實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效探究的五個(gè)環(huán)節(jié)

徐石鋒

《科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》提出:科學(xué)課程將通過科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式,讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)的過程和方法,發(fā)展初步的科學(xué)探究能力。必須讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程,學(xué)會(huì)一定的科學(xué)思維方法,以解決自身學(xué)習(xí)、生活、工作和社會(huì)決策中遇到的問題。通過探究活動(dòng),為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ),為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供支撐。為此,在科學(xué)課程教學(xué)中,積極開展富有針對性的、豐富的、高效的探究活動(dòng)是提高學(xué)生探究能力的重要手段。

有效的探究活動(dòng)必須是以學(xué)生為本,以“學(xué)生活動(dòng)和問題探究”為中心,引導(dǎo)學(xué)生自主探究新知,弘揚(yáng)學(xué)生人格主動(dòng)精神,挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能,能突出地實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè),促進(jìn)學(xué)生個(gè)性全面發(fā)展。在新課程理念的引導(dǎo)下,如何在教學(xué)中科學(xué)嘗試設(shè)計(jì)多種多樣的探究活動(dòng),合理開展探究性學(xué)習(xí),從而達(dá)到有效探究,自主建構(gòu)的目的是每位科學(xué)教師在教學(xué)活動(dòng)中亟待解決的重要問題。

一、有效探究的前提:明確探究任務(wù)和目標(biāo)

科學(xué)探究的主要目標(biāo)是使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)探究的思想,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究所需要的能力,增進(jìn)對科學(xué)探究方法與過程的理解。探究活動(dòng)的主要目的是為了通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和討論,深入了解問題產(chǎn)生的原因和解釋科學(xué)中的一些現(xiàn)象。一些學(xué)生能自主解決的淺顯問題,是不需要組織全班同學(xué)積極的進(jìn)行探究實(shí)踐活動(dòng)的。為此,在科學(xué)教學(xué)中,如果教師缺乏教學(xué)目的性和針對性,一味濫用探究活動(dòng),營造表面的“熱熱鬧鬧”的學(xué)習(xí)氣氛,只能“越探越亂”。如“研究凸透鏡成像特點(diǎn)”時(shí),如果不明確探究的任務(wù)就很容易出現(xiàn)這種情況。

要組織學(xué)生進(jìn)行有效的自主探究學(xué)習(xí),就是要教師通過文字、語言幫助學(xué)生明確每一項(xiàng)探究活動(dòng)的任務(wù),讓學(xué)生把握探究的目標(biāo);設(shè)置探究問題時(shí)要具體,不宜過大,過空,要從學(xué)生實(shí)際出發(fā),根據(jù)教材內(nèi)容,聯(lián)系生活事件,進(jìn)行問題設(shè)置,同時(shí),問題主次要分明,主線要明了,要讓大部分學(xué)生經(jīng)過努力都能品嘗到探究的成果。應(yīng)用的器材也不宜過多,操作要較簡便,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和變化過程應(yīng)明顯。如“探究影響蒸發(fā)快慢的因素”時(shí)明確每一項(xiàng)探究活動(dòng)的任務(wù),特別是溫度對蒸發(fā)快慢影響時(shí),不要使用酒精燈,只要用手捂熱玻璃就可以了。

二、有效探究的基礎(chǔ):創(chuàng)設(shè)合理有效的教學(xué)情境

蘇霍姆林斯基說:“在人的心靈深處,都有一種根深蒂固的需要,這就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者,而在兒童的精神世界中這種需要特別強(qiáng)烈。” 學(xué)生對科學(xué)的興趣是學(xué)習(xí)科學(xué)最直接和持久的內(nèi)部動(dòng)力,對學(xué)生今后的發(fā)展至關(guān)重要。為此,在科學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的選擇和組織上,[JP3]應(yīng)從學(xué)生的實(shí)際出發(fā),注重創(chuàng)設(shè)合理的學(xué)習(xí)科學(xué)的情境,激發(fā)好奇心與求知欲,使學(xué)生在探究過程中體驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)的樂趣。[JP]

