探究性实验运用于拓展型课程的研究

黄海佳

摘要：探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。拓展型课程旨在强化学生的主体意识、完善学生的认知结构、拓展学生的学习渠道和学习经历、提高学生的综合学习能力、提高学生自我管理和选择学习的能力、形成自己的发展方向。

关键词：探究性实验；拓展性课程；核心素养

G633.91

一、研究的背景

《中国学生发展核心素养》总体框架正式发布，学生发展核心素养，主要是指学生应具备的，能够适应终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。研究学生发展核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措，也是适应世界教育改革发展趋势、提升我国教育国际竞争力的迫切需要。

中国学生发展核心素养，以科学性、时代性和民族性为基本准则，以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面。

综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、时间创新六大素养。科学精神，主要是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现，具体包括理性思维、批判质疑、勇于探究等基本要点。实践创新，主要是学生在日常生活、问题解决、适应挑战等方面所形成的实践能力、创新意识和行为表现，具体包括劳动意识、问题解决、技术应用等基本要点。

文化基础——科学精神：理性思维，重点是崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法；尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等。批判质疑，重点是具有问题意识；能独立思考、独立判断；思维缜密，能多角度、辩证地分析问题，做出选择和决定等。勇于探究，重点是具有好奇心和想象力；能不畏困难，有坚持不懈的探索精神；能大胆尝试，积极寻求有效的问题解决方法等。

为实现“促进学生全面而有个性地发展”课改总目标，浙江省在课改指导意见中把义务教育课程从教育功能的角度分成“基础性课程”和“拓展性课程”两大类。基础性课程主要培养学生终生发展和适应未来社会所需的共同基础；拓展性课程主要满足学生的个性化学习需求，开发和培育学生的潜能和特长，培养学生的自我认知和自我选择能力。

二、研究概念的界定

（一）探究性实验

探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。

通过做探究性实验进行教学，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，充分调动学生的积极性，培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力，更有助于学生形成化学概念、理解和巩固科学知识，并且能提高学生的逻辑思维、独立操作和自学能力，使学生获得比较熟练的实验技能，培养学生实事求是、严肃认真的科学态度，还使学生初步学会用实验手段研究化学问题的方法。加强实验探究性，教师在教学中能消除重概念学习，轻实验操作，重定义结论，轻科学方法，重强化训练，轻兴趣激发，重知识传授，轻能力培养等种种弊端。

（二）科学拓展型课程

拓展型课程旨在强化学生的主体意识、完善学生的认知结构、拓展学生的学习渠道和学习经历、提高学生的综合学习能力、提高学生自我管理和选择学习的能力、形成自己的发展方向。拓展型课程由限定拓展课程和自主拓展课程组成，限定拓展课程包括专题教育、学校文化活动和社会实践活动，是全体学生的必修课程。自主拓展课程包括学科课程的延伸、综合、拓宽及各类兴趣活动和阅读活动。

建设拓展型课程，结合现代科技与生活生产实际，从转变学习方式的角度，开发多样性的拓展型课程。科学拓展型课程大致可以分为“学科衔接课程”、“研究实践课程”、“应用技术课程”和“科普课程”等四大方面。

本文主要就“研究实践课程”展开研究。通过科学观察、科技活动、调查探究等活动，加强学科探究性学习，引导学生体验探究自然、生产和生活中的科学，培养学生动手实践、科学探究、团队协作、服务社会的能力。具体可考虑的内容：一是针对教材中某些需要较长时间才能完成的实验、探究活动等，可开始实验探究课程，组织教师、学生共同参与，有计划地实施，做好相关记录，如录像、录音、拍照、数据记录等，制作成视频、课件、文档等，既能让本届学生体验、感受，也能使下届学生使用。二是可开设微型实验课程，微型实验课程的好处是不言而喻的，微型化的实验可以在课堂内进行，分组可以更细，甚至做到人手一套。三是有条件的学校可以开设实践性课程——科学实验基地，如种植基地、盆景园、养殖基地等，让学生亲身经历参与过程，感悟生命及其价值。

