准确认识“探究与实验”

谢莉丹

摘要影响学生科学素养或测验成绩的并不是教师自己拥有多少科学知识，而是用什么样的方法去引导他们学习科学。教学生怎样做科学，开展探究活动，比静态地传授科学知识更加重要。因此，在小学科学课程中，教会学生探究与实验的方法，远比单纯传授科学知识要重要得多。

关键词 科学素养 科学探究 实验

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.30.038

Accurately Understand "Exploration and Experiment"

XIE Lidan

（Liuzhou Teaching Equipment Supply Station of Guangxi Zhuang Autonomous Region， Liuzhou， Guangxi 545001）

Abstract： What affects students’ scientific literacy or test scores is not how much scientific knowledge teach？ ers have， but what methods they use to guide them to learn science. Teaching students how to do science and carry out inquiry activities is more important than static teaching of scientific knowledge. Therefore， in the pri？ mary school science curriculum， teaching students the methods of exploration and experiment is much more im？ portant than simply teaching scientific knowledge.

Keywords： scientific literacy； scientific inquiry； experiment

1995年，41個国家近50万名3个不同年级的学生参加了一项数学与科学测验，结果发现：教师越假定自己的科学知识了解得不多，他们的学生（四年级儿童）的科学测验成绩就越高。从这个研究中可以发现，影响学生科学素养或测验成绩的并不是教师自己拥有多少科学知识，而是用什么样的方法去引导他们学习科学。因此教学生怎样做科学，开展探究活动，比静态地传授科学知识更加重要。

随着信息时代的到来，这样的要求会变得越来越重要。即使在当下学生的脑海中装满了各种各样的科学知识，但是随着科技发展，这些知识可能会被逐渐淘汰。因此，在小学科学课程中，教会学生探究与实验的方法，远比单纯传授科学知识要重要得多。

熟悉“探究与实验”的教材呈现

探究从字面上解释就是“探索研究”。在小学科学课程中，我们所说的探究一般是指科学探究，是学生通过一定的程序开展科学研究的过程。科学探究一般包括提出问题、作出假设、设计方案、实验验证（收集信息）、分析信息、获得结论等过程。这些过程是科学探究的外在表现，其内涵是学生对未知的探索，是学生在探索未知过程中的思维发展。

实验是科学探究的一种形式，其实质也是一种学生主动探索未知的过程。从小学科学课程的内容来看，实验是科学教材中学生进行探索研究的主要活动方式。因此，本文中所说的“探究与实验”，指的是小学科学教材中需要学生运用实验的方式进行探索、研究，积极思考并主动发现的那些课程内容。作为教师来说，认真分析，了解“探究与实验”这部分课程内容的教学方法和指导要点，有助于教师更好地开展教学，促进学生科学素养的提升。

小学科学教材通过不同的栏目对学生的学习活动进行分类，并通过这些栏目的实施来引导学生经历科学的学习过程，体验科学的思维方式。例如：在上海的《科学与技术》教材中，将活动分为了观察·调查、讨论·分析、问题·需求、实践·探究、设计·制作、展示·评价、改进·创新、拓展·应用等；在苏教版《科学》教材中，将活动分为了观察、动手、记录、思考、交流、阅读、拓展七个类别；在教科版《科学》教材中，主要将活动分为了聚焦、探索、研讨、拓展四个类别。

虽然不同版本的科学教材对学生活动有不同的划分方法，但其中都不乏有关“探究与实验”的学习内容。以“探究声音在空气中的传播”这一活动为例，在上海《科学与技术》教材中，是以“实践·探究”这一栏目呈现的；在苏教版《科学》教材中，则以“动手”这一栏目呈现。虽然栏目名称不同，但都是引导学生开展钟罩实验，观察声音的变化，进而推断出真空不能传播声音。

因此，“探究与实验”活动的关键在于学生通过开展实验探究、观察现象、获取信息、归纳总结、得出结论等一系列科学活动，学习掌握新的科学知识与科学经验，且这些实验活动的本质都是学生的主动探索和发现。

认识“探究与实验”的主要课型

根据实验内容的特点，科学课程中的“探究与实验”活动一般可分为“验证性实验”和“探索性实验”两类。

1.验证性实验与探索性实验的特点

验证性实验：是指对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或做出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。验证性实验关注学生对科学实验过程的体验。

探索性实验：是指人们从事开创性的研究工作时，为探寻未知事物或现象的性质以及规律所进行的实践活动，探索性实验是一种试验。它强调学生对未知事物和现象的尝试性探索活动，通过一系列探索性的操作实验，观察实验现象，获取信息，并通过分析和讨论，建立某种概念和规律，理解和掌握相关的知识。同时，在这个过程中培养学生的观察能力、思维能力、探索精神以及使他们掌握正确的学习方法。

