淺談對農村初中學生科學實驗探究能力培養(yǎng)的研究
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論文關鍵詞農村初中 探究能力 科學實驗
論文摘要介紹在對農村中學生的科學探究能力培養(yǎng)過程中的主要做法，為進一步開展農村中學科學探究教學方法研究和學生探究能力培養(yǎng)提供重要參考依據(jù)。
1 前言
近年來，科學教學改革積累不少成功的經(jīng)驗，但就總體而論，科學教學中重教輕學，學生被動學習、效率低、能力差的現(xiàn)象還普遍存在，教師的主導作用與學生的主體作用脫節(jié)的現(xiàn)象還較嚴重。而《基礎教育課程改革綱要（試行）》明確提出“改變課程實施過于強調死記硬背、機械訓練的現(xiàn)狀，倡導學生的主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、交流與合作的能力”的基礎教學目標。為此，筆者在教學過程中對探究式教學模式進行實驗，對科學實驗探究教學的理論依據(jù)以及在農村初中科學實驗教學中的運用進行初步探討。
2 探究教學的理論依據(jù)和模式
2.1 探究教學的定義
探究是指教會學生探究問題的方法和一般順序。探究式教學不是單純地對學生進行知識傳授，而是在教師的引導或指導下，學生自主獲取知識，領悟科學探究精神，領悟科學家研究自然的方法進行的種種活動，是對學生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)，變學生由被動學習為主動學習，激發(fā)學生持久的學習興趣，使教師的主導作用和學生的主體作用始終貫穿于教學的全過程。通過探究式教學可以更有效地讓學生學會學習、學會研究、學會創(chuàng)新。探究性實驗是指由教師給出或學生自定探究課題，讓學生自己擬定實驗方案，制定實驗步驟，獨立運用實驗手段，研究未知的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，并在獲得現(xiàn)象或數(shù)據(jù)的基礎上，通過科學抽象總結出結論的一種形式。其目的在于引導學生主動地探索新知識，讓學生感受到探索、發(fā)現(xiàn)、發(fā)明的過程，獲得滿足，體會成功的喜悅，接受科學方法的訓練，學會分析處理新信息，培養(yǎng)學生的探索精神，提高學生分析問題和解決問題的能力。
2.2 探究教學理論依據(jù)
學生所認識的科學知識，雖然相對人類而言是已知的，但對他們來說都是未知的。因此，學生要想認識科學知識，也必須按照科學認識的一般過程來進行探討；學生是科學教學認識的主體，引導探究只有在學生的積極主動參與下，充分發(fā)揮主觀能動性，才能取得較好的教學效果。學生在教師的引導下有目的、有計劃地進行探究活動，科學的研究過程是以自然現(xiàn)象、科學實驗為基礎，用科學方法而展開的過程。即：發(fā)現(xiàn)或明確要解決的問題——收集解決問題的有關信息——提出假說——驗證假說——發(fā)現(xiàn)問題的規(guī)律性。因此，按科學的研究過程設計探究性實驗教學，有利于培養(yǎng)學生運用科學方法去探索、發(fā)現(xiàn)新知識的意識，以及解決問題的能力。
2.3 探究教學的模式
美國生物學家施瓦布于1961年在哈佛大學的一次演講中，提出作為探究的理科教學的觀點。他認為傳統(tǒng)的課程對科學進行了靜態(tài)的、結論式的描述，這恰恰掩蓋了科學知識是試探性的、不斷發(fā)展的真相，極力主張要積極引導學生像科學家那樣對世界進行探究。在施瓦布等人的推動下，探究教學在英美等國得到蓬勃發(fā)展，先后涌現(xiàn)出幾種著名的探究教學模式，如薩其曼的探究訓練模式、施瓦布的生物科學探究模式、馬希爾斯和考克斯的社會探究模式，以及學習環(huán)模式和5E模式。
