摭談科學探究中“度”的把握

摘要： 提高科學課程探究學習的效益必須建立在有效教學的基礎上，把握好精度、寬度和效度等幾個“度”。本文從掌握好“精度”是開展探究性學習的關鍵和切實提高“效度”是開展探究性學習的核心等方面闡述了如何提高科學課程探究學習的實效性。

關鍵詞： 科學課程 探究學習 精度 效度

一、問題緣起

科學課程標準明確提出：將科學探究作為課程改革的突破口，將激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)新意識，促使學生積極主動地學習，使獲得科學知識和技能的過程也成為理解科學、進行科學探究、聯(lián)系社會生活實際和形成科學價值觀的過程。因此，實施科學課程探究性學習不僅僅是轉(zhuǎn)變學習方式，而且是通過轉(zhuǎn)變學習方式以促進每一個學生的全面發(fā)展。我們認為要提高學生探究學習的質(zhì)量就必須建立在真實的基礎上，教師體現(xiàn)“用教材教”的理念，靈活地把握教材，從學生的實際和教學資源的實際出發(fā)，優(yōu)化自主探究的程序，把握好精度和效度等幾個“度”，發(fā)揮探究學習的真正作用，讓探究學習煥發(fā)出絢麗的光彩。

二、掌握好“精度”是開展探究性學習的關鍵

開展探究性學習到底要達到怎樣的“精度”，這是教師在活動前認真?zhèn)湔n的重點之一。所謂“精度”，就是在科學教學中開展探究性學習對學生提出的要求的高低，即學生在研究內(nèi)容的層次上、研究的方法上、期待值上要求達到的程度。總體來講，“精度”很高，就可能偏離學科教育規(guī)律，而“精度”很低，則可能背離探究性學習的精神實質(zhì)。因此，探究性學習“精度”的掌握必須考慮以下幾個因素：

（一）探究性學習不同于科學研究。

探究性學習是基礎性教育的組成部分，是一種課程形態(tài)，是一種學習方式，是一種教學理念。它的目的是使學生養(yǎng)成探究性學習的習慣和作風，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，提高其綜合素質(zhì)。它不同于科學研究，因此要避免學術化及神秘傾向。例如在《大氣壓的存在》這節(jié)課中，大氣壓隨著高度的增加而減小的知識，通常是基于學生對于大氣隨著高度的增加而越稀薄來說明的，學生不容易理解。筆者設計了一個實驗，要求學生回家去探究。

如圖所示：

1.所需的材料來自日常生活。

2.操作過程：取完好的飲料瓶，在瓶蓋打一個孔，插入軟吸管，用膠水完全封閉連接處，且使管子水平。輕按一下飲料瓶，使管子吸入一小段水柱后，標明水柱位置A。然后用干燥毛巾包住飲料瓶，把裝置從一樓拿到二樓（從地面拿到桌子上），會發(fā)現(xiàn)水柱從A處移到B處。這就說明了裝置從低處向高處移動時，外界大氣壓減小，使水柱向外移。

3.通過該實驗探究，學生直觀地了解到大氣壓隨高度的增加而減小的知識，體驗到了探究的樂趣，明白了生活中到處充滿科學知識，養(yǎng)成了探究性學習的習慣和作風。

（二）探究性學習的主體是不同年齡、不同知識結構層次的學生。

開展探究性學習，要充分考慮到學生的年齡特點和學生的認知發(fā)展水平，針對學生的層次差異和類型區(qū)別，在目標定位上、內(nèi)容選擇上、方法指導上有所側(cè)重。如果不切實際地以成人、專家型的價值定位提出過高的“精度”，反而會扼殺學生的個性，達不到教學目的。目前突出的問題是過分注重讓學生經(jīng)歷探究的全過程。有的教師甚至認為只有經(jīng)歷整個探究過程才是真正的探究學習，對學生要求過高，導致學生喪失探究的興趣，使探究的質(zhì)量降低。這就要求教師靈活把握探究整體與部分的關系。一般來說，探究學習可以分為兩類，一類是完全探究學習，一類是部分探究學習。這兩類探究學習沒有所謂的孰好孰壞的區(qū)別，在教學中教師要根據(jù)教學的目標靈活選擇探究學習的形式。

1.體驗探究的全過程

完全探究學習是學生在教師的指導下，經(jīng)過較長時間所做的研究活動，包括了探究的全部環(huán)節(jié)。比如在“汽車方向盤的研究”教學中，學生在教師指導下，經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題——大膽假設——實驗驗證——形成結論——表達交流的探究全過程。有的完全探究學習所涉及的環(huán)節(jié)更多，在交流了探究結果之后，又會發(fā)現(xiàn)新的證據(jù)，就需要補充或重新進行處理等。如學生通過實驗知道了力作用在輪上可以省力，匯報后有學生提出：“力作用在軸上會怎樣呢?”那么這又是一個探究活動的開始。

