提高科学探究开放性的策略

陈建姣

摘    要：为真正实现将科学探究作为教与学的重要方式，需要提高科学探究的开放性。通过“充分体现从数据到结论的过程性”“努力提高从问题到过程的理解力”来开放结论，通过“少点引导，体现探究的试错性”“多点选择，体现方案的多样性”来开放过程和方法，通过“创设情境，聚焦问题”“实验观察，发散问题”来开放问题。提高探究开放性应注意四个原则：适切性原则、渐进性原则、从容性原则、激励性原则。

关键词：科学探究;开放性;多样性

一、探究开放性概念的提出与界定

国内外科学教育的一个共同的特点就是强调将科学探究作为教与学的重要方式。[1]33要真正实现教与学方式的转变，则需要设法提高探究的开放性，从而放手让学生开展探究。

根据问题、过程与方法、结论三个要素，将探究水平分为四个等级：0级、1级、2级、3级（见表1）。[1]65

从表1可看出，从结论的开放到过程与方法的开放，再到问题的开放，随着开放内容的增多，探究的层次也越来越高。从表中还可看出，结论的开放最容易做到，而问题的开放则最难做到，这与提出问题是创新的过程相关，也与长期忽视问题意识的培养相关。

教师平时教学中开展的大部分探究所属的层级一般只能到达1级，甚至只能处于0级，这对培养学生核心素养中的科学精神是极其不利的。

本文所涉及的探究开放性不仅包括问题、过程和方法、结论三方面的内容开放性，同时也包括其中的多样性。

二、提高科学探究开放性的策略

（一）结论的开放策略

在教学中发现，学生在“下结论”环节中暴露出的主要问题如表2所示。

面对学生在下结论中存在的问题，可采取以下策略来开放结论。

1.充分体现从数据到结论的过程性

学生在下结论时存在诸多问题，这也就说明教师在教学中对下结论能力的训练不够或针对性还不强。这就要求教师在教学中要留出足够的时间让学生独立完成下结论这一过程。反观我们的课堂教学，在此环节中，教师往往让能正确回答的同学站起来交流，而使其他同学面对较完美的答案失去了独立思考、暴露错误、更正结论、反思评价的机会。

为更充分地体现从数据到结论的过程性，可以让每位学生将自己得出的结论写下来，教师在巡视的基础上找到典型错误的例子，在全班进行交流、评价，从而真正让学生在此过程中辨析、领悟下结论的正确方法。

2.努力提高从问题到过程的理解力

“以现象代替结论”、“正比与递增关系不清”“归纳层次不清晰”“因果关系颠倒”等错误的发生与学生对探究的问题理解不到位有关。若学生理解了探究的问题是物体动能大小与哪些因素有关，在下结论时，就会这样描述：“……动能越大”，而不会描述成“……木块被推开的距离越远”;若学生理解了探究的问题是定性的还是定量的关系，则可避免正比与递增关系、反比与递减关系不清;若学生明确了探究水的压强与哪些因素有关，则可避免得出“液体的压强……”这类归纳层次不清的问题;若学生明确探究的是“重力与哪些因素有关”，也就不易出现因果关系颠倒的结论了。

“自变量把握不准”“以现象代替结论”等问题的发生与学生不理解探究的过程有关。在研究动能大小的因素时，若学生真正理解“控制物体从同一斜面的同一高度静止下落”是为了使“物体的运动速度相同”，那么“控制物体从同一斜面的同一高度静止下落”只是操作变量，而不是自变量了。若学生真正理解为了“比较物体的动能大小”需要下操作性定义，即能将木块推开距离越远的物体所具有的动能就越大，那么就不会将此作为结论中的因子来描述。

而要使学生充分理解探究的问题，比较好的方法是学生能自己提出问题，这样学生对探究问题的理解自然就准确了。让学生独立设计、完成探究，即实现探究过程与方法的开放，在此过程中，会促进学生更深入地理解探究的过程。因此，问题的开放、过程与方法的开放是成功实现结论开放的有力保障。

（二）过程与方法的开放策略

1.少点引导，体现探究的试错性

在探究教学中，教师往往为了使学生少走弯路，就想方设法进行引导，让学生尽量避开困难，使学生能比较顺利地完成探究的任务。但这样的做法，大大减少了学生试错的机会，降低了探究的挑战性，剥夺了学生解决问题能力的锻炼，大大削弱了探究的成就感。

如在“探究电流与电压、电阻的关系”时，可让学生完全根据自己小组设计的方案开展探究。这样设计的意图是想改进我们原来的一贯做法：总是让各小组先汇报自己的方案，然后全班同学一起来改进实验方案，最后所有小组都按公认最优方案开展探究。这种探究没有完全能达到2级，探究的方案并不是各小组自己设计的，学生不能深刻体会到在做方案阶段为何需要完成这些决策。