針對不同課題和內(nèi)容,教師要選擇適當(dāng)?shù)姆椒?如實(shí)驗(yàn)演示、小故事、錄像、掛圖等生動(dòng)地再現(xiàn)與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的自然科學(xué)現(xiàn)象、事實(shí),簡明扼要地引入課題,使學(xué)生獲得充分的感性知識(shí),激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣,為下面的探究學(xué)習(xí)營造良好的氛圍。如在教學(xué)聲音的產(chǎn)生和傳播一課時(shí),可以找兩個(gè)易拉罐,把膠塞切成與罐口形狀一樣且略大一些,以能塞緊罐口為宜,在膠塞下分別系一個(gè)玩具鈴,再塞到罐口上,此時(shí)搖動(dòng)鈴,能發(fā)出悅耳的聲音。學(xué)生在自己動(dòng)手制作學(xué)具的過程中,產(chǎn)生了學(xué)習(xí)興趣。又如在浮力實(shí)驗(yàn)時(shí),可以先導(dǎo)入成語“刻舟求劍”的故事,接著,引導(dǎo)學(xué)生思考:為什么舟那么大,那么重還可以浮在水面上呢?從而使學(xué)生投入情景之中,產(chǎn)生探究其科學(xué)原理的心理動(dòng)力。

三、有效探究的關(guān)鍵:科學(xué)設(shè)置探究活動(dòng)

有效探究活動(dòng)的基本模式是:發(fā)現(xiàn)問題┅ぉお提出問題──確定解決問題的方案──收集資料(實(shí)驗(yàn)操作)──分析資料(或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象數(shù)據(jù))──形成科學(xué)結(jié)論──交流討論──提出新的問題。有效探究活動(dòng)注重問題的發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決的過程,啟發(fā)學(xué)生對新知識(shí)、新方法的發(fā)現(xiàn)和探究,使學(xué)生親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)研究科學(xué)的過程和方法,從而有效提高學(xué)生的科學(xué)動(dòng)手能力和思維能力。如在探究金屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,教師就有針對性地提出了三個(gè)引導(dǎo)性問題:①硫酸銅溶液中的溶劑是什么,會(huì)不會(huì)參與反應(yīng)?②生成物會(huì)不會(huì)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)?③請同學(xué)回憶金屬鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象和方程式。

有效探究活動(dòng)還應(yīng)注意三點(diǎn),一是目標(biāo)確立要適度;二是目標(biāo)實(shí)施有梯度;三是目標(biāo)完成有效度。而科學(xué)的設(shè)置探究活動(dòng),“讓學(xué)生通過手腦并用的探究活動(dòng),體驗(yàn)探究過程的曲折和樂趣,學(xué)習(xí)科學(xué)方法,發(fā)展科學(xué)探究所需要的能力并增進(jìn)對科學(xué)探究的理解”,能確保探究活動(dòng)的有效性。

四、有效探究的提升:開放實(shí)驗(yàn),促進(jìn)有效建構(gòu)

科學(xué)的核心是探究,科學(xué)課程應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)這兩者的結(jié)合,突出科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式。應(yīng)給學(xué)生提供充分的科學(xué)探究機(jī)會(huì),讓學(xué)生通過手腦并用的探究活動(dòng),體驗(yàn)探究過程的曲折和樂趣,學(xué)習(xí)科學(xué)方法,發(fā)展科學(xué)探究所需要的能力并增進(jìn)對科學(xué)探究的理解。在科學(xué)課程中,許多自然事物的本質(zhì)屬性要通過實(shí)驗(yàn)才能揭示。所以對于實(shí)驗(yàn)的宏觀現(xiàn)象,對于實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的變化,要善于分析,要透過現(xiàn)象看到本質(zhì);通過數(shù)據(jù)的變化來抽象出概念或規(guī)則,所以探究實(shí)驗(yàn)的過程,往往就是獲得知識(shí)的過程。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,課堂演示實(shí)驗(yàn)一般以教師為主體,學(xué)生僅僅是旁觀者,沒有直接參與,不利于其創(chuàng)新能力的培養(yǎng),也不利于學(xué)生自主建構(gòu)。而在探究型課堂中,學(xué)生的主體地位應(yīng)得到充分體現(xiàn);教師應(yīng)成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者,積極引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手,通過開放的實(shí)驗(yàn),在幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上,允許學(xué)生用不同的器材、不同的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的主體作用,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展,通過自主動(dòng)手探究促進(jìn)自我有效建構(gòu)。

