淺談如何循序漸進地培養(yǎng)學生的科學探究能力

[摘要]本文就目前科學探究教學中所存在盲目和急于求成的問題，從學生的認知規(guī)律、探究教學的實際操作、學生原有的探究能力三方面分析、論證了在探究教學中把握循序漸進教學原則的必要性、重要性。又結(jié)合探究教學的實踐經(jīng)驗，從學生的心理、能力的發(fā)展角度闡述了探究教學中循序漸進教學原則的具體實施，實現(xiàn)學生從怕探究到愿探究、會探究、想探究的深刻轉(zhuǎn)變。

[關(guān)鍵詞]探究教學 循序漸進 科學探究能力

科學新課程的理念是要突出科學探究，課程中的科學探究教學指學生用以獲得知識、領(lǐng)悟科學的思想觀念、領(lǐng)悟科學家研究自然界所用的方法而進行的各種活動，以提高每個學生的科學素養(yǎng)為總目標。這確實是一種令人振奮的教學新理念，但在當前普遍開展的科學探究教學活動中存在著一些問題，許多教師急于求成，對探究式教學既重視又盲目，為了探究而探究的教學表面繁榮，卻不能落到實處。造成學生比傳統(tǒng)教育更大的分化，沒能達到預期的目標。把握以人為本的思想，循序漸進地培養(yǎng)初中學生的科學探究能力值得在教學中進行思考與實踐。

一、為什么要遵循循序漸進的原則

1.從學生的認知規(guī)律看，探究能力的培養(yǎng)不能一蹴而就

瑞士心理學家皮亞杰根據(jù)對兒童進行的實驗，把兒童思維的發(fā)展分成幾個階段：感覺運動智力期、表象智力期、形式運算期。初中學生正處于形式運算期，此時，他們生理上的變化很大，具有抽象思考的能力，可以利用假設(shè)，也能解決復雜的口頭問題與邏輯問題，表現(xiàn)得像大人一樣。但每個學生的思維發(fā)展存在差異。首先，思維的過程是逐漸的，不是一蹴而就，與思維階段相應(yīng)的各種能力也是經(jīng)過數(shù)年的逐步培養(yǎng)形成的。其次，每個人之間的發(fā)展速度也不相同，這取決于兒童已有什么樣的實際經(jīng)驗和社會經(jīng)驗。人們普遍認為，整天擺弄各種各樣的東西，有助于兒童智力的發(fā)展；兒童成長所處的社會文化環(huán)境，會影響兒童思維的發(fā)展。兒童通過自己的觀察和長者的教導，逐步掌握社會的信念、價值觀念和行為準則。這很容易使他們根據(jù)這樣形成的思維方式來解決問題。一個班的學生是成長在各種不同文化背景的環(huán)境里，因而不大可能處于同一發(fā)展階段，他們的能力也不一樣。即使學生的年齡大體相同，情況也是這樣。

情緒發(fā)展在科學教學中的作用，不如智力發(fā)展那么明顯，但是幾乎所有的行為或思想都帶有某種情緒方面的因素。這些因素影響著學生的學習和他們應(yīng)用知識的方式。且事實表明，不同個人情緒發(fā)展的速度也是不相同的。

科學課程的基本理念之一是要面向全體學生。要求照顧學生的個體差異，使每一個學生學習科學的潛能都得到充分發(fā)展。這就需要在探究教學中根據(jù)學生認知規(guī)律，選擇適當?shù)膬?nèi)容，提出適當?shù)囊?，循序漸進地培養(yǎng)學生的科學探究能力。

2.從學生原有的探究能力結(jié)構(gòu)看

傳統(tǒng)的灌輸式教學忽略了對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，只注重科學知識的傳授，學生成了盛裝知識的“容器”、儲存知識的“倉庫”。在“教條條、背條條、考條條，考完以后忘條條”的教學方法下學生的科學探究能力很難得到提高。學生學習興趣不足，缺乏主動探求知識的愿望，學生欠缺提出問題、提出猜想和形成假設(shè)、收集和處理信息、實驗的設(shè)計和操作、解釋結(jié)果和評價過程的能力，學生缺乏創(chuàng)新能力和交流合作能力。所以，許多學生或多或少有著不利于我們?nèi)鎸嵤┨骄拷虒W的思想和文化上的土壤，在課程改革之際，教師不僅要領(lǐng)會新課程標準的精神，轉(zhuǎn)變教學觀念，在實際教學中更要認清學生的原有能力，循序漸進地培養(yǎng)學生的科學探究能力。