在學習環(huán)模式基礎上建立起來的5E模式，是一套更符合學生認知特點的教學程序和教學策略。它將教學過程劃分為5個緊密相連的階段：吸引（Engagement）、探索（Exploration）、解釋（Explanation）、加工（Elaboration）和評價（Evaluation）。它模擬科學家的探究過程，積極引導學生樹立正確的科學理念，掌握科學方法，尤其是實驗方法。
2.4 探究教學中教師與學生關系的改變
探究教學是在教師指導下學生運用探究的方法進行學習，主動獲取知識、發(fā)展能力的實踐活動。其目的在于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，因而知識與能力的獲得主要不是依靠教師進行強制性灌輸與培養(yǎng)，而是在教師的指導下由學生主動探索、主動思考、親身體驗出來的。由此可見，與以灌輸、記誦、被動接受為特征的舊教學體系相比，探究教學中教師與學生的關系發(fā)生根本的改變。
3 探究教學在科學實驗教學中的運用
培養(yǎng)學生的探究能力是科學教學的主要目標。然而在科學實驗教學領域，長期以來人們過分夸大了實驗所起的驗證原理、通過形象直觀的方式獲取知識和培養(yǎng)實驗技能的作用，而忽視了利用探究教學來提高學生的學習興趣和實驗探究能力，這十分不利于對學生進行科學方法的教育和訓練，難于發(fā)揮實驗的教育功能。因此，在初中科學實驗教學中要充分利用探究教學模式，引導學生在實驗過程中積極地動腦動手，體驗科學家科學探究的過程和方法，從而獲得科學探究的樂趣和成功的喜悅。
3.1 探究性實驗的教學模式
科學實驗以它特有的魅力在探究性學習中占有一席之地，為學生形成探究性學習的方式，培養(yǎng)學生解決問題的能力提供了條件。所以應該提倡利用科學實驗進行探究性學習，使學生掌握科學的學習方法，形成終身學習的意識和能力。
探究性實驗的教學模式：提出或明確要解決的問題——收集適合問題解決的資料——提出假設——驗證假設——導出結論——交流、評價與應用。
3.2 優(yōu)化實驗的教學過程，增加實驗的探究性
科學教材中有不少富有探究性的實驗，它是進行探究性實驗教學的好教材。教學時可以不改變教材中原有的實驗內容，僅通過對教學過程的優(yōu)化設計來增加實驗的探究性，激起學生的求知欲，更加促使學生積極思考、主動探索，實驗的啟發(fā)性大大增加。
3.3 變驗證性實驗為探究性實驗
驗證性實驗是先有結論，后用實驗驗證結論的正確性，學生在知道實驗結果的前提下再去做實驗，往往提不起興趣，應付了事。挖掘教材中的驗證性實驗，探求其中可轉化為運用探究性實驗的教學方法來進行教學的實驗內容，將其設計為探究性實驗，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，促使學生主動探索解決問題的正確途徑，讓學生成為新知識的探究者和發(fā)現(xiàn)者。
下面以“綠葉在光下制造淀粉”實驗課的教學實錄來探討這一問題。
教師：大家看黑板上的實驗課題，明白此實驗的目的是什么？
學生：探究綠葉能否在光下制造淀粉。
教師：如果綠葉在光下制造了淀粉，我們可以用什么辦法檢驗出來？
學生：可以用碘液，在探究種子成分的實驗中我們已經(jīng)知道了淀粉有遇碘液變藍的特性。
教師：那可以直接用碘液滴到葉子上么？大家討論一下，覺得可以的同學親自嘗試一下。