在實(shí)際教學(xué)過程中,可以將教學(xué)中的部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精心分類,將現(xiàn)有教學(xué)素材進(jìn)行重組,凡是那些操作不過于繁瑣、裝置不過于復(fù)雜、安全性比較大的演示實(shí)驗(yàn),只要實(shí)驗(yàn)條件允許,均可設(shè)計(jì)成探究性的學(xué)生實(shí)驗(yàn),比如,“空氣中氧氣含量的測定”、“二氧化錳催化過氧化氫溶液的分解”、“二氧化碳的性質(zhì)”、“碘和高錳酸鉀的溶解性”、“洗滌劑的乳化作用”、“指示劑與酸堿溶液的反應(yīng)”等。通過這樣的改進(jìn),讓學(xué)生更直接地面對實(shí)驗(yàn)事實(shí),更清晰地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,往往學(xué)生親自動(dòng)手得出的結(jié)論,會(huì)比教師演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)論更具有說服力,同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生基本操作能力的訓(xùn)練,培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力,提高了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。這樣,不僅給學(xué)生主動(dòng)探究、自主學(xué)習(xí)的空間,還讓學(xué)生通過自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),體驗(yàn)到自然科學(xué)變化中新物質(zhì)的生成,伴隨其中的是物體形、色、態(tài)、味的變化,同時(shí)又有氣體生成和沉淀析出,或是光、電、熱現(xiàn)象產(chǎn)生。

五、有效探究的完善:分組探究、積極評價(jià)

探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要方法,也是促進(jìn)學(xué)生自我建構(gòu)的重要組成內(nèi)容之一。《新課標(biāo)》要求,通過科學(xué)的學(xué)習(xí),逐步培養(yǎng)學(xué)生敢于依據(jù)客觀事實(shí)提出自己的見解,能聽取與分析不同的意見,并能夠根據(jù)科學(xué)事實(shí)修正自己的觀點(diǎn),初步養(yǎng)成善于與人交流、分享與協(xié)作的習(xí)慣,形成尊重別人勞動(dòng)成果的意識(shí)。而小組則是學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)的基本單位,合理分組有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀,使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)以及科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系,促成積極的探索學(xué)習(xí)精神,形成保護(hù)自然的意識(shí)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)及社會(huì)責(zé)任感。教師在分組時(shí),要充分了解學(xué)生,要使每一個(gè)小組中好、中、差學(xué)生搭配,不同小組內(nèi)大致平衡,即組內(nèi)異質(zhì),組間同質(zhì)。通過這樣優(yōu)化的小組組合,既有利于小組內(nèi)學(xué)生之間的互相幫助,開展小組活動(dòng),又有利于小組間展開公平合理的競賽。

科學(xué)課程為學(xué)生養(yǎng)成健康的生活方式,合理地解決個(gè)人生活、工作和社會(huì)決策中所遇到的問題,為終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。在優(yōu)化小組組成及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,在探究活動(dòng)的實(shí)施中,我們還要注意成員的合理分工,培養(yǎng)學(xué)生合作探究的精神,讓每個(gè)成員都有事做。合理的分組有利于學(xué)生和學(xué)生之間積極交流,交流彼此之間的探究方法和探究結(jié)果,在交流的同時(shí),可以對彼此的方法差異和優(yōu)劣,從而豐富自己的探究方法,完善自身的探究結(jié)果。

在科學(xué)探究性的課堂中,要?jiǎng)?chuàng)設(shè)安全、輕松的心理環(huán)境,要注重關(guān)注每一位學(xué)生的成長。善于發(fā)現(xiàn)每一個(gè)學(xué)生的閃光點(diǎn),鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑,接納學(xué)生的不同見解,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深刻反思和大膽創(chuàng)新。在了解學(xué)生合作探究活動(dòng)成果后,多作鼓勵(lì)性評價(jià),使學(xué)生感到教師對他的承認(rèn)和尊重,在課堂上獲得一種心理上的自由。在這種寬松、民主、和諧的教學(xué)環(huán)境中才能點(diǎn)燃起學(xué)生創(chuàng)新思維的火花。

總之,科學(xué)課程將通過科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式,以科學(xué)教材中的“活動(dòng)與探究”為載體,積極引導(dǎo)學(xué)生開展自主性實(shí)驗(yàn)活動(dòng),這樣,學(xué)生在親身經(jīng)歷的過程中才能體會(huì)到知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展過程,在親手操作的過程中才能培養(yǎng)出嫻熟的實(shí)驗(yàn)技能,在小組合作中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神,在獨(dú)立思考中提高分析歸納問題的能力。通過學(xué)生的自主探究、合作探究,促進(jìn)學(xué)學(xué)生對科學(xué)知識(shí)進(jìn)行自我建構(gòu),促進(jìn)高效學(xué)習(xí)。