三、探究性实验在平时教学中的应用

探究性实验重视让学生进行科学探究，教师也要注重对教学方法的不断探究，对探究性实验教学过程中出现的问题进行反思，创造性地改進已有探究性实验。

（一）积极开展简单易行的探究性实验

虽然探究性实验在实施的过程中遇到了种种阻碍，探究性实验本身存在的不成熟也显现出来，但任何真理都是经过千锤百炼才得以修炼成功的。

教师是探究性实验教学的主导者，是课堂教学的组织者，教师应该根据教材的要求和学生的需要积极开展探究性实验，完成教学目标规定的教学任务。在《观察蜗牛》这节课中，A教师采取探究式的教学方法，其中涉及的探究性实验如下：

提出问题：教师：“蜗牛具有眼和触角，请思考蜗牛有没有感觉。”

建立假设：

1.蜗牛有视觉；

2.蜗牛有触觉；

3.蜗牛有嗅觉和味觉；

4.蜗牛有听觉。

设计实验，分组进行，分配任务：

1.学生：“将蜗牛的一半置于亮处，一半置于暗处，观察蜗牛朝向哪个方向活动。”

2.学生：“用铅笔触碰蜗牛的壳、足、长触角、短触角。”

3.学生：“将糖水滴在蜗牛的附近，观察蜗牛是否爬过去。”

4.学生：“在活动的蜗牛拍掌，观察蜗牛是否有反应。”

进行实验，获取证据：

1.有蜗牛朝暗处爬，也有蜗牛朝亮处爬；

2.铅笔靠近蜗牛触角时，蜗牛反应最明显，其中短触角的反应最剧烈；

3.朝糖水爬过去，没有吃糖水；

4.有的蜗牛有反应，有的蜗牛没反应。

讨论交流，得出结论：

1.蜗牛爬向亮处与暗处具有偶然性，课堂实验不能得出结论，学生根据生活经验得出蜗牛具有趋暗性，怕光；

2.蜗牛具有触觉，特别是蜗牛的短触角具有敏锐的触觉；

3.实验证明蜗牛具有嗅觉，喜欢甜的气味；

4.实验过程中有许多影响因素，不能得出任何结论。

对于学生有能力进行探究的知识，教师应该放手让学生去探究，去进行探究性实验，通过学生的实施，能够发现教材中所涉及的实验有其局限性，能够发现教材中知识的缺陷，給出合理的补充。桑代克的试误学习理论虽然有其局限性，但是偶尔应用于探究性实验教学是非常适合的，其理论有助于对学习问题的发现。教材中设计的探究性实验比较符合学生的能力，教师应该尽可能地将其纳入自己的教学计划中去。

（二）设计合理的探究性实验，遵循循序渐进的原则

循序渐进原则是指，在教学中教师要根据学生的年龄特征，身心发展状况进行教学，教学内容坚持由易到难、由浅入深、由近及远。在初一阶段，学生还没有真正意义上接触过探究性实验，学生的实验技能也非常有限，在此阶段应该注重对学生实验技能的训练，工欲善其事，必先利其器，教师可以预设简单的探究性实验，加强对学生实验技能方面的训练，帮助学生掌握基本的实验仪器的使用，例如在初一阶段学生掌握显微镜的使用非常重要，教学应该花较多的时间在显微镜的认识和使用上。在进行探究性实验时，教师可以展示一些成熟的探究性实验供学生模仿，当学生无法完整地完成整个探究性实验时，教师应该节选某一两个环节让学生在课堂上进行探究。学生处于形象思维阶段，抽象思维能力有明显的提高，但其抽象思维仍需借助具体的事物，要让学生亲身体验探究性实验的过程，先从实际操作入手逐渐向思维探究发展。