3.從目前的教學實際看。為了探究而探究的教學使得學生學科成績分化更大，分析其原因主要有三點。

（1）在探究教學的操作中違背了學生的身心發(fā)展規(guī)律。在活動內(nèi)容的選擇上沒有注意學生的心理特點，選的是學生不熟悉的、不感興趣的、甚至是比較困難的，不能調(diào)動學生探究的積極性和主動性。在探究教學設(shè)計中沒有考慮學生的個別差異，沒有注意他們對活動的適應(yīng)性，沒有分配給適當?shù)娜蝿?wù)，沒有給予更多的幫助和及時的表揚，不能激發(fā)學生對科學探究的興趣和熱情。

（2）探究能力的培養(yǎng)過分超前于學生思維的發(fā)展。比如，科學實驗的設(shè)計能力是一種高要求的科學探究能力，就是要求學生設(shè)計實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設(shè)計數(shù)據(jù)處理的方法及分析實驗的現(xiàn)象。它包括設(shè)計實驗方案、設(shè)計實驗步驟、設(shè)計實驗改進方法等，實驗設(shè)計要求遵循四個原則：對照性原則、隨機性原則、平行重復原則、單因子變量原則。僅就單因子變量原則，學生只有到了形式運算階段，才能認識在其他變量保持不變的情況下改變一個變量的重要性。尚未達到這一階段的學生在進行設(shè)計時，就不會把各個變量分開來考慮。過早地向?qū)W生提出要求，就會造成“拔苗助長”的后果。

（3）安排教學計劃與教學時間缺乏靈活性。科學探究的過程比較復雜，需要時間；學生對于概念或規(guī)律的形成也需要比較多的時間，難以完全按照教師事先的準備和計劃進行?？茖W探究重在探究的過程，時間太倉促，過程沒有很好地展開，這樣不會有好的效果。

目前，新《科學》的教學實際說明，探究教學的實施應(yīng)牢牢把握循序漸進的教學原則，否則欲速則不達。在教材中對有關(guān)科學探究的過程、方法和能力方面的學習內(nèi)容做了有序的安排，注意了探究難度的循序漸進，并與學科內(nèi)容相結(jié)合，恰當?shù)卮┎寤蛉诤?，在各分冊?yīng)有所側(cè)重。這為我們今后循序漸進地進行科學探究教學并予以落實無疑提供了很好的指導。

二、把握循序漸進的教學原則，進行有效的探究性教學

1.讓學生愿探究

興趣是學習行為的原動力，學生對探究的興趣程度會直接影響教學的效果。如何激發(fā)學生對探究的興趣，調(diào)動學生探究的積極性和主動性？

（1）利用生活實際，激發(fā)學生探究興趣。由于教材中的“探究”前面常冠以“科學”兩字，且探究活動通常包括：提出問題、作出假設(shè)、制定并實施計劃、得出結(jié)論和評價交流等內(nèi)容。這讓剛剛升到初一的學生感到“科學”探究很深奧，要完成這些探究活動會很難，畏難情緒由然而生。這時候，就需要我們教師聯(lián)系學生生活實際加以引導。其實，每個學生都經(jīng)歷過很多探究活動，不管這種活動是多么簡單。如某個學生在寫字的時候，發(fā)現(xiàn)圓珠筆突然寫不出字了，他會怎么辦？他可能會先檢查一下筆尖是否損壞。如果沒有，他會接著把筆芯取出來，看一看筆芯中是不是沒油了。如果真是沒油了，就換一支新的筆芯。就是這么一個簡單的、習以為常的過程，其實就是一個探究活動。因為它包括了探究的一般過程：發(fā)現(xiàn)問題——圓珠筆寫不出來了；提出問題——怎么會寫不出字的？作出假設(shè)——可能是筆尖壞了或沒油了；制定和實施計劃——檢查和筆芯；得出結(jié)論——筆尖壞了或油沒了，最后解決問題——換筆尖或筆芯。只要我們稍加啟發(fā)，學生肯定會舉出許多類似的實際經(jīng)歷。在此基礎(chǔ)上再引導學生進行具體的分析，使他們逐步了解探究活動的一般過程。這樣，學生就會感到探究活動并沒有想象中的那么難，不僅增強了完成探究活動的信心，而且激發(fā)了參與探究活動的興趣。