2.验证性实验与探索性实验的区别

验证性实验是针对假设的证明，重在引导学生亲身经历科学研究的全过程，体验科学程序在研究中的重要作用。例如，“探究摩擦力”这一内容，首先根据情境进行尝试：两位同学比赛拉箱子。然后让学生基于生活经验作出假设：交流各自对摩擦力的认识；讨论在拉箱子的活动中，两边的摩擦力大小是否一样；交流可能影响摩擦力大小的因素。再通过方案设计，进行实验验证。最后分析数据，形成结论。验证性实验通常采用“假设—验证—应用”的教学模式。

探索性实验是通过实验来回答学生感兴趣的问题，激发他们的好奇心，培养他们的科学探究能力。这类实验更倾向于在问题的指引下，通过尝试、操作，获得信息，并分析信息得出结论。例如认识溶解现象的实验，教师提出问题，组织学生将各种物质放入水中进行搅拌，引导他们观察实验现象，归纳溶解现象的特点。这类实验活动学生并不需要作出假设，也不需要设计实验方案，教师需要的是在实验前，提出明确的问题，并仔细指导实验方法，然后让学生动手尝试。因此，探索性实验通常采用“现象问题—实验指导—动手实验—分析现象—归纳结论”的教学模式。

概括地说，验证性实验重在引导学生经历“提出问题、作出假设、设计实验方案、实验验证、分析信息、得出结论”这一探究过程，探索性实验重在“探索”和“尝试”，重在引导学生根据问题动手实验，获取客观真实的信息，并通过讨论，得出结论。

理解“探究与实验”的不变宗旨

无论是验证性实验还是探索性实验，其本质都来源于引导学生发现，通过引导学生开展实验探究，使他们更直观地了解科学知识，更深入地掌握科学方法，更有效地提升科学素养。然而，在一些“探究与实验”活动中，由于缺少实验器材和场地、课堂时间有限、实验效果不佳等原因，教师会通过图片展示、视频播放或演示实验等形式来取代学生的实际操作，但这样的课堂，教学效果往往比较差。

开展“探究与实验”活动，一方面源于课程标准对“探究与实验”活动提出的明确要求：小学科学课程要向学生提供充分的探究式学习的机会，引导学生亲历科学探究的过程。另一方面是符合学生的年龄特点和认知发展规律。对于小学生而言，动手操作更容易激发他们的兴趣，更容易让他们直观地获取有用的信息，而这些信息，也更容易为学生的思维提供支撑。因此，开展“探究与实验”的学习，不仅是课程标准提出的硬性要求，更是基于学生学情的合理需要。这就对教师提出了更高的要求，教师需要根据已有的教学经验，在缺乏实验器材的情况下，利用身边的简易材料组织学生开展活动，以达到相同的实验效果，帮助学生从直观的实验现象中获得实验结论，积累生活经验。

以探究影响摩擦力大小的因素这一实验为例，上海的《科学与技术》教材中，展示的实验是在水平面上用弹簧测力计拉动木块，并通过增加木块的数量来改变物体的质量，以不同的接触面来改变物体表面的光滑程度，以此来探究影响摩擦力大小的因素。在青岛版《科学》教材中，展示的实验是以弹簧测力计在水平面上拉动木块，并通过在木块上放置砝码来改变物体的质量，以木板和海绵垫为例作为水平面的不同材质来改变物体表面的光滑程度，以此来探究影响摩擦力大小的因素。在教科版《科学》教材中，展示的实验则是在水平面上用弹簧测力计拉动纸盒，并通过在纸盒中放置砝码的方法改变物体的质量，以桌面和砂纸为例作为水平面的不同材质来改变物体表面的光滑程度，以此来探究影响摩擦力大小的因素。

虽然各教材展示的实验材料稍有差异，但其宗旨都是让学生通过开展实验探究，了解物体表面所受的摩擦力大小与物体表面光滑程度以及接触面压力有关，学习控制变量法，为今后的科学学习打下基础。因此，教师可以根据已有的实验材料甚至是简易材料，参考不同版本的教材，选择合适的实验方法来引导学生开展“探究与实验”活动，以此为学生提供充分的探究式学习的机会。

单从实验效果的角度来说，教师也可借助现代化的信息设备（如DIS传感器）来完善实验过程，提升学生实验数据的准确性，帮助学生更直观、更高效地完成实验，达成学习目标。

教师在教学活动的设计过程中，不能受實验材料缺乏等因素限制而放弃学生的实验探究活动；相反，可以以此为契机借助不同版本的教材，调整实验方法，完善实验材料。其中，不变的宗旨便是引导学生通过自主探究实验，经历发现新问题到解决问题、得出结论等一系列实验探究过程，发现自然规律，获取科学知识，掌握实践技能，提升科学素养。