學生：（經(jīng)過嘗試）不可以，葉片是綠色的，會遮蓋藍色的現(xiàn)象。
教師：那怎么辦呢？
學生：可以去除葉片中的葉綠素。
教師：假設現(xiàn)在已經(jīng)有辦法去除葉片中的葉綠素，排除了色素對實驗的干擾。現(xiàn)在將碘液滴在去除掉葉綠素的葉片上，出現(xiàn)藍色現(xiàn)象，是否就說明綠葉可以在光下制造淀粉？小組討論一下。
?。麑W生討論｝
學生：不可以。問題一：無法證明葉片中的淀粉是葉片制造的，也許本來葉片中就有淀粉。問題二：也無法證明葉片中的淀粉一定是光下制造的。
教師：同學們提出的疑問很好。請同學們嘗試設計實驗，想出方法解決這兩個問題。
學生：問題一的解決辦法：將植物在黑暗中放置一晝夜，這樣將葉片中原來的淀粉消耗掉。問題二的解決辦法：通過對照實驗證明，選取植物的一片葉子，讓它一部分遮光，一部分見光，光照后檢驗葉片兩部分是否都有淀粉產(chǎn)生。
教師：非常好，通過同學們的努力，證明“綠葉在光下制造淀粉”的實驗方案已經(jīng)出來了。當然實驗中還有“用怎樣的辦法去除掉葉片中的葉綠素”這個問題未能解決，這個問題的解決需要用同學們還沒有學習過的化學知識來幫忙，所以讓老師告訴大家解決的辦法：根據(jù)葉片中的色素可以溶解于酒精中的特性，將葉片放入酒精中，隔水加熱。注意不能直接加熱酒精，酒精燃點低，直接加熱會有危險。
通過變驗證性實驗為探究性實驗，不僅可以讓學生深刻理解所學的知識，而且讓學生感受到知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程，激發(fā)學生探究的興趣，提高學生的創(chuàng)新思維能力。
3.4 指導學生設計探究性實驗
指導學生設計一些探究性、研究性實驗，為學生探究和創(chuàng)新提供更廣闊的活動空間，讓學生在探究中不斷發(fā)現(xiàn)新問題，重新提出假說，重新整理和設計實驗方案，從而使學生充分體驗探究性實驗的魅力。
【對蠟燭及其燃燒的探究】
1）教師提出問題：①點燃前的觀察（蠟燭的顏色、狀態(tài)、形態(tài)、硬度和密度等）；②點燃蠟燭的探究（火焰哪層溫度最高；蠟燭燃燒后生成什么物質）；③剛熄滅蠟燭后可巧點蠟燭嗎；④檢驗生成物時可用一只干燥冷的燒杯罩在火焰的上方，先把燒杯口罩著外焰，然后把燒杯慢慢向下移，觀察火焰在哪個位置燒杯內壁出現(xiàn)明顯的現(xiàn)象；⑤點燃蠟燭剛熄滅時的白煙，可多做幾次，探究出點燃哪個位置的白煙蠟燭最容易重燃。
2）讓學生猜想和假設上述的問題②④⑤。這是動腦的過程，猜想必須符合邏輯，同時必須考慮到是否可以檢驗。
3）通過實驗檢驗。在實驗時，多鼓勵學生敢想、敢做，敢于突破“老師沒講過”的束縛。
通過科學探究活動來學科學，在這一過程中學生可以把科學知識與觀察、推理和思維技能結合起來，從而能動地獲得對化學知識的理解。
通過上述實驗過程，充分體現(xiàn)了學生的主體地位，使學生親身體驗到類似于科學家發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的過程。不僅有利于對學生進行科學方法的訓練，培養(yǎng)學生的探究精神和實踐能力，而且更有利于學生創(chuàng)新個性的形成和發(fā)展?！?br/>
參考文獻
[1]嚴志鵬.淺談中學物理探究性實驗與創(chuàng)新教育[J].寧德師專學報:自然科學版,2005(1):90-93
[2]劉知新.化學教學論[M].4版.北京:高等教育出版社,2009
[3]彭蜀晉.探究教學論析[J].化學教育,2002,23(4):4-10,16
