淺談科學探究內(nèi)容的構(gòu)建和實施策略

李任儀

【摘要】 《義務教育化學課程標準》明確指出“新的化學課程倡導從學生和社會發(fā)展的需要出發(fā)，發(fā)揮學科自身的優(yōu)勢，將科學探究作為課程改革的突破口”，“倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式”，通過開展探究性實驗，讓學生在實驗的探索過程中，發(fā)現(xiàn)并掌握新知識，學會科學探究的方法，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。科學探究是一種重要的學習方式，也是義務教育階段化學課程的重要內(nèi)容，對發(fā)展學生的科學素養(yǎng)具有不可替代的作用。

【關(guān)鍵詞】 科學探究 構(gòu)建 實施 策略

【中圖分類號】 G633.8 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2014）01-017-02

《義務教育化學課程標準》（以下簡稱《課標》）明確指出“新的化學課程倡導從學生和社會發(fā)展的需要出發(fā)，發(fā)揮學科自身的優(yōu)勢，將科學探究作為課程改革的突破口”，“倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式”，通過開展探究性實驗，讓學生在實驗的探索過程中，發(fā)現(xiàn)并掌握新知識，學會科學探究的方法，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

一、明確科學探究的方法與過程

一個完整的實驗探究活動，其過程要素及目標可概括為：

例如，在學習“質(zhì)量守恒定律”課題時，可開展“實驗探究化學反應中的質(zhì)量關(guān)系”的活動，其基本過程與方法如下：

1. 提出問題：反應前后，反應物的質(zhì)量總和與生成物的質(zhì)量總和存在什么樣的關(guān)系？

2. 猜想與假設：存在三種可能，即

（1）反應物質(zhì)量總和>生成物質(zhì)量總和

（2）反應物質(zhì)量總和<生成物質(zhì)量總和

（3）反應物質(zhì)量總和=生成物質(zhì)量總和

3. 制定計劃：在小組討論的基礎上，在教師的指導下，選定“白磷燃燒”和“鐵釘跟硫酸銅反應”作為探究對象，并擬訂實驗方案。

4. 進行實驗：老師審定實驗方案后，按設計方案進行實驗。

5. 收集證據(jù)：（1）觀察錐形瓶內(nèi)白磷燃燒的現(xiàn)象；（2）觀察天平是否保持平衡；（3）觀察鐵釘浸入硫酸銅溶液后的溶液顏色變化；（4）待溶液顏色不再改變時，稱量，觀察天平是否保持平衡。

6. 結(jié)論與解釋：（1）反應前后，反應物質(zhì)量總和=生成物質(zhì)量總和；（2）化學反應的實質(zhì)就是參加反應的各物質(zhì)（反應物）的原子，重新組合而生成其他物質(zhì)（生成物）的過程。在化學反應中，反應前后原子的種類沒有改變，原子數(shù)目沒有增減，原子的質(zhì)量也沒有改變。

7. 反思與評價：（1）在實驗過程中，本組成員的實驗操作還存在哪些不足？（2）這兩個實驗還可作哪些改進？（3）能否設計其它的實驗來驗證猜想是否正確？

8. 表達與交流：由各小組長向全班同學匯報實驗結(jié)論并解釋之。必須指出的是，以上實驗的8個過程要素也并非一成不變的，探究活動中包含的探究要素可多可少，要依具體情況而定；探究活動中各要素的呈現(xiàn)順序也是可以變換的，如“進行實驗”既可以作為收集證據(jù)的途徑，也是提出問題或作出假設的一種依據(jù)。

二、科學探究實驗內(nèi)容構(gòu)建的原則

在初中化學實驗教學中，并非所有的內(nèi)容都適合學生進行科學探究，有些內(nèi)容很難通過簡單的探究活動就能反映出來，有些內(nèi)容由于學校實驗室的設備、材料或?qū)W生的學習實際情況的限制，不能進行探究。因此，在開展科學探究時應遵循一定的原則：

（1）問題性原則。科學探究是從問題開始的，發(fā)現(xiàn)和提出問題是探究性學習的開端。在教學中，教師應從學生的實際經(jīng)驗，從學生熟悉的身邊現(xiàn)象入手，提出對學生有意義的問題引發(fā)學生進行探究活動，沒有問題，就不可能有探究。

（2）興趣性原則。學生對探究內(nèi)容的興趣是探究活動持久進行下去的動力源泉。因此在探究活動中，必須重視探究內(nèi)容的興趣性，引導學生積極參與到探究活動中去，并對探究活動進行深刻的思考。

（3）可操作性原則。化學是一門以實驗為基礎的自然科學，科學探究的內(nèi)容應具有可操作性，要以實驗為基礎，不能紙上談兵，要使探究的內(nèi)容經(jīng)得起實驗的考驗，每一步的探究內(nèi)容都可以通過有步驟的探究活動得到肯定的答案。同時科學探究要符合學校的現(xiàn)有條件，如實驗材料、實驗室設備等等。另一方面要符合學生的認知水平和思維能力。

（4）循序漸進原則。讓學生進行科學探究學習，要遵循循序漸進的原則，根據(jù)學生探究水平能力的高低，探究層次的設計應由低級向高級發(fā)展，教師的主導作用則由“扶”到“放”的過程，科學探究可劃分為如下表的5個不同的水平層次。

