科学探究精神在初中科学教学中的渗透和培养

孙建华

摘 要：初中科学课程的核心理念是提高每一位学生的科学素养。培养学生的科学探究精神是其中的一个要素。本文从兴趣培养、课堂实验、适当开展实验设计、拓展课外活动、重视科学发展史的教育、及时展现科技成果、在探究活动中注重交流等方面進行阐述，为培养学生良好的科学探究精神打下良好的基础。

关键词：初中科学；科学探究精神；培养措施

新教育背景下，科学教学中的探究精神培养被提到一个很高的层面，它不仅可以使学生更深刻地理解科学知识，掌握科学方法，而且使学生亲身体会科学精神的实质——理性思维、批判质疑、勇于探究，增强了个人的人文底蕴。如何在科学学科的教学中渗透和培养学生的科学探究精神，一直是笔者思考的问题。

一、培养学习兴趣，为科学探究精神奠定基础

前苏联教育家赞科夫说过，“对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机”。学生如果对这门学科没有兴趣，知识的落实就有困难，更谈不上精神层面的探究了。兴趣的培养不是短时间内可以完成的，需要一个渐进的过程。笔者从多年的教学实践中得出一些体会，认为可以从以下两个方面培养学生的学习兴趣。

1.尊重、欣赏学生，建立和谐真诚的师生关系

“一切为了学生，为了一切的学生”，要做到这一点，教师必须要有爱，爱是教育的灵魂，只有热爱教育，热爱学生，才能正确对待、宽容学生所犯的错误。学生做错题、犯错误时，教师不能一味地批评、指责，要善于交流和沟通，要尊重学生；学会适当激励和表扬，引起学生积极的情绪，从而引导学生将学习兴趣转化为学习动机。尤其在课堂上，教师要爱护学生，积极营造一个轻松、愉快、平等、合作、民主的课堂氛围，建立和谐的师生关系。

2.努力提升教师的个人魅力

教师的个人魅力包括人格、知识面、教学方法等方面。要培养学生良好的学习兴趣，教师的人格影响力有很大作用。教师应重视自身的道德形象，追求高尚的人格，重视职业修养和个性魅力，教师良好的性格、气质，高尚的道德品质，丰富的知识面以及良好的教学方法将对学生产生潜移默化的熏陶与教化作用。教师既要德才兼备、严格负责，又要幽默风趣、热情活泼。自身形象既要自然文明，又要举止优雅；教学方法应使学生感到有趣、有味、有奇、有惑，并关注每个学生，寓教于乐。教师要努力学习，不断提升自己的知识面，更新观念，在教学实践中制订可行性教学目标，承担起提高学生科学素养，培养科学探究精神的教学任务。

二、深挖课堂实验潜力，注重实验过程，培养探究精神

霍姆林斯基说：“使你的学生看出和感到有不理解的东西，使他们直接面临着问题。如果你能够做到这一点，你就成功了一半。”科学是一门实验学科，在教学上，教师要选择与教学内容相关的实验，创设情境，促进学生积极参与科学探究，启发他们关注身边的科学。教师要精心设计教学活动，让学生在探索、发现、掌握科学知识的内在规律的过程中，加深对科学探究精神的理解。

案例1：演示实验——初一第一课（学生模仿）

学生从小学进入初中，对科学学科的认识还停留在小学阶段，不重视科学学科，兴趣也不大。课前，笔者准备了五个实验：酚酞遇碱、盐酸与碳酸钠反应、镁条燃烧、鸡蛋水杯的惯性实验、滚摆实验。

在前三个实验过程中，笔者引导学生注意观察实验现象，分析现象产生的原因（引起质疑）。学生对“水”变成红色，大量气泡的出现，耀眼强光的产生，有强烈的好奇心：科学原来可以这么有味道，怎么会有这么神奇的现象呢？

对于后两个物理实验，笔者先演示了一遍，再让学生自己动手实验，学生失败的情况较多，如敲塑料片的速度不够快，导致鸡蛋没掉入水杯；滚摆动能和势能转化没完成，滚摆朝一侧翻滚。然后笔者提出问题，引导学生探究实验失败的原因，分析改进的办法，逐步培养学生学习科学的基本方法——观察和实验（理性思维），从而树立追根究底的科学思想。