[4]洪梅,馬宏佳.中學化學實驗教學的盲點:探索性實驗[J].化學教學,1999(9)
論文摘要介紹在對農村中學生的科學探究能力培養(yǎng)過程中的主要做法，為進一步開展農村中學科學探究教學方法研究和學生探究能力培養(yǎng)提供重要參考依據(jù)。
1 前言
近年來，科學教學改革積累不少成功的經(jīng)驗，但就總體而論，科學教學中重教輕學，學生被動學習、效率低、能力差的現(xiàn)象還普遍存在，教師的主導作用與學生的主體作用脫節(jié)的現(xiàn)象還較嚴重。而《基礎教育課程改革綱要（試行）》明確提出“改變課程實施過于強調死記硬背、機械訓練的現(xiàn)狀，倡導學生的主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、交流與合作的能力”的基礎教學目標。為此，筆者在教學過程中對探究式教學模式進行實驗，對科學實驗探究教學的理論依據(jù)以及在農村初中科學實驗教學中的運用進行初步探討。
2 探究教學的理論依據(jù)和模式
2.1 探究教學的定義
探究是指教會學生探究問題的方法和一般順序。探究式教學不是單純地對學生進行知識傳授，而是在教師的引導或指導下，學生自主獲取知識，領悟科學探究精神，領悟科學家研究自然的方法進行的種種活動，是對學生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)，變學生由被動學習為主動學習，激發(fā)學生持久的學習興趣，使教師的主導作用和學生的主體作用始終貫穿于教學的全過程。通過探究式教學可以更有效地讓學生學會學習、學會研究、學會創(chuàng)新。探究性實驗是指由教師給出或學生自定探究課題，讓學生自己擬定實驗方案，制定實驗步驟，獨立運用實驗手段，研究未知的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，并在獲得現(xiàn)象或數(shù)據(jù)的基礎上，通過科學抽象總結出結論的一種形式。其目的在于引導學生主動地探索新知識，讓學生感受到探索、發(fā)現(xiàn)、發(fā)明的過程，獲得滿足，體會成功的喜悅，接受科學方法的訓練，學會分析處理新信息，培養(yǎng)學生的探索精神，提高學生分析問題和解決問題的能力。
2.2 探究教學理論依據(jù)
學生所認識的科學知識，雖然相對人類而言是已知的，但對他們來說都是未知的。因此，學生要想認識科學知識，也必須按照科學認識的一般過程來進行探討；學生是科學教學認識的主體，引導探究只有在學生的積極主動參與下，充分發(fā)揮主觀能動性，才能取得較好的教學效果。學生在教師的引導下有目的、有計劃地進行探究活動，科學的研究過程是以自然現(xiàn)象、科學實驗為基礎，用科學方法而展開的過程。即：發(fā)現(xiàn)或明確要解決的問題——收集解決問題的有關信息——提出假說——驗證假說——發(fā)現(xiàn)問題的規(guī)律性。因此，按科學的研究過程設計探究性實驗教學，有利于培養(yǎng)學生運用科學方法去探索、發(fā)現(xiàn)新知識的意識，以及解決問題的能力。
2.3 探究教學的模式
美國生物學家施瓦布于1961年在哈佛大學的一次演講中，提出作為探究的理科教學的觀點。他認為傳統(tǒng)的課程對科學進行了靜態(tài)的、結論式的描述，這恰恰掩蓋了科學知識是試探性的、不斷發(fā)展的真相，極力主張要積極引導學生像科學家那樣對世界進行探究。在施瓦布等人的推動下，探究教學在英美等國得到蓬勃發(fā)展，先后涌現(xiàn)出幾種著名的探究教學模式，如薩其曼的探究訓練模式、施瓦布的生物科學探究模式、馬希爾斯和考克斯的社會探究模式，以及學習環(huán)模式和5E模式。
