然學生的猜想難免會存在一定的局限或偏頗，甚至有時還可能是毫無根據的胡亂猜測.例如，關于影響壓力產生的效果的因素，學生的猜測可能只有質量和受力面積，卻沒有壓力的大小，或者既有壓力的大小又有質量和受力面積，作為教師首先要肯定學生開拓的視野，然后要引導學生去做或分析，在斜面上或在墻上的壓力產生的效果實驗，最后讓學生自己分析自己的猜想哪些是合理的，哪些是不合理的.

在學生提出猜想與假設的同時，教師不要局限于有限的猜想與假設，可以多問幾個學生還有其他的猜想與假設嗎？當學生的思維受限于現有的能力和知識時，教師要幫助學生打破框架，給學生提供一些背景知識，或為學生舉一些類似的例子，例如在研究串并聯電路中電流的關系時，由于電流是一個非常抽象的科學量，學生很難作出推測，此時教師可以給學生舉河流中支流和干流的流量關系等類似的自然現象的例子，以促使學生提出猜想與假設.另外教師還可以給學生講一些提出猜想與假設的思維方法和切入點，讓學生學會猜想與假設.

在提出猜想與假設時，既要鼓勵學生大膽的猜想與假設，又要提醒學生不能胡亂地、毫無根據地猜想與假設.

3.求同存異，讓學生自己設計實驗方案

設計實驗方案是探究性實驗重要的環節，方案的設計一定要根據學生的知識面和技能、實驗方案設計的難度來決定學生和教師在方案設計中所起的作用.

對于難度較低的實驗，教師可以大膽地讓學生自己去設計，教師可以充當旁觀者的角色，學生中即使出現一些問題，也應該將它交給學生自己討論去解決，教師不必越俎代庖，譬如影響壓力產生的效果與受力面積有關的實驗方案的設計.

對于有一定難度的，學生一般較難自己獨立完成的，教師可以融入到學生中，起領頭雁的作用.譬如關于呼吸作用是否有二氧化碳生成的研究.學生知道如何去檢驗二氧化碳的生成，但對如何得到足量的二氧化碳保證實驗的成功，如何控制整個實驗與外界切斷聯系，從而保證實驗的成功，并得出正確的結論等問題，他們的考慮難免會有所欠缺，這時教師一要提醒學生反復思考實驗是否還需要有什么改進和補充，二要在學生容易忽視的地方提出疑問，而后與學生一起探討解決.

對于難度較大的，學生一般無法完成的，教師就需要給學生提供相應的背景知識甚至充當給予者的角色.譬如關于研究土壤中是否有有機物的實驗方案設計，教師首先可以將有機物的一些性質通過幻燈片介紹給學生，這樣學生在初步了解了有機物的簡單性質后，他們的設計才會有明確的方向和目的.

在方案設計過程中，教師要本著鼓勵加表揚的原則，使學生始終有積極參與的熱情，能夠體會到成功的喜悅.對于方案不必要追求唯一，不局限于唯一，不滿足于唯一，并且要提倡多問幾個有沒有別的方案，有沒有更好的？有沒有更具備實際操作性的等等.這樣可以培養學生的發散思維能力，同時也可以培養學生思維的嚴密性.例如，關于如何區別清水和濃鹽水的方案的設計.讓學生在思考后公布自己的方案，學生給出的方案是豐富多樣的，如：①用嘴嘗味道；②測密度（相同體積比質量；相同質量比體積）；③蒸發結晶；④加溶質，比較相同體積的清水和鹽水哪個溶解更多；⑤測導電能力的大小；⑥利用植物的葉子在清水中吸水和在濃鹽水中失水來辨別；⑦利用雞蛋在兩種溶液中的沉浮情況來判斷；⑧通過魚在里面生活時間的長短來判斷；⑨將兩種液體放在冰箱里結冰，觀察哪種液體先結冰；⑩用壓強計測相同深度兩種液體內的壓強等等.在有很多種方案的前提下，教師可以讓學生就每一種方案的優劣進行評價，讓學生自己選擇科學合理的方案.

4.提倡合作，做好服務，為學生的實驗成功保駕護航

現在初中科學實驗的完成都是以小組為單位的，在實驗過程中要提倡小組成員之間要協調、合作.小組中能力強的成員要對能力相對較弱的成員提供幫助，達到共同進步和提高.

在學生自己完成實驗方案時，教師要給予周到的服務，不僅包括儀器的配齊，藥品的供給，而且要給予一些實驗技巧、技能上的指導，還必須做好處理一些實驗偶發事件的準備等等.譬如，在學生探究土壤中是否存在無機鹽的實驗中，學生由于缺乏經驗，往往會將渾濁的泥漿水倒入過濾，而由于黏土的保水性能好，滲水性能差，整個實驗會因此耽誤很長時間，因此教師要在實驗前，將這些注意事項告訴學生，等到土壤浸出液中的固體物質沉淀后再過濾，這樣可以節省很多時間.

5.創設平臺，讓學生交流探討實驗結果

對實驗結果和現象的分析是必不可少的環節，分析實驗結果和現象并得出結論，是實驗的一個重要目的.從學生的發展需要來說，如果能讓學生自己總結規律，得出概念，無疑是一種最佳的選擇.教師不要急于得出結論，如果教師能夠給學生一定的思考時間，然后讓學生各抒己見，展示自己的實驗成果，發表看法，彼此討論交流，將使學生的探究能力和主體作用得到充分的體現.教師應該在此過程中起啟發引導的作用.例如在完成了伽利略的斜面小車在不同的表面滑行的距離不同的實驗后，教師可以把得出結論的責任交給學生，也可以先引導學生分析不同表面滑行的距離不同的原因，并得出結論，然后讓學生思考如果地面非常非常的光滑，光滑到沒有一點點摩擦力，那么小車將會如何？此時學生的思維之門就會被打開，學生自己得出結論也就不難了.

實際上即使學生得出錯誤的結論也不是什么壞事，真理是愈辨愈明的，通過相互討論辨析，讓學生知道哪些結論是錯的，哪些結論是對的，更有利于學生從理性的角度去掌握知識.

學生將來需要的不僅僅是知識，而是能夠及時捕捉發生在自己身邊的事物和現象，去進行分析、研究的能力.在探究性實驗教學中，進行價值本位的轉移，強調和突出學生探究新知的經歷和獲得新知的體驗，實現結果和過程并重，目的就是為了培養學生的探究意識，培養學生的學習興趣，培養學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的創新欲望和創新能力.