探究型实验教学模式的应用

沈世绿

摘 要：在初中科学实验教学中如何渗透新课程理念，构建探究、合作教学模式，是科学教师面临的新问题。本文结合新课标，对科学实验教学新模式的搭建进行探索和应用。在探究型实验教学中培养学生合作精神，提高科学素养。

关键词：探究型；实验教学；教学模式；合作；自主

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）08-286-3

一、反思传统实验教学模式

纵观当前实验教学模式，还存在这样的情景：教师以实验册规定的实验目的、原理、器材、步骤等内容为基础，详细讲解，示范操作，对关键步骤，予以反复提示和强调。学生依据教师和实验册设定的“程序”和“处方”，在规定时间内默默的、有条不紊把实验完成，然后静静地坐在实验桌旁，等待老师安排。从表面上来看学生实验做的很“顺”，效率很高。但细究起来，却存在很多问题。实验过程中，学生很少讨论、交流和提出疑问，有许多创见和探索意识在“讲解、演示、模练”的实验教学模式中泯灭。在没有猜想和假设的前提下，去完成那些缺少思维活动的操作模式，忽视了“过程与方法”和“情感、态度、价值观”的培养；忽视了学生的经历、体验和个体差异。整个实验过程一帆风顺，学生没有探究的困惑、挫折、失败，更没有成功的喜悦。创新精神和实践能力，难以发挥实验教学特有的教育功能。

二、构建探究型实验教学模式

基于传统实验教学模式的反思，为改变传统实验教学带来的种种弊端，我们科学教师应该转变实验教学观念和方法，探索一种能体现新课程标准倡导的“自主、合作、探究”的教学新模式，使学生真正成为教学主体，能真实地参与科学实验的过程，主动建构知识意义。只有这样，实验教学才能有效地促进学生的认知发展，促进学生对科学知识和技能的建构，提升学生的情感、态度和价值观，培养学生的个性和创造精神。本文就探究型实验教学模式及其应用作一粗浅的探讨。

探究型实验教学模式的核心思想是以问题为起点，以实验过程与方法为轴心开展教学。学生思考、设计、探索、体验在前，教师的讲解、演示、分析、评论在后。在探究性实验教学中，学生是否找到正确的结论并不很重要，重要的是学生是否真正参与整个活动过程，是否在探究过程中具有创新性。在这一模式教学中，教师积极引导学生科学的思维方法，把学生带入科学探索的情境中去，不断深入探索，这正是重在探究过程本身及探究方法的探究能力培养的内在要求。

探究型实验教学的程序是：首先根据教学的内容确定探究的课题，教师对确定的课题创设问题的情境，提供相应的材料，激起学生的兴趣，并引导学生思考，学生根据问题和教师提供的相关材料思考，不断发现新的问题，通过自主的探索，和学生之间的交流、探究，在教师的引导下求得问题的解决。从而体验和了解科学探索过程，养成自主探究、创新的意识和习惯，形成和提高创造能力。简单总结为：确定课题——设计方案——自主探究——得出结论。在这个过程中教师要创设课题的情境，作好引导工作，要体现学生的主体性研究，教师不能代替学生的主体活动，探究的结果由学生得出。

探究型实验教学要体现四性：即自主性、探究性、创造性和合作性。

自主性：教师要让学生放开手脚，独立自主地从事学习活动，成为真正意义上学习主人。

探究性：就是在教师指导下，由学生独立发现知识过程的活动。其意义在于学习经历的探究过程，培养他们的探究精神和创新精神，教师只需设计并为学生提供探索和发现的真实情景（包括物质和心理情景）这是进行探究学习的必备前提。

创造性：鼓励学生多向思维，能从多角度更全面地认识同一事物，并善于把它们综合整体知识，留给学生广阔的思维空间，不墨守成规，人云亦云。

合作性：要让学生学会与人合作。合作学习也是探究性学习的一种重要组织形式。

三、实施探究型实验教学模式应注意：

1、巧设问题情境

实验由问题或任务开始，需要经历推测、实验设计、实验观察、实验分析、得出假说或理论等环节，是一个探索的过程。“实验不是始于观察而是始于问题，但又同观察有着密切的联系。一旦科学家对自然界的某种现象产生问题时，他就有一种强烈的探索欲望，试图通过有目的的观察加以解决”。可见，教学中的科学实验与科学家进行的科学实验一样，其出发点应该是问题，但不是一般性问题，而是课题性问题。以课题性问题或任务作为实验教学的出发点，意味着学生犹如科学家一样面对的是未知、问题和困难，这是落实新课程标准倡导的“自主、合作、探究”教学的需要，也是实现“不给学生奉送真理，而要让学生发现真理”重要思想的必要条件。这种前提条件，有利于调动学生学习、探究的积极性和主动性，把猜想、假设、设计和合作、对话、交流融入实验之中，使学生真正成为教学主体，能真实地参与科学实验的过程，主动建构知识体系。只有这样，实验教学才能有效地促进学生的认知发展，促进学生对科学知识和技能的建构，提升学生的情感、态度和价值观，培养学生的个性和创造精神。