在學習環(huán)模式基礎上建立起來的5E模式，是一套更符合學生認知特點的教學程序和教學策略。它將教學過程劃分為5個緊密相連的階段：吸引（Engagement）、探索（Exploration）、解釋（Explanation）、加工（Elaboration）和評價（Evaluation）。它模擬科學家的探究過程，積極引導學生樹立正確的科學理念，掌握科學方法，尤其是實驗方法。
2.4 探究教學中教師與學生關系的改變
探究教學是在教師指導下學生運用探究的方法進行學習，主動獲取知識、發(fā)展能力的實踐活動。其目的在于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，因而知識與能力的獲得主要不是依靠教師進行強制性灌輸與培養(yǎng)，而是在教師的指導下由學生主動探索、主動思考、親身體驗出來的。由此可見，與以灌輸、記誦、被動接受為特征的舊教學體系相比，探究教學中教師與學生的關系發(fā)生根本的改變。
3 探究教學在科學實驗教學中的運用
培養(yǎng)學生的探究能力是科學教學的主要目標。然而在科學實驗教學領域，長期以來人們過分夸大了實驗所起的驗證原理、通過形象直觀的方式獲取知識和培養(yǎng)實驗技能的作用，而忽視了利用探究教學來提高學生的學習興趣和實驗探究能力，這十分不利于對學生進行科學方法的教育和訓練，難于發(fā)揮實驗的教育功能。因此，在初中科學實驗教學中要充分利用探究教學模式，引導學生在實驗過程中積極地動腦動手，體驗科學家科學探究的過程和方法，從而獲得科學探究的樂趣和成功的喜悅。
3.1 探究性實驗的教學模式
科學實驗以它特有的魅力在探究性學習中占有一席之地，為學生形成探究性學習的方式，培養(yǎng)學生解決問題的能力提供了條件。所以應該提倡利用科學實驗進行探究性學習，使學生掌握科學的學習方法，形成終身學習的意識和能力。
探究性實驗的教學模式：提出或明確要解決的問題——收集適合問題解決的資料——提出假設——驗證假設——導出結論——交流、評價與應用。
3.2 優(yōu)化實驗的教學過程，增加實驗的探究性
科學教材中有不少富有探究性的實驗，它是進行探究性實驗教學的好教材。教學時可以不改變教材中原有的實驗內容，僅通過對教學過程的優(yōu)化設計來增加實驗的探究性，激起學生的求知欲，更加促使學生積極思考、主動探索，實驗的啟發(fā)性大大增加。
3.3 變驗證性實驗為探究性實驗
驗證性實驗是先有結論，后用實驗驗證結論的正確性，學生在知道實驗結果的前提下再去做實驗，往往提不起興趣，應付了事。挖掘教材中的驗證性實驗，探求其中可轉化為運用探究性實驗的教學方法來進行教學的實驗內容，將其設計為探究性實驗，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，促使學生主動探索解決問題的正確途徑，讓學生成為新知識的探究者和發(fā)現(xiàn)者。
下面以“綠葉在光下制造淀粉”實驗課的教學實錄來探討這一問題。
教師：大家看黑板上的實驗課題，明白此實驗的目的是什么？
學生：探究綠葉能否在光下制造淀粉。
教師：如果綠葉在光下制造了淀粉，我們可以用什么辦法檢驗出來？
學生：可以用碘液，在探究種子成分的實驗中我們已經(jīng)知道了淀粉有遇碘液變藍的特性。
教師：那可以直接用碘液滴到葉子上么？大家討論一下，覺得可以的同學親自嘗試一下。
學生：（經(jīng)過嘗試）不可以，葉片是綠色的，會遮蓋藍色的現(xiàn)象。
