培养学生实验探究能力摭谈

徐冰

【内容摘要】培养学生实验探究能力不但是促进学生认知发展的重要途径，而且是教会学生学会学习的方法之一。本文结合初中科学教学的实践，探讨了培养学生实验探究能力的问题。

【关键词】实验教学 探究能力 培养策略

学生创新精神和实践能力是科学精神和科学素养的精华，因此要求初中实验教学注重培养学生探究能力，进而提高实验教学的实效性。

一、有效创设情景，激发探究兴趣

实验探究的重心或出发点在于学生方面，即探究的第一步是学生能提出要探究的问题。要让学生提出一个有兴趣的问题，那教师必须创设一种能激发学生探究兴趣的问题情境。如在教学“平面镜成像特点”一节时，先把大平面镜挂在黑板上，让学生观看其他同学，再把平面镜拿到学生面前观察，改变物距后对比有什么不同现象？学生看到不同的两种现象，非常惊讶，大大激发了兴趣（其实学生在日常生活中经常看，只是没有留心，课堂上这样强烈的对比，现象非常明显，才引起学生高度关注）。随之产生各种疑问，形成探究问题的心理愿望。又如探究“影响摩擦力大小的因互”时做“筷子提米”实验和“拉不开的两书”（两本交错相叠的两本书或杂志很难拉开）；探究“盐酸的性质”时做一个“鸡蛋跳舞”的实验；探究“大气压强”时做“瓶吞鸡蛋”实验，问学生：“鸡蛋不是比瓶口大吗？为什么会掉进瓶中呢”等等。这些惊奇的实验，使学生的注意力高度集中，大大的激发了学生探究科学的兴趣，此时学生进入学习的最佳状态，真正激发学生的探究欲望。

二、选择合适内容，设计探究活动

在实验探究活动中，如何选择恰当的、有效的探究内容进行教学设计，是提高探究活动有效性的关键。如在探究“气体的压强与流速关系”时（八年级上第二章第3节），教师给学生做了上个“吹不走的乒乓球”实验：左手拿着漏斗，右手把乒乓球放进漏斗的口中，然后将漏斗稍稍倾斜，对着漏斗的小口开始吹气，可那乒乓球却并没有从漏斗中出来。这个实验比教材中的吹纸条的实验现象明显得多了，学生的注意力紧紧地被吸引过来，而且激起了学生探寻究竟的极大兴趣。因此，教师应从多角度，多渠道来整合探究学习的材料，包括创造性的使用教材，积极的开发和利用生产、生活、社会中的科学教育资源等，并能根据科学学科特点和学生实际，设计和实施最有价值的科学 ——即具有基础性、发展性、现实性的科学训，有目的地进行科学问题的探究。

三、精心组织实验，提高探究实效

1.充分做好实验前的准备

首先，合理选择实验器材。科学实验中实验仪器的选择会直接影响实验的效果。实验器材选择不当，会造成实验效果不明显甚至无效果，实验的有效性更无法体现。所以，教师在实验前应充分考虑到实验器材对实验有效性的影响。如做水沸腾实验时，按教科书上的实验器材，用酒精灯加热烧杯，水沸腾的现象并不明显，和书中描述的液体内部和表面发生的剧烈的汽化现象有一定的距离。如果以这样的现象来搪塞学生，不仅难以达到教学目的，且学生的实验心理无法得到满足。所以在实验前应选择好器材，以免出现实验效果不明显，乃至实验失败的情况。

其次，做好实验仪器的检查工作。实验前还应当对实验仪器进行彻底检查，以免实验时出现问题。如在测量小灯泡功率实验前，一定要检查小灯泡、开关、电池等仪器是否正常。因为有些实验仪器极易损坏，实验时出现问题，会使实验失去连续性，影响实验进度，更谈不上实验的有效性。

第三，合理组建实验小组。一个班级里学生成绩迥异，动手操作能力各有差别。所以在实验前应充分做好学生实验的分组工作。合理搭配，保证人人有事做，时时有事做，共同达到实验的目的。合作、高效、愉快才是我们实验的目的。