例如，在“影响导体电阻大小的因素”这一探究型实验教学中，我并不是按照教材安排的顺序进行教学的，而是上好了电流、电阻后，直接跳过去先学习电压及欧姆定律知识，然后再回过头来开始学习这一内容。这样处理的理由有二：其一是这节内容相对独立，对后续学习影响不大；其二，有利于科学地创设影响电阻因素的问题情境。因为学习了欧姆定律之后，学生很容易联想到电阻大小会跟电流、电压有关这一错误的猜想，这样再提出“影响导体电阻大小因素有哪些？”的问题，符合学生的思维习惯和认知规律，便于学生在探索中纠正“电阻与电压成正比和电流成反比”这一先入为主的经验错误。有利于克服思维定势，训练科学的思维方法，从而培养学生探究能力。

2、适时点拨

当学生无思路或思维受阻时，在判断学生困惑所在的基础上，教师创设新的问题情景，再次帮助、指导和激励学生。如教师难以做出判断时，要查看学生的体态语言和所画的图、所写关键词等，然后进行判断并提供新的问题情景。如提供实验条件（包括实验器材使用说明书），鼓励学生自主设计实验方案，选择实验器材。教师介入过早会剥夺学生

解决问题、发现答案的机会，但介入太迟也有可能使学生因为问题难以求解而失去探究的兴趣。教师必须选择好时机让学生领会他们所做探究的意义，切忌轻易地告诉学生现成的设计方案和现成的结论。

例如，在“测定小灯泡电功率”实验中，有个学生完成了实验后，出于好奇，逐渐增大电源电压，结果把小灯泡烧坏了，我并没有因为他不遵守实验规则而大声斥责他，而是随机应变，根据他当时的实验情境，引导他观察此时电流表和电压表的示数特点，并向全班学生提出了一个极富探索性的课题：即实验过程中如何确定小灯泡是否烧坏的问题。于是学生开始思考，然后取下小灯泡（模拟灯泡烧坏的情景）开始实验，实验中他们发现，电流表没有示数，而电压表示数并不是他们想像中的为零，而是接近于电源电压！这一发现令他们大为惊讶，百思不得其解之余我适时地给予点拨，引导他们画出电路图，启发他们从理论上进行分析，这样，学生通过思考、讨论、探索、归纳，终于掌握了实验过程中小灯泡不亮时，是否由于小灯泡烧坏造成的问题。

3、师生合作

依据教学时间安排和具体课堂教学进展，教师以学生的身份发表自己的实验设计，或拿出事先准备好的仪器设备，或让学生阅读教材中的相关内容。在这种师生合作中，给学生创造比较、对照和反省的学习机会。

4、鼓励质疑

鼓励学生质疑，或者进行讨论，在比较高的层次上进行学生之间的合作。一般情况下，完成上述几个环节之后，学生就可以进行具体实验操作，完成整个实验任务。而此后的实验过程，在很大程度上与传统实验教学是大致相同的。在实验教学的终结阶段，应鼓励学生提出问题。学生能否提出深刻的问题，应成为评价实验教学质量的重要标准。学生

提出的问题，有可能转化成为学生探究性学习的课题，应鼓励他们继续钻研。

例如，在离子鉴定实验教学中，我让学生利用一种试剂鉴别稀盐酸和稀硫酸，鼓励他们采用不同的试剂和方法。此时他们很容易联想到选择AgNO3溶液和BaCl2溶液。通过实验不断地探索，他们最终发现了不能用AgNO3溶液，而只能用BaCl2溶液。此时，有个学生提出质疑：还有其他试剂可以用来鉴别吗？于是我又让学生从常见的不同的物质类别中寻找合适的试剂，通过学生反复的思考、讨论，他们最终又选择出Ba（NO3）2溶液和Ba（OH）2溶液来鉴别。这样，在质疑中培养了学生敢于创新的精神，在讨论交流中培养了他们合作的意识。