（2）巧設(shè)問題情景，激發(fā)學生探究興趣。科學探究是從問題開始，而問題產(chǎn)生于懷疑，教師要創(chuàng)造合適的問題情景，使問題呈現(xiàn)出巧而生趣，準而能思，使學生產(chǎn)生探究的內(nèi)驅(qū)力。

（3）讓學生在參與探究，獲得成功的體驗，從而激發(fā)對科學探究的興趣。教師可以根據(jù)學生的特點和課堂教學的需要，讓學生擔任不同的角色，使每一個學生都能為探究活動作出自己的努力和貢獻，在充滿“樂趣”的探索中，同時也會產(chǎn)生一種要與周圍的人進行交流的愿望，特別是當同伴進行與他（她）同樣的探究時，一種與自己的同伴分享發(fā)現(xiàn)的愿望會更加強烈。

（4）利用合理的評價方式，激發(fā)學生探究的興趣。教師對學生進行評價時，要堅持正面激勵的原則。理想的學生評價應(yīng)是鼓勵性評價和肯定性評價相結(jié)合。對于學生特別是差生所做出的哪怕是極小的一點成績，都要給予恰當?shù)脑u價和肯定。評價語言的方式和語氣要以鼓勵和激勵為主，如“你的設(shè)想很好！我想，通過你的進一步努力，你的設(shè)計方案會更加完善，你愿努力嗎？”這種富有情感的評語，相信會給學生的學習心理產(chǎn)生積極的影響，使學生對探究的興趣更牢固，熱情更高漲。

2.使學生學會探究，把握梯度，逐步培養(yǎng)學生的探究技能

不同學段，對探究的水平要提出不同的要求，可以分成如下在三個層面。第一層面：科學探究活動主要是以系統(tǒng)的觀察、對常見物體的擺弄、測量為基礎(chǔ)，對物體及其屬性的檢驗和定性描述（物體的性質(zhì)、這些性質(zhì)隨時間的變化、當物質(zhì)相互作用時所發(fā)生的變化），從事分組和分類的活動，思考這些物體之間的共同之處和不同之處，以及對世界動作的方式進行觀察和跟蹤記錄。隨著年齡的增長，他們可以設(shè)計和完成簡單的實驗來探究科學問題了。許多學生已經(jīng)可以接受科學實驗的概念了。學生要學會采用簡單的設(shè)備和工具（如尺子、溫度計、鐘表、天平、彈簧秤、放大鏡等）收集數(shù)據(jù)，并學會以口頭方式、圖示方式或書面方式報告和交流研究過程和研究結(jié)果。重點是培養(yǎng)觀察能力、描述能力、根據(jù)觀察結(jié)果進行解釋說明的能力。應(yīng)該鼓勵年幼的兒童談?wù)摵彤嫵鏊麄兊乃?、所聞和所想。學會記日志、使用儀器并記錄他們的觀察結(jié)果和測量結(jié)果。應(yīng)該強調(diào)科學探究的經(jīng)驗和對假設(shè)的思考，不要過分強調(diào)科學術(shù)語的使用、科學結(jié)論和信息的記憶。

第二個層面：如學生除了應(yīng)該學會系統(tǒng)的觀察外，還應(yīng)該能夠進行精確測定（定量描述），并會確定和控制變量。學生還應(yīng)該學會運用電腦查詢、檢索、收集、存儲、組織、總結(jié)、顯示并解釋數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上預測和構(gòu)建模型，還應(yīng)該學會通過批判性和邏輯性思維建立證據(jù)和解釋之間的關(guān)系。同時，學生還應(yīng)該學習把數(shù)學運用在科學探究的各個方面，并認識到不同性質(zhì)的問題需要進行不同的科學探究。