演示实验的好处是形象、直观，能快速切入主题，是一种直观的教学手段，教师通过演示的方式，将实验过程与实验结果展现给学生，引导学生观察、思考、分析实验现象，培养学生的观察能力和创新意识。

案例2：分组实验——碱的性质（实验药品的处理）

这个实验的目的是研究氢氧化钠和氢氧化钙的主要化学性质，学会分析对比方法。在学生分组实验前，笔者把18组实验中8组学生的稀氢氧化钠溶液换成浓氢氧化钠溶液，结果在做第一步碱溶液与指示剂的作用时，有的无色酚酞变成了红色，这时学生产生了怀疑：怎么先变红，后来又褪色了呢？然后学生相互交流，开始全班探讨：为什么都是氢氧化钠溶液，会出现不同的现象？

交流结果：可能浓度不同。

实验验证：把氢氧化钠稀释，再滴加酚酞，结果与理论相同。

教师解释：酚酞是一种弱有机酸，其分子结构在H+、OH-浓度不同的溶液中内部会重新排列，在pH<8.2的溶液里为无色，当pH>8.2时为红色，在碱性介质中很不稳定，会慢慢褪色。氢氧化钠溶液的浓度太高，会破坏酚酞的结构，转变成无色。所以，酚酞试剂滴入浓碱液时，酚酞开始变红，然后变成无色。

教师根据学生提出的问题，因势利导地先对学生标新立异、独树一帜的做法予以肯定、支持和帮助，鼓励他们勇于探索，不断创新。学生处于主动探索知识的状态时，对培养创新能力非常有利，可以使学生养成严谨、实事求是的科学探究精神。

案例3：开展实验设计，激发创新意识

以八年级上册第二章第三节“大气的压强”为例，该课教学在化学实验室进行。

实验室器材准备：水槽，尖头剪刀，小烧杯。

课前，每两位学生准备一个无色透明的饮料瓶。上课时，笔者先让学生演示覆杯实验和吸盘实验，然后自己演示大试管吞小试管，最后小组内相互交流，总结得出：大气压存在，且是很大的。

教师拿出一个普通的矿泉水瓶，并提出问题：能否利用现有条件，设计证明大气压存在的实验？

小组交流探讨，并提出两种方案。

第一种：灌满水，盖上盖子，倒转在水槽中，打开瓶盖，水不下流。

第二种：用针在侧面戳一个小孔，灌满水，盖紧瓶子，水不流出来；打开，水流出来。

笔者继续设问：还有其他方法吗？这时，学生不能提出新的方法，笔者进行演示：将学生刚用过的矿泉水瓶在它侧面对应的位置再扎一个小孔，然后装满水，上面用盖子盖好（不能挤压变形）；将盖子打开，学生会看到水从两侧流出，当把盖子盖上时，水又不流了；再将瓶子侧倒，会看到水往外流，但用手堵住上端的小孔，水又不流了。

学生疑惑：为什么有两个、三个洞，下面的水会流出来呢？

学生再次探讨交流并得出结论：两孔导致上方的空气进入（冒泡），内外大气压相互抵消，在液压作用下，水从下面的孔流出来。

通过这样一节实验课，使学生从中获得成功的喜悦，激发其创新的兴趣和激情；失败者从中吸取经验和教训，从而激发其认真思考、勇于创新的精神，从而使教学过程成为学生求知，培养创新精神和实践能力的过程。教师鼓励学生大胆猜想和独立思考，并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想，从而使学生获得解决问题的勇气、信心、毅力和科学的批判精神，深刻认识到科学探究精神的重要性。

三、课外指导，自主探究，培养学生的探究创新能力

采取课堂渗透的方法是培养学生探究精神主要途径，各种形式的课外活动也是一种重要的开放式辅助手段。在实践中学习，可以充分发挥学生的内在潜力，全面提高学生的科学探究能力，深化对科学探究精神的理解。

案例1：草木灰提取碳酸钾（从校内到校外）

在九年级第一章第六节“盐与化肥”教学时，化肥的相关知识在初二时已经学习过，这里再次学习，并与盐的知识结合起来，笔者就想到了碳酸钾的提取，因此要求学生按照提供的素材，在家里独立完成实验。