最后，合理安排实验探究的时间。实验探究活动不是简单的观察实验活动，也不是单纯为了得出某一个结论而进行的，教师要通过有效的手段来调控时间，为学生的实验探究提供充足的自主活动时间。没有充足的时间，学生的实验探究就会流于形式，在实验探究的过程中，教师必须把学生在探究过程中需要动脑的地方所花的时间考虑进去，才能提高科学探究的有效性，通过实践我们觉得以中等稍偏下学生的认识水平为参照，精心预估学生探究所需的时间比较合理。从知识的生成角度看，在实验探究中要体现知识发展的阶段性，符合学生的认识规律，要延长知识的发生和发展的过程，让学生充分经历“非正式定义”的过程，教学中应致力“多样化”、“合理化”以使得学生对知识的真正自主建构和个性化发展成为可能。

2.鼓励猜想假设，培养探究能力

猜想与假设是探究式教学中的重要环节，学生猜想与假设的能力的水平高低直接影响科学探究能力的水平，在科学探究中，既要敢于大胆假设，又要严于小心求证。除了根据日常生活经验鼓励学生进行猜想与假设和运用类比联想进行假设外，还可以指导学生运用以下二种方法进行大胆猜想：

（1）根据前认知进行猜想与假设。我们把学生已知的知识可称为前认知，学生的认知水平就是在前认知的基础上不断地扩展构建，形成新的认知，因此前认知对学生在探究问题时的影响是很大的。通过已知的知识来对新问题进行猜想与假设也是科学探究教学中常用的一种策略，这既是对已学知识的巩固与归纳，又对新知识的探究奠定一定的基础。例如探究“电流与电压、电阻之间关系”的实验教学时，可以采取以下流程：复习有关电学中三大常见物理量：电流、电压和电阻。然后提出问题：电流与电压、电阻三者之间有关系吗？如果有，应有怎样的关系？提出问题后，学生根据所学知识，电压使电路中形成电流，且电源电压越大时，电路中的灯泡会越亮；电阻是导体对电流的阻碍作用。由此提出猜想与假设：电流可能与电压成正比，与电阻成反比。

（2）根据直觉思维进行猜想与假设。直觉思维是未经逐步分析就迅速对问题答案做出合理的猜测、设想或突然领悟的思维。它往往会形成智慧的火花，迸发出创造的灵感。在探究教学中充分利用学生的经验和直觉让学生猜想是培养学生猜想能力的有效手段。例如在探究牛顿第一定律的实验教学中，师生一起做斜面实验，看到三种表面上的不同情况：斜面越光滑，小车运动的就越远。学生凭直觉感觉到：若斜面非常光滑，则小车就会运动的非常远。从而提出猜想：运动物体不受外力的情况下，就会永远运动下去。

在科学探究教学中，由于学生认知发展水平、经验知识背景等的差异，即使是面对同一个问题，也会提出各种不同的猜想与假设。有合乎逻辑的，有异想天开的，但都充分表达了学生独立思考的结果。我们必须对学生的假设给予尊重，因为教师不能替代学生思考，不能简单地从自己的角度去限制学生思维的广度与深度。对这些不同的猜想与假设，教师要逐步引导学生把不合理的假设修正为合理的假设，千万不可把自己预定好的假设或部分优秀学生的假设勉强地当作全班学生的共同假设。教师要尊重学生的个人意愿，逐步引导他们，防止出现以教师为中心提出假设。

3.巧借错误资源，激活创新思维

有人说“创新就是捏一个你，捏一个我，合在一起打碎再捏一个你，再捏一个我。”确实一节真实有效的实验教学课，学生不可能不出现错误，就是因为有了这样或那样的错误，才会使我们的实验教学环节更精彩，实验过程更真实。学生是活动的主体，而学生犯错的过程就是一种尝试和创新的过程。教师只有具备“主动应对”的新理念，变学习错误为培养学生创新思维的契机，才会看到错误背后的价值，让错误以特有的亮色展现课堂。例如在一次实验探究中，笔者提出了这样一个问题：“如何检验CO2气体”，学生纷纷回答：“通入澄清石灰水”，突然有个学生说：“通入氢氧化钠溶液中”，同学们哄堂大笑，结果老师鼓励那个学生继续讲下去，生：“然后再加入氯化钡溶液观察有无沉淀就可以了”，这时其他同学也纷纷表示可以用，只是相对而言，稍微麻烦了点。师：“这位同学方法虽然还是常用的那种简单，但他给了我们提供了一种新的思路，使我们获得了新方法，感谢他，也要学习他那种乐于思考的精神。”俗话说“失败是成功之母，错误是正确的先导，是通向成功的阶梯，是创新火花的闪现。”科学学习的过程就是一个再创造的过程，对待错误，教师应留给学生足够的时间去阐述自己的观点，进而去顺应学生的思维，去挖掘错误背后的创新因素，小心呵护学生的创新，适时、适度地给予点拨和鼓励，能帮助学生突破眼前的新境界，让学生体验思维价值，享受到思维快乐，使其茁壮成长，为课堂教学增添生命的活力。