第三個層面：要求他們闡明問題、方法、對照組、變量的選擇與控制、實驗的誤差，要求他們對指導科學探究的概念和理論框架進行思考和說明。學生應(yīng)該具有以下數(shù)據(jù)分析的能力：確定數(shù)據(jù)的范圍、數(shù)據(jù)的平均值和眾數(shù)值、根據(jù)數(shù)據(jù)做圖和尋找異常數(shù)據(jù)。探究活動最終應(yīng)該構(gòu)造出一種解釋方案或一個模型（模型可以是物理模型、概念模型或數(shù)學模型），還要承認并分析其他解釋方案和模型，而且能夠通過對證據(jù)的權(quán)衡和對邏輯的檢查，決定哪種解釋和模型是最佳的。學生了解了更多的科學概念和過程，因此，就要求他們的解釋更加精致。也就是說，他們的科學解釋應(yīng)該更加頻繁地運用豐富的科學基礎(chǔ)知識（如科學術(shù)語）、邏輯證據(jù)、更深入的分析、更經(jīng)受得起批評和不確定性并且更加清楚地展示邏輯、證據(jù)和現(xiàn)有知識之間的關(guān)系。

另外，教師不僅對科學探究的基本過程和模式熟識，而且應(yīng)細化目標要求，轉(zhuǎn)化為可操作性的子目標，如：

根據(jù)新課程結(jié)構(gòu)、探究需要、學生的認知規(guī)律，循序漸進地培養(yǎng)學生的探究技能。一般，七年級宜安排一些觀察、測量、繪制圖表、制作、通過報刊網(wǎng)絡(luò)等收集和處理數(shù)據(jù)等簡單的探究活動，以及一些科學史上的探究范例，以訓練學生進行探究所需要的基本技能，并了解探究的基本過程；從八年級開始，可以安排一些部分探究和指導性探究，以重點訓練學生提出問題、通過簡單的實驗等收集數(shù)據(jù)、解釋數(shù)據(jù)、提出假設(shè)、作出結(jié)論等綜合性的探究技能，使學生認識探究的內(nèi)涵；在學生對探究有了一定的認識之后，就可以安排有關(guān)控制變量、建立模型、設(shè)計實驗等難度較大的活動，包括完全的和開放型的探究，以發(fā)展學生的探究能力。交流與合作應(yīng)貫穿于每一個探究活動中，通過信息之間的交流對啟發(fā)思維、產(chǎn)生靈感的火花具有不可估量的價值，通過小組內(nèi)的探究活動，能發(fā)揮每一個學生的特長，彼此間可以互補，從而可以培養(yǎng)學生的合作意識和合作技巧。

3.利用學生想探究的強烈欲望，引導、協(xié)助、鼓勵學生在課外進行自由探究

當學生具有科學探究的興趣和基本的探究能力，嘗到了探究的種種樂趣之后，學生就會產(chǎn)生探究的強烈欲望。教師應(yīng)經(jīng)常提醒學生注意周圍的各種自然現(xiàn)象，鼓勵學生用自由探究的方式去了解自然。學生在自由探究的過程中，常常會創(chuàng)造出一些非常新奇的構(gòu)想、實驗，或極具特色的觀察法。這在一般的教學活動中是很難做到的。一般的自由探究活動都得花較長的時間，這是培養(yǎng)學生耐力好方法。大多數(shù)學生能始終如一，這時支持他們做研究工作的動力是他們對自然現(xiàn)象的興趣、關(guān)心以及想要解決問題的欲望。學生雖然都能進行自由探究，但畢竟不是科學家，其探究能力有限。因此，必須給予材料上的協(xié)助、方法上的引導、精神上的鼓勵，使學生增強繼續(xù)活動的勇氣與耐心。并且注意自由探究的要求不能太高，選取的內(nèi)容應(yīng)盡量與當時的教學內(nèi)容有關(guān)，不要離得太遠。課外的自由探究活動是課堂教學的延伸。

目前，科學課程的改革對我們在一線的科學教師來說，既是挑戰(zhàn)又是機遇，我們應(yīng)把握科學新課程的理念，在探究教學的實踐中勇于探索、敢于創(chuàng)新，不斷總結(jié)教學經(jīng)驗，把探究教學真正落實在教學中，落實到學生的自我發(fā)展的能力的提高中。

參考文獻：

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（作者單位：浙江樂清市清江鎮(zhèn)中學）