2.側(cè)重探究某一環(huán)節(jié)

它的探究活動只由探究的某些環(huán)節(jié)組成，例如探究“種子里面有什么”，教師可以不刻意地追求認知方面的目標，而是側(cè)重于科學的預測——如果把種子種到地里會怎樣?猜想一下種子里面究竟有什么可以使它長大?猜一猜胚中哪些地方發(fā)芽，哪些地方生根?猜一猜其它植物的種子里面有沒有種皮和胚?猜測一下種子里除了生根、發(fā)芽的地方以外，其它地方有什么作用?想一想種子發(fā)芽大概需要多少水?這些科學猜想的過程，貫穿了整節(jié)課的教學，取得了較好的效果。

因此，教師應該根據(jù)教材和學生的實際情況，由易到難地選擇探究學習的形式，使全體學生最大限度地參與探究活動，培養(yǎng)他們探究的能力。學生通過探究，對某個問題能夠自圓其說，成就感和滿足感就會激勵學生繼續(xù)進行新的探究。

（三）充分考慮本地、本校相關教學資源的存量。

探究性學習強調(diào)要結合學生生活和社會生活的實際選擇研究專題，同時要充分利用本校本地的各種教育資源，如當?shù)氐墓さV企業(yè)、環(huán)保問題、水資源等。把這些資源與本校教學相結合，讓學生走進生活、走進社會、發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題。

三、切實提高“效度”是開展探究性學習的核心

所謂“效度”指的是探究學習本身的有效性，即探究學習過程能否有效地探究出或反映出所要探究的內(nèi)容，在多大程度上探究出了它要探究的東西，并使獲得科學知識和技能的過程也成為理解科學、進行科學探究、聯(lián)系社會生活實際和形成科學價值觀的過程。它主要通過探究結果與理論假設相比較來檢驗。

目前突出的問題是學生盲目探究，缺乏探究方法。在學生的探究過程中，由于教師指導不到位，或缺乏恒心和耐心，沒有對學生的探究進行跟蹤指導，使學生對探究的方法和步驟還不太明確，使學生浪費了許多精力和時間，也使一些學生喪失探究的興趣。因此我們應充分挖掘和利用新教材中科學探究的素材，處理好科學探究課堂中“教”和“學”的辯證關系，促使學生思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

（一）知識結構與認知結構的統(tǒng)一。

知識結構是知識本身的邏輯體系，化學知識結構是以最基本的原理和方法為出發(fā)點，邏輯地組織起來的，是學習者認識的客體。認知結構是個人化的，是學習者將學科知識結構在頭腦中內(nèi)化和重組的產(chǎn)物，也即學習者頭腦里的知識結構。探究式教學就是教師引導學生主動參與知識的探究，把課本中的知識內(nèi)化。比如教學“單質(zhì)”、“化合物”等概念時，可以改變傳統(tǒng)的直接講授概念的方法，先寫出四組物質(zhì)：①Fe、Cu、H₂、C₆₀；②MgO、CO₂、P₂O₅、H₂O₂；③KMnO₄、NH₄HCO₃、CaCO₃；④NaCl、CaCl₂。讓學生觀察各組物質(zhì)的元素組成、種類，然后提出問題：（1）①與②③④有何區(qū)別?（2）②③和④有何區(qū)別?（3）②和③有何區(qū)別?學生通過主動觀察發(fā)現(xiàn)：①中每種物質(zhì)只含一種元素，②③④中不止一種元素；②③中都含氧元素，④中沒有氧元素；②中只有兩種元素，③中不止兩種元素。通過這樣的主動探究、分析歸納，學生能將單質(zhì)、化合物，含氧化合物和氧化物概念的本質(zhì)銘記于心，從而完善了學生的認知結構，培養(yǎng)了探究知識的能力。

（二）獲取知識與學會學習的統(tǒng)一。

所謂學會學習，就是獨立自主地獲取知識的能力。它至少包括三個內(nèi)容，即學會質(zhì)疑、學會思維和學會享受學習。這就要求教師在教學中不僅僅充當知識的傳授者，更重要的是成為學生學會學習的引導者、協(xié)作者。

例：探究氫氧化鈉的化學性質(zhì)。

1.提出問題:氫氧化鈉溶液能否與二氧化碳反應?