4.注重分析认证，适时引导讲解

教师要组织学生对实验的结果进行分析认证，并适时进行引导和点拨，帮助学生对探究问题的结论形成清晰的认识，加深对知识的理解，使学生从感性认识上升到理性认识，同时培养学生的分析归纳能力。杨振宁说过：“我在中国学的方法是演绎法，我发现这完全不是费米、泰勒等人的研究方法，他们是从实际实验的结果中归纳出原理的，是归纳法。我很幸运这两种研究方法的好处都吸收了，这对我的研究工作有很大的影响。”科学实验探究中“分析与认证”环节要求学生要具备较强的归纳能力，但初中生的分析归纳能力并不成熟。因此，教师要给予适当的引导和点拨，甚至讲解，以逐步提升学生的这方面能力，使课堂实验探究更为有效。例如在“探究凸透镜成像规律”（七年级下第一章第6节）的活动中，从学生中征集到下表所示的实验数据后，要让初一的学生独立总结出全部的规律是非常困难的，或者说是不可能的，因此，教师必须用问题引导或详细讲解，来帮助学生得出结论。

教师要引导学生思考的问题有：（1）物体通过凸透镜成实像要具备什么条件？（2）物体通过凸透镜成放大实像的条件又是什么？（3）物体通过凸透镜成缩小实像的条件是什么？（4）物体通过凸透镜成虚像的条件是什么？（5）物体通过凸透镜两成像的条件如何？（6）两次成像时，物距与像距有什么关系？（7）当凸透镜成实像时，随物距的减小，像距是怎样变化的？（8）像距和焦距之间有什么关系？教师还要提醒学生进一步探究的问题有：（1）若凸透镜的上半部被挡信，所成的实像有什么变化？（2）当物体垂直主轴向上运动时，所成实像如何运动？教师要讲解总结的内容有：①一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；②成实像时物近像远像变大；③成虚像时，物近像近像变小。

四、及时反思总结，提升探究能力

每次实验后教师组织学生即时进行总结交流是非常必要的。首先，它能使学生对实验过程进行整理，明确实验目的，分析实验过程，并推导出实验结论。其次，它能使学生间接获得实验经验。在交流时让学生注意其他学生或者实验小组是如何进行实验，如何获得结果的。通过相互比较，寻找与分析原因。若是用不同的材料开展实验，或者是进行不同的实验项目，更应相互学习和借鉴别人的间接经验，不断提高自己的知识与能力。最后，它还能锻炼学生的表达能力。因此，教师应当和学生一起回顾总结本次实验成功与否、原因、存在问题、是否发到预期目的等。只有不断总结思考，才能使理论和实际操作完美的结合。实验总结也是一个自我反思的过程，为以后再次遇到类似问题而顺利解决提前准备。教师在总结时应适时给学生一定的肯定和建议，并给学生留有思考问题的空间。尤其是学生在实验中遇到困难的时候，不要急于帮助学生解决问题，应由学生自己去思考问题的答案。做到实验后有总结，总结后有反思，反思后有提高。

总之，适时适度地发挥教师的主导作用就意味着学生的主体作用也能够充分得到落实，不仅对提高课堂效率带来了实效，而且还使学生的学习负担得以减轻，也给学生发展带来了一个全新的空间。教师在指导学生探究实验，体验实验探究的过程中，落实课程标准的实验教学目标，达到全面培养学生的自主学习的能力，合作学习的能力，探索学习的能力，以及动手实践的能力的要求，使得到全面的发展。

【参考文献】

[1] 王耀村. 初中科学教学案例专题研究[M]. 浙江大学出版社，2009.

[2] 浙江省教育厅教研室. 初中毕业生学业考试说明[M]. 浙江摄影出版社，2012.

[3] 王云创. 在实验教学中培养创造性思维能力[J]. 实验室研究与探索，2010（5）.

[4] 张主方. 课堂实验探究有效的思考与实践[J]. 中学物理教学参考，2010（10）.

[5] 包还霞. 让学生在实验探究过程中成长[J]. 中国现代教育装备，2012（4）.

（作者单位：浙江台州市椒江区洪家二中）