在探究性实验教学中培养学生的探索意识

应国标

科学课程标准(7—9年级)中明确提出，在中学的科学教育中要以提高学生的科学素养为宗旨.而实验是学生学习科学、实现科学探究的主要途径，科学探究对提高学生的科学素养具有不可替代的作用，因此，实验探究是培养学生探究科学奥秘与方法和创新研究能力的一种有效途径.

一、对探究性实验教学的认识

1.对探究性实验教学的探索

科学是一门以实验为基础的学科，实验是科学教学的基本研究方法.探究性实验是相对验证性实验的一种学习方式，它是把学生看成小科学家，由学生自己运用实验手段，探究未知的现象或数据，并在获得现象和数据的基础上得出实验结论.探究性实验教学是以问题为核心的教学，这种教学方式，为学生提供了发现问题和解决问题的机会，与之对应的学习是开始于问题，推进于问题，归结于问题.学生通过搜集、查阅大量的资料，寻求解决问题的途径；设计解决问题的实验方案；通过实验进行观察、分析，最后独立将问题解决.

2.探究性实验教学的优点

（1）充分发挥学生的主体作用，培养学生的积极性

学生是教育的对象，更是教育的主体，探究性实验教学可以使学生有自己的思维空间，由自己来确定实验方案，由自己来进行实验操作，对实验的事实加以分析并作出结论.对于在实验中出现的问题，通过小组讨论来解决，学生的独立性、主体性得以充分体现，同时也调动了学生的实验积极性.一项调查数据表明，探究性实验对学生更具有挑战性，学生对获得的实验结果更有成就感.

（2）浓厚学生学习科学的兴趣

科学学科中蕴涵着丰富的自然科学知识，是一门很吸引学生的学科，而实验更能激发学生表现自我、认识自然的兴趣和求知欲.而实验兴趣是认识兴趣中最重要的一种.如果某一知识是学生通过自身探究而获得的，那将在学生的记忆中会形成一定的稳定性和持久性.而探究性实验正是引领学生自己去探索的一种过程，它可以使学生形成学习科学的持久兴趣，同时又可激发学生的求知欲.

（3）挑战学生的智力、挖掘学生的潜能，开拓学生的发散思维空间，开发学生的创造力

利用探究来解决问题，对学生来说不会有现成的答案，不会像到因特网上去搜索一个已有的内容那么简单，它需要学生在对问题有一定认知的基础上结合自己已有的知识和技能，通过阅读、浏览书籍、报刊等去借鉴一些知识和方法，并提炼出合理的实验操作方案，在这种主动探究的环境中学生的智力将得到进一步的挑战，学生内在的潜力将得到更好的挖掘.对方案的设计，并不追求唯一，提倡多角度审视问题和解决问题，既开拓学生的发散思维空间，又开发学生的创造力.

二、引领学生进行科学探究实验，培养学生的探索意识

1.创设问题情境，引导学生提出问题

探究性实验是围绕问题展开的，提出问题也是学生的能力之一.但在实际的教学中，学生很难根据教师的教学计划提出相应的问题.教师倘若直接把问题交给学生，这样就失去了培养学生分析情境、提出问题的能力.解决这个问题的一种有效途径就是教师给学生创设情境，引发学生自己去提出问题.创设情境的手段可以有多种形式，譬如，用一段文字和报道，用一个故事，用图片配旁白，也可以用一个小实验，还可以用一段电视场景等.但必须要注意不能偏离问题的中心，问题的设置应该有利于学生发现主要问题.例如为了引出压力产生的效果与什么因素有关，教师可以用图片的形式展示：一对父子，在沙滩上走过，留下深浅不一的脚印，以此来引出压力产生的效果这个问题.

2.留给学生思维的空间，让学生大胆地猜想和假设

（1）猜想和假设的目的和作用

猜想和假设的目的是针对所提出的问题据已有的科学知识、经验，通过思考作出猜想和假设；收集相关信息，将已有的科学知识和问题相关联，尝试提出可检验的猜想和假设.人类对自然的发现大多是从猜想开始的，敢猜想的学生才有可能成为将来自然界的探索者和发现者.猜想和假设是人们从求知到获得新知的一个重要途径.魏格纳从发现非洲板块和美洲板块的边缘相吻合的情况下，再拼凑了七大洲，提出了大陆漂移学说；人类对宇宙的认识同样是从猜想和假设开始的，从开始的地心说，到日心说，再到总星系的提出.猜想与假说是科学研究问题的核心环节，它决定科学探究的方向，同时又是学生认识事物现象的自我判断.

（2）引导学生大胆、主动、理性地猜想和假设

在教学中可根据具体的内容，采用多种方式，鼓励每位学生大胆、主动说出自己的想法.固然学生的猜想难免会存在一定的局限或偏颇，甚至有时还可能是毫无根据的胡乱猜测.例如，关于影响压力产生的效果的因素，学生的猜测可能只有质量和受力面积，却没有压力的大小，或者既有压力的大小又有质量和受力面积，作为教师首先要肯定学生开拓的视野，然后要引导学生去做或分析，在斜面上或在墙上的压力产生的效果实验，最后让学生自己分析自己的猜想哪些是合理的，哪些是不合理的.

