谈谈初中科学如何开展课外探究实验

杨舟平

课外探究实验就是在教师指导下，学生应用已学过的知识和技能，自己设计实验来探索某些问题，从而获得知识的方法。

一、课外探究实验的基本环节

1创设情境，提出问题

创设问题情境，指的是根据引导目标设置具有一定难度，需要努力克服，而又是力所能及的探究情境。教师要根据教学内容和学生的认知水平，创设一种能够引起学生探究欲望、造成学生思维冲突的问题情境，启发学生从日常现象或化学学习中，经过启发或独立地发现一些有探究价值的实验问题，才能使探究性学习有所收获。

例如，“地下水污染”的课外探究实验情境：水是人类的宝贵资源，是生命之泉。然而，水污染在世界上相当普通又严重。世界卫生组织调查指出，人类疾病80％与水污染有关。联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。我国符合饮用水卫生标准的水仅占10％，基本符合标准的占20％，不符合饮用水标准的达70％。

通过上述问题情境的创设，激发了学生的学习热情，活跃了课堂气氛，使学生在愉快的气氛中去发现问题，有利于学生创造性思维的培养，有利于学生身心健康的发展。

2知识引导，形成猜想

科学探究要求实验的主体能主动地或在他人的启发下对实验的可能答案作出猜想或假设，依据已有知识和经验对猜想或假设作出初步的论证。

在课外探究实验活动中，首先将学生分成小组，组员各自查阅相关资料并在组内讨论，确定理想实验方案合作探究。例如，对污染物是如何扩散的这个问题，对学生的猜想整理、归纳如下：

猜想一：污染物从上而下扩散到地下水中。

猜想二：污染物向四周扩散，不会渗在地下水中。

猜想三：污染物的扩散与土层结构有关。

科学猜想的提出有助于激发和保持学生对所研究问题的兴趣和注意力，促使他们积极地定向思维，从而产生进一步探索解决问题的求知渴望，加深对学生所学知识的理解。

3引导设计，确定方案

通过小组讨论，提出活动方案，制定实验探究活动计划。教师可在设计过程中进行适当的指导，增强学生实验设计的计划性，鼓励学生对实验设计方案进行交流、探讨。

例如：对“污染物是如何扩散的”这一问题。设计了制作模拟水井土层结构的装置进行探究实验的方案：

(1)查资料了解水井的土层结构。

(2)准备实验器材：水槽，红、蓝墨水，黏土，粗砂，滴管，硬塑料吸管，喷水壶，刻度尺。

(3)模型制作：①在水槽中铺一层约2cm厚的黏土，一端稍高，形成一个坡度，将黏土压紧底部和四周；②顺着黏土的坡度铺上2cm厚的砂土层A，用喷水壶在砂层上喷水；③顺着坡度，在砂上再铺一层约1cm厚黏土，将黏土四周压紧；④最后，再在黏土层上加一层约1cm厚的砂，用水轻轻喷洒B砂层，最后的模型类似图1。

(4)实验步骤：①用手指捏住吸管的一端，将吸管插入距模型最高点5cm处吸管的另一端刚好穿入底层黏土。然后轻轻转动拔出吸管，黏土和砂子随吸管带出，留下一个小孔。②在小孔中心地插入另一根吸管至同一深度，在吸管中加入5—6滴红墨水。不要将红墨水滴在砂子表面，拔出吸管，洗净滴管。此小孔代表深井。③同步骤1，在容器另一侧插入第三根吸管，但这次只插到上面那层黏土层，拔出吸管后，留下另一个小孔。④在这个小孔中小心插入第四根吸管，在吸管中滴入5～6滴蓝墨水后，移走吸管。此小孔代表浅井。⑤用喷水壶将水轻轻喷洒在砂层表面，并使砂层湿透(模拟下雨)，等几分钟后，使水渗入各层。⑥在模拟水井的上游或下游，将另一些吸管插至容器底部，如图2所示，拔出吸管放在纸巾上。在数据表中记录样本距原水井的距离，并标明它是在上游还是在下游。⑦预测吸管经过的每一层砂的颜色，记录在表中。然后小心剖开吸管，检查吸管中的物质，在表中记录观察结果。(注意颜色的深浅及在哪个砂层，出现什么颜色。)⑧沿直线依次采集两口井上下游的4个泥砂样本，做好记录。

4引导分析，得出结论

通过实验操作，收集到一些实验数据，观察到一些实验现象，接下来将这些资料进行分析。得出事实证据和假设与猜想的关系，通过分析、分类、归纳、概括等方法，得到最后的结论。解释实验结论，反思评价探究性实验结束之后，学生要能对实验事实进行简单的加工与整理，初步判断实验事实与假设之间的关系；要能在教师的指导下或者通过与其他人讨论对所获得的事实进行归纳分析，得出正确结论；能在教师的指导下。对探究性实验结果的可靠性进行评价，对探究实验学习活动的全程进行反思，发现自己与他人的长处与不足，并尽可能地提出改进建议。如引导学生得到以下几个方面的结论：

(1)污染物扩散较快是哪个方向，哪个砂层?