教師：那怎么辦呢？
學生：可以去除葉片中的葉綠素。
教師：假設現(xiàn)在已經(jīng)有辦法去除葉片中的葉綠素，排除了色素對實驗的干擾。現(xiàn)在將碘液滴在去除掉葉綠素的葉片上，出現(xiàn)藍色現(xiàn)象，是否就說明綠葉可以在光下制造淀粉？小組討論一下。
?。麑W生討論｝
學生：不可以。問題一：無法證明葉片中的淀粉是葉片制造的，也許本來葉片中就有淀粉。問題二：也無法證明葉片中的淀粉一定是光下制造的。
教師：同學們提出的疑問很好。請同學們嘗試設計實驗，想出方法解決這兩個問題。
學生：問題一的解決辦法：將植物在黑暗中放置一晝夜，這樣將葉片中原來的淀粉消耗掉。問題二的解決辦法：通過對照實驗證明，選取植物的一片葉子，讓它一部分遮光，一部分見光，光照后檢驗葉片兩部分是否都有淀粉產(chǎn)生。
教師：非常好，通過同學們的努力，證明“綠葉在光下制造淀粉”的實驗方案已經(jīng)出來了。當然實驗中還有“用怎樣的辦法去除掉葉片中的葉綠素”這個問題未能解決，這個問題的解決需要用同學們還沒有學習過的化學知識來幫忙，所以讓老師告訴大家解決的辦法：根據(jù)葉片中的色素可以溶解于酒精中的特性，將葉片放入酒精中，隔水加熱。注意不能直接加熱酒精，酒精燃點低，直接加熱會有危險。
通過變驗證性實驗為探究性實驗，不僅可以讓學生深刻理解所學的知識，而且讓學生感受到知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程，激發(fā)學生探究的興趣，提高學生的創(chuàng)新思維能力。
3.4 指導學生設計探究性實驗
指導學生設計一些探究性、研究性實驗，為學生探究和創(chuàng)新提供更廣闊的活動空間，讓學生在探究中不斷發(fā)現(xiàn)新問題，重新提出假說，重新整理和設計實驗方案，從而使學生充分體驗探究性實驗的魅力。
【對蠟燭及其燃燒的探究】
1）教師提出問題：①點燃前的觀察（蠟燭的顏色、狀態(tài)、形態(tài)、硬度和密度等）；②點燃蠟燭的探究（火焰哪層溫度最高；蠟燭燃燒后生成什么物質）；③剛熄滅蠟燭后可巧點蠟燭嗎；④檢驗生成物時可用一只干燥冷的燒杯罩在火焰的上方，先把燒杯口罩著外焰，然后把燒杯慢慢向下移，觀察火焰在哪個位置燒杯內壁出現(xiàn)明顯的現(xiàn)象；⑤點燃蠟燭剛熄滅時的白煙，可多做幾次，探究出點燃哪個位置的白煙蠟燭最容易重燃。
2）讓學生猜想和假設上述的問題②④⑤。這是動腦的過程，猜想必須符合邏輯，同時必須考慮到是否可以檢驗。
3）通過實驗檢驗。在實驗時，多鼓勵學生敢想、敢做，敢于突破“老師沒講過”的束縛。
通過科學探究活動來學科學，在這一過程中學生可以把科學知識與觀察、推理和思維技能結合起來，從而能動地獲得對化學知識的理解。
通過上述實驗過程，充分體現(xiàn)了學生的主體地位，使學生親身體驗到類似于科學家發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的過程。不僅有利于對學生進行科學方法的訓練，培養(yǎng)學生的探究精神和實踐能力，而且更有利于學生創(chuàng)新個性的形成和發(fā)展?！?br/>
參考文獻
[1]嚴志鵬.淺談中學物理探究性實驗與創(chuàng)新教育[J].寧德師專學報:自然科學版,2005(1):90-93
[2]劉知新.化學教學論[M].4版.北京:高等教育出版社,2009
[3]彭蜀晉.探究教學論析[J].化學教育,2002,23(4):4-10,16
[4]洪梅,馬宏佳.中學化學實驗教學的盲點:探索性實驗[J].化學教學,1999(9)