在学生提出猜想与假设的同时，教师不要局限于有限的猜想与假设，可以多问几个学生还有其他的猜想与假设吗？当学生的思维受限于现有的能力和知识时，教师要帮助学生打破框架，给学生提供一些背景知识，或为学生举一些类似的例子，例如在研究串并联电路中电流的关系时，由于电流是一个非常抽象的科学量，学生很难作出推测，此时教师可以给学生举河流中支流和干流的流量关系等类似的自然现象的例子，以促使学生提出猜想与假设.另外教师还可以给学生讲一些提出猜想与假设的思维方法和切入点，让学生学会猜想与假设.

在提出猜想与假设时，既要鼓励学生大胆的猜想与假设，又要提醒学生不能胡乱地、毫无根据地猜想与假设.

3.求同存异，让学生自己设计实验方案

设计实验方案是探究性实验重要的环节，方案的设计一定要根据学生的知识面和技能、实验方案设计的难度来决定学生和教师在方案设计中所起的作用.

对于难度较低的实验，教师可以大胆地让学生自己去设计，教师可以充当旁观者的角色，学生中即使出现一些问题，也应该将它交给学生自己讨论去解决，教师不必越俎代庖，譬如影响压力产生的效果与受力面积有关的实验方案的设计.

对于有一定难度的，学生一般较难自己独立完成的，教师可以融入到学生中，起领头雁的作用.譬如关于呼吸作用是否有二氧化碳生成的研究.学生知道如何去检验二氧化碳的生成，但对如何得到足量的二氧化碳保证实验的成功，如何控制整个实验与外界切断联系，从而保证实验的成功，并得出正确的结论等问题，他们的考虑难免会有所欠缺，这时教师一要提醒学生反复思考实验是否还需要有什么改进和补充，二要在学生容易忽视的地方提出疑问，而后与学生一起探讨解决.

对于难度较大的，学生一般无法完成的，教师就需要给学生提供相应的背景知识甚至充当给予者的角色.譬如关于研究土壤中是否有有机物的实验方案设计，教师首先可以将有机物的一些性质通过幻灯片介绍给学生，这样学生在初步了解了有机物的简单性质后，他们的设计才会有明确的方向和目的.

在方案设计过程中，教师要本着鼓励加表扬的原则，使学生始终有积极参与的热情，能够体会到成功的喜悦.对于方案不必要追求唯一，不局限于唯一，不满足于唯一，并且要提倡多问几个有没有别的方案，有没有更好的？有没有更具备实际操作性的等等.这样可以培养学生的发散思维能力，同时也可以培养学生思维的严密性.例如，关于如何区别清水和浓盐水的方案的设计.让学生在思考后公布自己的方案，学生给出的方案是丰富多样的，如：①用嘴尝味道；②测密度（相同体积比质量；相同质量比体积）；③蒸发结晶；④加溶质，比较相同体积的清水和盐水哪个溶解更多；⑤测导电能力的大小；⑥利用植物的叶子在清水中吸水和在浓盐水中失水来辨别；⑦利用鸡蛋在两种溶液中的沉浮情况来判断；⑧通过鱼在里面生活时间的长短来判断；⑨将两种液体放在冰箱里结冰，观察哪种液体先结冰；⑩用压强计测相同深度两种液体内的压强等等.在有很多种方案的前提下，教师可以让学生就每一种方案的优劣进行评价，让学生自己选择科学合理的方案.

4.提倡合作，做好服务，为学生的实验成功保驾护航

现在初中科学实验的完成都是以小组为单位的，在实验过程中要提倡小组成员之间要协调、合作.小组中能力强的成员要对能力相对较弱的成员提供帮助，达到共同进步和提高.

在学生自己完成实验方案时，教师要给予周到的服务，不仅包括仪器的配齐，药品的供给，而且要给予一些实验技巧、技能上的指导，还必须做好处理一些实验偶发事件的准备等等.譬如，在学生探究土壤中是否存在无机盐的实验中，学生由于缺乏经验，往往会将浑浊的泥浆水倒入过滤，而由于黏土的保水性能好，渗水性能差，整个实验会因此耽误很长时间，因此教师要在实验前，将这些注意事项告诉学生，等到土壤浸出液中的固体物质沉淀后再过滤，这样可以节省很多时间.

5.创设平台，让学生交流探讨实验结果

对实验结果和现象的分析是必不可少的环节，分析实验结果和现象并得出结论，是实验的一个重要目的.从学生的发展需要来说，如果能让学生自己总结规律，得出概念，无疑是一种最佳的选择.教师不要急于得出结论，如果教师能够给学生一定的思考时间，然后让学生各抒己见，展示自己的实验成果，发表看法，彼此讨论交流，将使学生的探究能力和主体作用得到充分的体现.教师应该在此过程中起启发引导的作用.例如在完成了伽利略的斜面小车在不同的表面滑行的距离不同的实验后，教师可以把得出结论的责任交给学生，也可以先引导学生分析不同表面滑行的距离不同的原因，并得出结论，然后让学生思考如果地面非常非常的光滑，光滑到没有一点点摩擦力，那么小车将会如何？此时学生的思维之门就会被打开，学生自己得出结论也就不难了.

实际上即使学生得出错误的结论也不是什么坏事，真理是愈辨愈明的，通过相互讨论辨析，让学生知道哪些结论是错的，哪些结论是对的，更有利于学生从理性的角度去掌握知识.

学生将来需要的不仅仅是知识，而是能够及时捕捉发生在自己身边的事物和现象，去进行分析、研究的能力.在探究性实验教学中，进行价值本位的转移，强调和突出学生探究新知的经历和获得新知的体验，实现结果和过程并重，目的就是为了培养学生的探究意识，培养学生的学习兴趣，培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新欲望和创新能力.