四、探究型实验教学模式应用实例

下面我以九年级中考科学实验复习《气体的制备和收集》一节中对于二氧化碳的制取为例，谈谈自己在课堂教学中是如何实施探究型实验教学的。

第一步：首先需要解决的是从哪几个方面来研究二氧化碳的实验室制法，即探究二氧化碳制法的课题。教师提问：“制取一瓶干燥、纯净的二氧化碳气体，应从哪几个方面来研究？”解决这个问题时，让学生回顾八年级学过的制取氧气和制取二氧化碳的方法，并结合气体的干燥、除杂等知识，各组同学通过分析、交流、讨论、归纳、总结出本课堂探究的课题：⑴探究制取二氧化碳的反应原理。⑵探究气体发生装置。⑶探究气体干燥净化装置。⑷探究气体收集装置及验满方法。

1、关于实验室制取二氧化碳的科学反应原理探究

要求学生对这些方程式进行逐步探讨判断，通过学生的思考、讨论，很容易排除第（1）条和第（2）条化学反应原理，第（4）条化学反应是学生熟悉的，是实验室制取二氧化碳的原理，而学生对第（5）条碳酸钠和盐酸的反应比较陌生，由于该实验操作较简单，此时，教师可让学生分组实验，往碳酸钠和块状大理石的两只试管中分别滴入稀盐酸，观察反应现象，进行对比。通过现象学生很容易得出：碳酸钠的那只试管反应太剧烈，不易收集气体，从而加以排除。这样只剩下第（3）条化学反应了，教师不告诉学生第（3）条化学反应是否可行？要求学生分别选择剩余两种方案中的一种进行探究，可让全班学生分两组进行探究。

2、关于气体发生装置的探究

教师投影如图甲、乙两套气体发生装置，并让学生从反应物的状态和反应条件归纳出这两套装置的适用条件，经过思考讨论，学生很容易得到：碳酸氢钠是固体且需要加热，适用甲装置，而大理石和稀盐酸反应无需加热，故适用乙装置。

4、关于气体收集装置和验满方法的探究

教师首先投影常用的气体收集装置，然后引导学生分析每一种收集方法是利用气体的哪种性质？通过学生的讨论，很容易得到用向上排空气法收集二氧化碳气体。然后教师组织学生讨论验满的操作方法，并思考能否将燃着的木条伸入集气瓶内？

①用排空气法收集气体，密度比空气大的气体由a端进入b端出来，密度比空气的气体，由b端进入a端出来；用排水法收集气体，气体由b端进入，水从a端出来，若在水面上加入植物油，甚至还可以收集易溶于水而难溶于植物油的气体。a端接上量筒还可测量气体的体积；③用于干燥气体（内装浓硫酸等）；④用于洗气、检验、除杂、尾气处理等。

第二步：当确定的四个课题探究完成后，教师要求各组学生自己动手，选择实验桌上所需要的仪器，组装一套制取二氧化碳的装置，并完成气密性的检验。同时，将自己组装的装置进行交流，最后教师对每组学生组装的装置进行评价总结。

第三步：学生用自已组装的装置制取和收集一瓶干燥、纯净的二氧化碳气体，并验证是否收集满。教师可适时点拨、合作完成，并强调实验安全。

第四步：课的最后留给学生一个课后的探究：你能用家庭中找到的用品，自制一套制取二氧化碳气体发生装置吗？

我在本堂课的探究型教学中，尽量作好引导的作用，给学生创设问题的情景，提供相关的学习材料，让学生发挥主体的探索活动，学会研究制取气体的科学方法，亲身体验设计和制取二氧化碳的操作方法，这样学生既掌握了本节课的知识，学会与人合作，又培养了学生的创新精神和创新能力，收到了一定的效果。

实验探究的价值功能向科学教师显示出无限的生命力。为学生积极主动地获取科学知识，认识和解决科学问题，培养科学思维、方法和科学素养，提供了新的平台。

以上是我近年来，在实验教学研究方面的一些探讨和实践，谨请同行们指正。

参考文献：

[1] 陈幼玲.增强实验教学探索性，培养学生科学素质.实验教学与装备，2005，12（2）：43-44.

[2] 路国平.在实验中追求创新.数理化解题研究，2006，12（4）：47-48.

[3] 李 琳.探究式学习在科学实验教学中的应用.中学实验教学，2009，12（2）：16-18.