采用改进的方法进行实践，在汇报阶段发现：当通过改变电池节数来改变电源电压时，电流大小似乎与电池节数存在正比的关系;测定了不同電池节数的电压的小组发现，电压大小与电池节数并不成正比关系;发现电池节数不变，而只改变电阻大小时，电流大小似乎与电阻大小成反比;发现只改变电阻大小时，电阻两端的电压大小并不是保持不变的。这样，学生才领悟到探究的问题是定量的问题，即电流与电压、电阻的定量关系，而不是平时经常研究的量与量之间的定性关系。而为解决“更换电阻后，如何使电阻两端的电压保持不变？”“如何使同一电阻两端的电压能成倍地发生变化？”学生很快想到：只要在电路中串联一个滑动变阻器即可，且为了能准确反映电压的值则需要在电阻两端并联电压表。学生再根据进一步的实验方案进行探究，就容易得出正确的结论了。

2.多点选择，体现方案的多样性

在探究课中，往往需要教师提供适当的支架，而且最需要提供的是多样的、可选择的材料，从而使探究过程多样，这样也可从多样的方案中得出更具普遍性的结论。

如在《阿基米德原理》的探究中，教师可提供：量筒（能放进金属圆柱体）、金属圆柱体组（铜、铁、铝）、重为1～2N大小不同的小石块、小桶、溢水杯、细线、弹簧测力计、水等。学生从以上材料中可自由选择，可选择规则的金属圆柱体，也可选择形状不规则的石块作为研究对象;可以选择量筒来确定排开水的多少，也可以选择溢水杯来确定排开水的多少;可以选择量筒来度量排开水的多少，也可以选择弹簧测力计来度量排开水的多少。通过探究，可从多个研究对象，而不是一个特殊的圆柱体得出结论，从而较好地体现结论的普遍性;可以用不同的方法得知排开水的多少，来体现科学方法的多样性。

再如在《质量守恒定律》的探究中，教师可提供下列药品和器材：双氧水、二氧化锰、硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液、暖宝宝、锥形瓶、小试管、气球、塑料瓶、烧杯、药匙、托盘天平等。以上藥品和器材，可体现实验装置的多样化及化学变化的多样化。

（三）问题的开放策略

1.创设情境，聚焦问题

如何让学生自己提出探究的问题，并激发学生的好奇心？教师可通过实验、图片、视频、故事等来创设情境，从而使学生产生共同的问题。

如在《质量守恒定律》的探究一课，教师可设置下列情境：

通过实验便可引发学生提出问题：通过化学变化会导致质量变化吗？是变小还是变大？还是不发生变化？

再如在《阿基米德原理》的探究中，教师可在课的开始展示如图3所示的图片，并现场展示一个大号泡沫箱（长约60cm、宽约44cm、高约26cm）。让学生思考：在这个泡沫箱内放入质量等同于老师质量的物体，泡沫箱仍能浮在水面上吗？

学生要回答这个问题，自然就涉及这个大泡沫箱可产生的最大浮力的问题，也就可以聚焦到“影响浮力大小的因素”的探究中来。

2.实验观察，发散问题

如何让不同的小组提出不同的问题，体现问题的开放性和创造性？教师可提供一定的器材，让学生通过实验、观察提出探究的问题。

如在《小孔成像》的拓展性课程的教学中，学生可根据教师提供的如图4的自制学具，分小组进行实验、观察，在观察到烛焰倒立的像后，让学生自己提出想探究的问题。实践发现，学生提出的可探究问题有很多：“像的大小与哪些因素有关？”“像的亮度与哪些因素有关？”“像的形状与哪些因素有关？”等。学生可进一步运用教师提供的学具：F型光源、带小孔的方形板、光屏及光具座等器材进行探究。因为学生探究的是自己提出的问题，学习的兴趣和专注度比以往明显提高了，在交流评价阶段，学生汇报的内容也更丰富且更具特色，真正做到了相互启发、引发思考的作用。

三、结语

教育的目的是培养知情的决策者，使学生具有进行正确决策的知识基础和能力。[1]267而决策能力是科学核心素养的高度结晶。努力提高科学探究开放性，使学生在真实的探究情境中进行决策的锻炼，这无疑是提高学生决策能力的一条重要途径。

但在提高科学探究开放性中要注意以下几个原则。

1.适切性原则

并不是所有科学探究问题都适合开放，在教学中要注意内容的选择。如“凸透镜成像规律”的探究在难度上太大，就不适合开放度太高。

2.渐进性原则

随着学生的探究能力的提高，探究的开放度可逐步提高，从结论的开放渐变到问题的开放。而且决定学生探究能力的不应是学生所在的学段，而应是学生的实际探究能力。

3.从容性原则

学生要进行真正开放的探究，需要教师和学生都能从容地对待探究。教师首先要给学生留足充裕的探究时间，其次不要过于看重学生探究的结果。对学生而言，探究过程中需要专注地投入探究，而不受其他同学的干扰，不为与其他同学比探究的进程而草率从事。

4.激励性原则

教师在教学过程中，要善于发现学生的独创性、论证性、逻辑性、人文性、实践性等方面的亮点，而且要用现代教学技术捕捉这些亮点，在交流评价环节进行激励。

参考文献：

[1]王耀村.初中科学课程实施论（下册）[M].杭州：浙江教育出版社，2017.