在上表中1級水平是最低水平，提出問題，確定研究方向，制定實驗計劃均由教師負責，做實驗、觀察、記錄由學生做，解釋與結(jié)論先由學生做，然后教師補充，訂正，反思與評價先由教師當這次活動做總結(jié)，提出優(yōu)缺點，批評與表揚，然后學生補充。顯然，這種水平的探究活動，教師的指導起重要作用，學生的自主性不是很強。2～4級水平，學生自主性逐步加強，教師逐漸成了參謀和顧問。5級水平完全由學生獨立自主地進行探究，屬于較高的要求。在探究活動開始學習時可以給學生更多的引導和幫助，而隨著學習的進行，教師應逐漸讓學生更多的去管理自己的學習，負責自己的探究活動。教師的指導越少，探究的開放程度就越大。

三、科學探究內(nèi)容選取的途徑

1. 依據(jù)《課標》和教材，結(jié)合本校實際，選定探究內(nèi)容。《課標》在“內(nèi)容標準”中對各部分的教學內(nèi)容提出了活動與探究建議，新教材（人教版）在不同單元，不同課題中也設計了“活動與探究”供教師和學生使用。但由于各校實驗條件的差異，特別是農(nóng)村中學，實驗條件與城鎮(zhèn)中學相差甚遠。因此，教師要依據(jù)本校的實際情況有計劃、有目的、有針對性地選擇一些實驗引導學生開展科學探究活動，讓學生在不同的階段有不同的收獲，科學探究能力不斷得到提高。例如，根據(jù)我校的實驗情況，把二氧化碳的制取和性質(zhì)實驗都設計成探究性實驗讓學生探究，真正讓學生去探究二氧化碳的實驗室制取方法和二氧化碳有關(guān)的性質(zhì)，提高學生分析問題、解決問題的能力。

2. 從學生身邊事物和現(xiàn)象確定科學探究的內(nèi)容。科學探究學習要重視聯(lián)系生活和社會實際。為培養(yǎng)學生關(guān)心自然事物和現(xiàn)象并產(chǎn)生興趣，就應從身邊的事物和現(xiàn)象中來確定科學探究的內(nèi)容。例如，人們每天都要喝水，用水，學生都十分熟悉，但是卻不了解我國水資源和水污染的情況，更不會去保護水。因此，我就根據(jù)今年（2004年）春節(jié)由于我市水資源短缺。居民用水實行錯鋒供水的實際，給人們生活帶來很大的不便的實際情況，我就組織了學生開展“珠海市水資源短缺的原因和如何保護水資源”的調(diào)查研究，從學生身邊最近處作為探究內(nèi)容的切入點，使其體驗到“處處有化學”的實感。

3. 從學生生活實際環(huán)境來確定科學探究內(nèi)容。環(huán)境問題是全球都關(guān)心的熱點問題。為培養(yǎng)學生熱愛環(huán)境、保護環(huán)境的“環(huán)保意識”，可以把學生生活實際的環(huán)境作為科學探究的切入點，設計形式多樣的探究活動。例如，結(jié)合部分學生在日常生活中隨便丟垃圾和塑料袋的習慣，結(jié)合所學知識及時開展“造成白色污染的物質(zhì)種類及白色污染對環(huán)境影響”的調(diào)查研究，分三個小組，第一小組分別調(diào)查家中或?qū)W校隨便丟棄垃圾種類，第二小組上網(wǎng)或圖書館查閱資料，第三小組負責拍攝白色污染對環(huán)境造成影響的實物照片。在此過程中，不但激發(fā)了學生的探究熱情，提高解決問題的能力，而且增強了學生的環(huán)保意識。

四、科學探究的評價

對學生科學探究的評價，采用發(fā)展性評價方法，側(cè)重考察在探究活動中的實際表現(xiàn)。如學生探究活動中表現(xiàn)出來的情感、態(tài)度，投入的程度大小，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、設計方案以及解決問題的能力表現(xiàn)，是否能運用科學探究的方法來進行學習等等。用學習檔案袋的形式記錄學生學習化學的重要資料，如科學探究的方案，探究過程中遇到的各種問題以及自我評價、他人評價結(jié)果等等。

例如：在“鐵釘銹蝕條件的探究”活動中，我設計了如下表現(xiàn)性評價表。

在實際教學中，教師可以根據(jù)上述指標對學生解決化學問題的過程進行量化評價。評價的依據(jù)來源于教師的觀察、學生的口頭報告和書面報告。每一項評價分為5個等級，分別對應5分、4分、3分、2分、1分，可以理解成：5分（很好）、4分（良好）、3分（一般）、2分（較差）、1分（很差），在認同的等級下打“√”，記下分值。有時對某項指標不能認定某個等級，而介于二者之間（如5分—4分）更合理，可在5分和4分下方分別打“√ ”，分值為4.5分。

《課標》將科學探究作為“課程改革的突破口”，明確提出“義務教育階段化學課程中的科學探究，是學生積極主動地獲取化學知識，認識和解決化學問題的重要實踐活動”，“是一種重要的學習方式，也是義務教育階段化學課程的重要內(nèi)容”。在實際教學中應盡可能創(chuàng)造條件，多開展課堂內(nèi)外、形式多樣、體現(xiàn)學生自主性的探究活動。