具体做法：第一，提供素材（相关资料由教师负责整理）；第二，器材准备：草木灰，无色透明饮料瓶，塑料盆，热水，废衣服或布（过滤用），剪刀，塑料手套；第三，设计实验报告并完成；第四，产品课堂展示，交流实验心得；第五，产品检验（碳酸根离子检验）。

在实验过程中，学生产生的困惑：有的瓶子里有沉淀，有的是溶液，没有沉淀；有的沉淀是棉絮状、灰白色的，有的颜色较白。

經过交流探讨，得出结论：草木灰的多少和是否使用热水，会造成沉淀的有无；过滤时，布的致密性与否，导致析出晶体的颜色不同。

实验是学生主动参与、独立完成的，目的明确，实验后学生对实验揭示的结论和实验过程均有深刻的认识。

案例2：叶脉书签的制作（校内——课外）

这项实验一般选择在期中考试后的半个月左右进行，具有一定的技巧性和安全性，所以一般是在教师的指导下师生共同参与完成。

前期准备工作：第一，选择叶片，师生一起选取学校较多的玉兰叶、桂花叶（采摘树叶时要爱护植物）；第二，材料准备：氢氧化钠，烧杯，铁架台，酒精灯，旧牙刷，玻璃板等；第三，制作步骤：略。

学生总结经验：第一，使用的旧牙刷不能太硬，否则容易刷断叶脉，要有耐心；第二，加热时间没有一定的限制，以容易刷掉叶肉为准；第三，刷叶肉的时候，先把背面的一层叶脉撕掉，再刷另一面，就比较容易。

课外自主探究可以使学生在掌握基本的实验技能的基础上，通过观察、实践，发现问题、动手解决问题，不断提高学生的创新意识，提升自主学习能力，培养细心、耐心以及坚持不懈的品质，培养学生的科学探究精神。

四、挖掘科学发展历史，渗透科学探究精神

回溯历史，关注现实，着眼未来，科学发展史的渗透可以使学生知道科学史是科学技术发展到一定阶段的产物，揭示了科学技术产生和发展的规律，从而激发学习兴趣，加深学生对知识的认识，感悟科学家的探究过程，养成敢于思考、勤于探索的学习品质，努力达到科学探究精神与人文精神的和谐统一。

1.运用科学发展史，深化对科学探究精神的认识

在科学教学中恰当运用科学发展史，可以使教学不只局限于现成知识的静态结论，还可以追溯到它的来源和动态演变。这样就可以把科学逻辑的推演同人们认识物质运动的过程联系起来，达到逻辑和历史的辩证统一，真正揭示科学发展的精髓。

案例：八年级下册第一章第五节“磁生电”——四次科学革命

当讲到法拉第发现电磁感应，开创电器化时代时，笔者在课前给学生布置了课外作业，通过互联网，查找科学发展历史上四次重大的科学革命。

第一次：发生在16～17世纪，以哥白尼的“日心说”为代表，挑战神权的近代科学诞生，经过科学家伽利略、牛顿等的推动，建立了近代科学体系。

第二次：发生于19世纪，以能量守恒与转化定律、细胞学说、进化论等三大发现，形成了实验科学体系。

第三次：发生于19世纪末到20世纪初，X射线、电子、天然放射性、DNA双螺旋结构等的发现，使人类对物质结构的认识由宏观进入微观领域，相对论、量子力学、基因工程、生物技术、微电子与通信技术飞速发展，标志着科学进入了现代时期。

第四次：系统科学、计算机、人工智能、纳米化学、生物医药等科学的技术集成与方法整合，尤其是系统生物科学的诞生开启了第四次科学技术革命。

通过学生复述，使学生懂得，科学每迈出一小步都要经过无数艰辛的科学实验，把知识作为历史的产物来考察，从它的孕育、产生和发展进行阐述，活跃学生的思想，启发他们对科学本质的认识。

2.运用科学发展史，培育敢于思考、质疑的精神

学起于思，思源于疑。教学中教师必须重视培养学生提出和质疑问题的能力。科学发展史本身就是一个反思、怀疑、批判、求真、求美、求新的过程，质疑激发认知矛盾，从而创造新理论。