(2)在A、B砂层有无发现红、蓝墨水，说明什么?

(3)地表污染物最容易渗入哪层?哪一层被褥染后较难净化?有何意义?

至于污染物扩散较快是哪个方向：河水是流动的，上游遭受污染会很快影响到下游。从污染对水生生物的生活习性(如鱼的洄游)的影响来看，一段河流受到污染，可以影响到整个河道生态环境。因此，河流污染影响范围不限于污染发生区及其下游地区。河流是主要的饮用水源，河水中的污染物可以通过饮水危害人类，还可以通过食物链和河水灌溉农田危害人类。

这一环节同样是实验方案一个实施过程。在数据分析上也存在一定的技巧，数据处理涉及到数学和信息技术的应用。学生通过参与到探究实验中来，并能在实验操作中注意观察和思考，体验探究性实验的过程，训练科学方法，培养学生的科学态度和价值观。

5引导探究，提出新问题

当完成以上几个步骤的实验后，学生要能以口头或书面等方式比较明确地表达探究过程和结果，并能与他人进行交流讨论，在讨论时既要敢于发表自己的观点，又要善于倾听别人的意见。通过污染物如何扩散的研究后，还产生了新的问题，不同类型的沉积物如何影响污染物的扩散?

天然地下水水质与降雨或地表水人渗到地下水并与土壤和成岩矿物反应的地球化学作用密切相关。人类活动的影响和排放到水生环境的污染物也会对地下水水质造成一定影响。然而，需要注意的是，降雨的水质已经在很大程度上受到了人类活动的影响。自然界中污染物的种类多种多样，包括人工合成有机物、碳氢化合物、无机离子、病原体和放射性核素等。

在课外探究实验活动中，同时要发挥学生的主体作用，在学生对实验的参与、认知和感受上，要求他们运用实验手段，采用不同的实验材料、试剂、器具等，设计出不同的探究性实验方案。探究实验形式是多样的、随机的，重视学生的个性发展，激励、引导、启发学生自行设计实验，进

行对照探索、研究，师生共同探究实验，其教学结果能养成学生批判地吸收教科书知识的习惯，培养学生发现问题、积极探索的精神，培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力及创新能力，有助于培养学生的科学态度和创新精神。通过这样引导，使学生思维更发散，起到抛砖引玉的作用。

二、关于课外探究实验的思考

1在课外探究实验过程中可以培养学生学习科学的兴趣

在探究过程中，全体同学均有不同程度的收获，尤其学生学习科学的兴趣浓了，求知欲高了。在课外实验探究中，学生的主体性得到充分发挥，能受到较好的观察、实验、思维、科学态度和科学方法的训练。课外探究实验本身就具有引发学生浓厚的认知兴趣和强烈的求知欲望的作用，但只有当学生通过亲自探究实验现象产生的原因和规律，了解探究问题的真正价值时，所形成的兴趣才能保持稳定性和持久性。

2在课外探究实验过程中可以培养学生的科学态度和科学方法

以往的实验都是教师按照教材的要求准备好实验仪器和药品，学生们根据实验步骤动手操作。最后填写“实验报告”，这种“照方抓药”式的实验操作基本上属于一种纯技能的训练，停留在表现层面，缺乏足够的思维训练和实验兴趣的培养，而课外探究实验活动，坚持以人为本的思想，注意学习主体的实际情况，引导学习者从原有的知识经验中，把实验的主动权还给学生，让他们成为实验的主人，自主地去实验设计，培养了学生的动手能力。

3教师要精心准备课外探究实验的材料，鼓励学生自己去探究

自然知识的形成过程即是学生探究的过程。课外探究实验的过程是引导学生收集准备探究材料的过程。在课堂上，学生较容易进入探究状态；在课外，也会兴趣盎然，动手自如操作。

4课外探究实验主题要来自学生生活和社会生产的热点问题

在“学科本位”思想的禁锢下，大多问题的提出背景都无法摆脱课本单纯知识性的束缚，其不讲究问题背景的单纯设问，既难调动学生思考的积极性，也无法使学生体验到问题探究的价值和意义。因此，探究的问题涉及知识面应当宽泛，不局限于科学教材，可联系生活、生产、社会中的各类有关科学主题，创设新的情境，变化设问角度，拓宽学生的创新视野，启发他们的创造热情。在探究创新的过程中，一个个闪光点的出现，在给学生带来成功喜悦的同时，也给教师带来有启发性的惊喜，这既拉近了师生之间的距离，拉近了学生与社会和生活的距离，更成为师生进一步探索、交流和学习的动力。