（三）综合运用多种教学手段，遵循因材施教的原则

教学要遵循因材施教的原则，探究性实验不能适用于任何教学情境中，教学要在教学目标的指导下，根据学生的年龄特征、知识水平、个性差异，采取多种教学策略，运用多种教学方法。因材施教我将其理解为两层含义：一是因教材施教，即根据教材的性质进行教学设计，选择教学策略，实施课堂教学。在教学中应避免为了探究而探究。对于学生非常熟悉的知识，不需要特意设置探究性实验，学生就能很好地理解学习内容，可以采取学生自主学习，自主建构知识体系；基本实验技能的学习，属于程序性知识，练习是程序性知识获取、掌握的最佳方法，应先向学生讲明技能的基本程序，通过练习来强化学生的掌握程度；对于特别超前的知识，超出最近发展区的知识，应综合运用多种教学策略，寻找一个脚手架帮助学生理解，结合多媒体向学生提供直接的感官感受，采用演示实验向学生讲授，最后可采取探究性实验进行科学探究。根据教材的不同要求，将探究性实验与其他教学手段有效结合，在探究中讲授，在讲授中探究，将科学探究的思想融入其中。二是因学生的不同施教，即根据学生的年龄特征、知识水平、个别差异有的放矢地教学。对于过于活泼的学生，放任其进行探究性实验会导致班级秩序的混乱，不利于教学的进行，应严格控制探究性实验各个环节的实施，让学生能够按照教师的安排进行探究；对于过于沉闷的学生，教师需要积极指导其进行探究性实验，可以采取提问的方式让其将自己的看法表达出来，带领学生进行探究性实验；对于适度的学生，教师可以放手让学生进行自主探究，教师只是在学生探究的过程中给予必要的指导，防止其走一些不必要的弯路，能够较顺利地掌握知识与技能。

（四）课内探究性实验与课外探究活动的有机结合

学校有既定的教学计划，每学期都有必须完成的教学计划，课堂的探究性实验无法满足学生进行科学探究的需要，课内的探究性实验与课外的探究活动的有机结合就显得非常必要。学校应该开展各种课外兴趣小组，以满足学生强烈的好奇心和求知欲，教师要积极指导课外兴趣小组的活动。教师可以按教学计划设计一系列配套的课外活动，将课堂探究性实验作为这一系列科学探究中小环节，将整个教学内容串成一个体系，将探究性实验溶于生活。在课堂上教师指导学生进行探究性实验，掌握基本的实验技能、科学知识，在课堂外教师作为学生的合作者，与学生共同运用课堂所学的知识进行科学探究，让课外兴趣小组不仅是课堂教学的延伸，更是课堂教学的拓展。

四、探究性实验在拓展型课程中的开发

中学探究性实验主要类型包括自主式探究和引导式探究。

（一）生物探究实验

纵观如今生物实验教学，其实验的目的大多数在一个设计完整的实验框架范围内重复前人验证的结果，实验的结果都或多或少在设计者的预料之中，学生的思维和科学素养表现的机会太少。探究性实验以实验为载体，探究科学结论和发展的过程，是在教师的指导下，学生运用已有的知识和技能，通过实验亲自发现问题、探究问题和解决问题的过程。这一过程与科学认识过程一致。符合中学生的探究心理，因此，它能激发学生的认知兴趣和学习动机，可以使教学不仅局限于科学知识本身，还可以揭示出其中的科学思想和科学方法。

生物科学研究的一般方法是假说—演绎法

生物探究性实验往往具有历时长的特点，这样的探究性实验就不可能在一节课中完成，如果没有经过实验就变成老师口头描述，对于学生就变得非常枯燥乏味，当然网上也可以搜到许多这方面的视频，但通过看视频虽然避免了枯燥乏味，学生有的反映出惊讶的神情，有的表现出质疑的神情，明明在说，真的是这样的吗？为了不打击学生的学习积极性，可以将几个探究性实验串联起来，形成一个探究实验套餐。

植物探究实验套餐：种子萌发实验，植物的向性实验（向水性、向光性、向地性、背地性）系列。

（二）生活中的奇妙的化学

从生产、生活实际挖掘素材设计实验方案，因为来源于生产、生活实际的实验探究性强，能极大程度的调动学生探究的主动性，使学生产生强烈的探究欲望。如钢铁的锈蚀和防护，燃烧和灭火，金属的活动顺序，气体和固体物质在水中的溶解等都可以设计成很好的探究性实验。