案例：氧气的发现史——以讲故事的形式呈现

18世纪初，德国化学家施塔尔等人提出了燃素理论；1771-1772年，瑞典化学家舍勒把氧气称为“火空气”；1774年8月，英国科学家普利斯特里称这种气体为“脱去燃素的空气”。

舍勒和普利斯特里虽然先后独立发现了氧气，但由于他们墨守陈旧的燃素学说，他们并不知道自己发现了什么。

1774年，法国化学家拉瓦锡对燃素理论产生了极大怀疑，他重复了普利斯特里的实验，得到了一种支持燃烧的气体，他确定这种气体是一种新的物质，从而公布了氧气的发现，正是拉瓦锡敢于怀疑、批判的精神，才击破了燃素学说，发现了氧气。

通过科学家的探究过程，我们认识到质疑是探求发展真理的前提和基础，只有产生了认知矛盾，才有可能提出问题。质疑有利于学生养成严谨认真的科学态度，培养学生求真务实、坚持真理的精神，具备探究与创新的初步意识，为今后的学习和工作打下良好的基础。

五、及时展现科技成果，激发科学探究热情

科学技术已经深深影响着我们的日常生活，在经济社会发展中扮演着不可或缺的角色。21世纪以来，科学技术，尤其是计算机网络技术、电子信息技术的飞速发展，改变了我们的生活方式，改变着我们的文化。所以在科学教学过程中，教师要在课堂中导入我国的重大科技成果。

笔者在教学中，知晓重大科技成果的当天，都会布置学生回家查阅资料，书面摘抄，然后在第二天的课堂上简单叙述、呈现、交流，再提升高度。

案例1：青藏铁路全线铺通（2008年10月15日）

青藏铁路建设在素有“生命禁区”之称的雪域高原上，攻克了“多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱”三大世界性难题，是中国新世纪的四大工程之一，对于实施西部大开发战略、加强民族团结、共同实现全面建设小康社会的宏伟目标，具有十分重要的意义。

青藏铁路全线铺通是我国继奥运会后的又一大盛举，是我国社会主义现代化建设取得的一个重大成就。这样的科技成果可以激发学生的爱国热情，产生民族自豪感。

案例2：观看“神舟”号系列宇宙飞船的发射

学生的兴趣浓厚，热情高涨，这种重大消息很容易激励学生，倡导他们尊重科学，反对迷信。宇宙飞船的发射以举步量天这一浪漫的形式表达我国国家意志的同时，也展示了我国雄厚的国家实力，激励学生为实现科技兴国、增强国威、振兴中华做出努力。

案例3：2013年10月成功研发H7N9禽流感病毒疫苗株

我国科学家26日在杭州宣布，成功研发出人体感染H7N9禽流感病毒疫苗株，这也是我国自主研发的首例流感病毒疫苗株，打破和改变了我国流感疫苗株由外国提供的历史，为及时应对新型流感疫情提供了有力的技术支撑，是我国生物基因工程的一个重大突破。这一事件会激励学生好好学习，勇于探索，将来报效父母和国家。

科学技术是第一生产力。展示科技成果可以使学生感悟科技工作者的艰辛，学习他们坚忍不拔、执着的探索精神，学习他们创新改革、求实、求真的精神，极大地鼓舞学生，增强民族自尊心、自信心，能够使学生不断提高对科学的兴趣，深化对科学的认识，关心科学技术的发展，尊重科学，反对迷信。

科学课程标准把科学探究作为发展学生科学素养的核心，把科学探究放在突出的地位。教师应给学生提供充分的科学探究机会，体验探究过程的曲折和乐趣，成为懂得思考的人，善于发现问题，提出质疑。在教学中体现科学探究精神，是科学教育面向未来的必要要求，使学生更深刻地理解科学知识，更好地掌握科学方法，亲身体会科学精神的实质，提高人文底蕴和科学素养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.初中科学课程标准（2011版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]王大珩，于光远.论科学精神[M].北京：中央编译出版社，2001.

[3]孫方民，陈凌霞，孙绣华.科学发展史[M].郑州：郑州大学出版社，2006.