2.事實材料：

（1）CO₂＋Ca（OH）₂=CaCO₃↓＋H₂O

（2）碳酸鈉能溶于水，且能與鹽酸反應：

Na₂CO₃＋2HCl=2NaCl＋H₂O＋CO₂↑

（3）二氧化碳能溶于水且能與水反應。

3.（教師類比引導）提出假設：二氧化碳能與氫氧化鈣溶液反應生成碳酸鈣和水，可推測氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水。

4.（學生討論）設計實驗方案：

方案一：將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液后，取所得溶液滴加稀鹽酸，觀察是否有氣泡產(chǎn)生。

方案二：在塑料瓶內(nèi)注入氫氧化鈉溶液，通入二氧化碳后蓋緊瓶塞振蕩，觀察到塑料瓶變癟。（進一步引導：二氧化碳通入溶液后塑料瓶變癟，一定是由于與氫氧化鈉反應嗎?學生討論思考后重新設計方案二:用兩只相同塑料瓶，分別注入等量的水和氫氧化鈉溶液，通入二氧化碳后蓋緊瓶塞振蕩，觀察塑料瓶變癟程度。）

5.實驗現(xiàn)象：方案一實驗中有氣泡產(chǎn)生；方案二注入氫氧化鈉溶液的塑料瓶變癟程度較大。

6.結論：假設成立，二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應。二氧化碳與氫氧化鈉的反應為：CO₂＋2NaOH=Na₂CO₃＋H₂O。

通過實驗探究，學生掌握了氫氧化鈉的化學性質(zhì)，習得了比較、合作的方法，發(fā)展了創(chuàng)新思維，感受到了探究過程的樂趣。

（三）實驗引導與啟迪思維的統(tǒng)一。

實驗引導與啟迪思維的統(tǒng)一，指的是教師必須組織和運用好各種化學實驗，充分發(fā)揮實驗在培養(yǎng)學生思維能力過程中的獨特作用。例如：為什么硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液、碳酸鈣和稀鹽酸混合前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等?（啟迪學生想到化學反應前后原子的種類、數(shù)目不改變）為什么食用油不溶于水而溶于汽油?（啟迪學生思考同一物質(zhì)在不同溶劑中溶解性不同）為什么相同條件下鎂、鋅、銅與酸反應的劇烈程度不同?（啟迪學生得出金屬單質(zhì)的活動性）總之，引導學生從觀察物質(zhì)的性質(zhì)和變化的宏觀現(xiàn)象入手進行科學思維，有助于掌握物質(zhì)的本質(zhì)屬性和變化規(guī)律，同時獲得用實驗探究科學知識的方法。

例：探究鐵生銹的原因。

1.提出問題。

日常生活中，我們經(jīng)常接觸到一些鐵制品，這些鐵制品在使用后不久就會生銹。鐵制為什么會生銹呢?

2.作出假設。

學生進行大膽想象和推測，發(fā)表自己的見解，作出如下假設：①與空氣接觸，跟空氣中的氧氣發(fā)生化學反應；②與水蒸氣接觸，跟水發(fā)生化學反應；③與空氣和水共同接觸，跟空氣中的氧氣和水同時發(fā)生反應。

3.實驗探究。

①取一支試管，用酒精燈烘干，向里面放一根鐵釘，然后用橡皮塞塞緊管口，使鐵釘只與干燥的空氣接觸；

②取一支試管，向其中放入一根鐵釘，注入剛煮沸騰的蒸餾水至浸沒鐵釘，然后在水面上注入一層植物油，使鐵釘只與水接觸；

③取一支試管，向其中放入一根鐵釘，然后注入蒸餾水，不要浸沒鐵釘，使鐵釘同時與空氣和水接觸。

通過實驗觀察發(fā)現(xiàn)，實驗①、②中鐵釘都未生銹，而實驗③中鐵釘卻生了銹。

得出結論：常溫下，鐵在干燥的空氣中或隔離空氣只與水接觸的情況下均不生銹，而當鐵同時與空氣和水接觸時才會生銹。

討論交流：從鐵在潮濕的空氣中生銹（主要成分是Fe₂O₃）及鐵絲在純氧中燃燒生成的實驗來看，討論與交流反應條件對化學反應結果的影響。

4.根據(jù)鐵生銹的原因，提出防止鐵生銹的一些措施。

探究活動使學生從“吸收—儲存—再現(xiàn)”的學習過程中解放出來，轉(zhuǎn)向“探索—轉(zhuǎn)化—創(chuàng)新”的學習過程。教師作為探究學習的參與者、合作者，學生變“聽中學”為“做中學”。在活動中學生的參與意識、合作精神、實驗操作技能、探究能力、分析問題的思路、知識的理解和認知水平及交流技能等得以全面而充分地展現(xiàn)。

總之，教師在學生探究學習中要多想辦法，立足于能有效解決現(xiàn)在課堂中探究學習的一些問題，比如正確處理科學探究學習中“教”和“學”的關系，適度把握“教”、“學”、“究”的度，提高學生探究學習的質(zhì)量，使學生得以經(jīng)歷科學家的探究活動，體驗到科學家如何困惑于問題、如何假設問題的“解”、考慮從哪些途徑去解決問題，使整個課堂精彩紛呈。學生在有效的科學探究中獲取知識，發(fā)展思維，培養(yǎng)能力，從而漸漸養(yǎng)成探究的態(tài)度和智慧的品質(zhì)，這將是一種不可量化的“長效”、一種難以言說的“回報”，我們耗費的時間和精力就是值得付出的代價。

參考文獻：

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