化学实验是学生形成探究性学习的重要方式之一，为培养学生思考问题，解决问题的能力提供了条件。所以，应该提倡利用化学实验进行探究性学习，使学生掌握科学的学习方法，形成终身学习的意识和能力。

爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师”。化学探究性实验能充分调动学生的学习兴趣，调动学生的学习主动性；探究性学习使学生由被动接受而转为主动学习，从而形成通过自己的主动探究获取知识的学习方式。形成“我要学”的学习风气。

蛋壳里究竟藏的是什么呢？要想看清鸡蛋内部结构，只需将鸡蛋放在一杯醋中即可。等待24小时，醋中的酸性成分将会一点点腐蚀蛋壳中的钙质，慢慢地，蛋壳的分子就会被完全分解，鸡蛋内部的结构也就显露出来了。

评估水的硬度。在一根试管或者长颈烧瓶中加入几毫升水，然后再加几滴肥皂液，堵住管口（瓶口）后摇晃。水面上泡沫越密，则说明水越软。

证明肥皂是碱性的！在一杯热水中倒入3勺咖喱粉末，用力搅拌一会。再往这杯水中加入3勺肥皂粉末（选用极普通的香皂和厨用粗齿锉）。把这两样东西掺和在一块儿。起初咖喱会把溶液染成黄色，之后会转变成棕红色。

酵母：要冒泡！将一包酵母与温水混合，加入少量的蜂蜜或糖，将混合物置于厨房内温暖的地方（放在橱柜上面，因为热气会上升，或者放在暖气上）。几分钟后，你就会发现溶液表面冒出许多泡泡，这就表明酵母开始反应了。

五、探究性实验用于拓展性课程的展望

拓展性课程和基础性在课程价值、课程目标、课程实施方式等方面具有相通性。两者都涉及到三级课程的所有学科和学习领域，都要反映学校的办学理念，彰显办学特色。拓展性课程的开设与开发除了考虑教师特长、课程资源和学生兴趣，更重要是关注课程对实现本校育人目标的贡献和价值。

我们都知道，每个孩子的思维、智力和才能各有其独特的发展道路。只要遇到合适的土壤，每个人都能取得属于他自己的发展成就。而传统课程设置面较窄，并不能完全满足学生的个性化需求。因此，为了让每位学生都能实现个性化发展，必须通过个别化、多元化的适性教育，来培养学生肯定自我、创新思维、不断超越自我的精神，以及学生合作、动手、探究、创新等方面的能力。

（一）拓展型课程定位

1.在建设与实施选修课程和活动课程过程汇总逐步发展形成的一种功能型课程；

2.是基础教育课程的重要组成部分；

3.是国家规定每位学生必须修习并由学生自主选择的课程；

4.為满足学生个性发展需要和社会多样化人才的需求设置的课程。

（二）拓展性课程理念

1.促进学生全面而又个性的发展；

2.为学生提供丰富多样的课程资源；

3.促进学生自主选择性学习能力的培养；

4.着力开发与建设校本课程；

5.建立促进学生个性发展的课程评价体系。

科学拓展性课程作为科学基础课程的延伸，是基础课程的重要组成部分。探究性实验对于学生的学习能力、创新能力的培养有着巨大的作用。初中学生有一定的观察能力、实验能力和思维能力，但分析判断能力还不成熟，自主性还不强，因此还需要给予正确的指导。教学要以学生的发展为本，既需要学生的自主探究，也需要教师的指导，二者互相联系，互相作用。教师必须具备较高素质。我们处于一个信息时代，知识的时代，必须自己驾驶学习，丰富自身的知识，培养自身的能力，不断地在各咱学习过程、教学教程中完善自身的能力结构，逐步使自己从经验型转为探究型的教师。只有这样，我们才能更好地指导学生进行探究学习，扩大探究学习的范围，真正把学生培养成具备各种能力的人才。

参考文献：

[1]浅谈化学探究性实验；孟庆荣

[2]浅谈探究性实验教学；刘崛

[3]关于中小学拓展型课程建设和实施的若干意见（试行）