開放科學(xué)課堂教學(xué)　培養(yǎng)學(xué)生探究能力

毛國永

慈溪市附海初中，浙江省慈溪市315332

摘要：本文從開放科學(xué)課堂的教學(xué)觀念、教學(xué)方法、教學(xué)情境、教學(xué)過程、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)形式六個方面，探討如何在科學(xué)教學(xué)課堂上培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

關(guān)鍵詞：開放；科學(xué)教學(xué)；探究能力

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2009)3(S)-0013-4お

新課程倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，注重通過引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)探究的理解。初中科學(xué)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的探究能力是一個值得思考的問題。本文結(jié)合筆者幾年來的教學(xué)實踐，談?wù)剬﹂_放課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力的一些思考。

1 開放教學(xué)觀念，培養(yǎng)學(xué)生探究意識

開放教學(xué)觀念，要求教師不斷反思原有的教學(xué)觀念，逐步形成符合新課程理念的教學(xué)觀、學(xué)生觀、資源觀等，以利于培養(yǎng)學(xué)生的探究意識。教師教學(xué)觀念的開放，主要體現(xiàn)在以下三個方面。

1.1 教學(xué)時間開放

開放性的課堂教學(xué)不應(yīng)受時間的限制，不應(yīng)僅限于課堂45分鐘的時間。事實上，上課鈴響之前，教學(xué)活動已開始了。教師可以在上課之前預(yù)設(shè)一些問題讓學(xué)生思考，或布置一些內(nèi)容讓學(xué)生閱讀，這樣不僅為學(xué)習(xí)新內(nèi)容打下了基礎(chǔ)，而且使學(xué)生在上課之前對探究新知識產(chǎn)生強(qiáng)烈欲望。同樣下課鈴響也不是教學(xué)活動的結(jié)束。教師應(yīng)有意識地使學(xué)生在下課之后仍保留探求知識的欲望，留給學(xué)生繼續(xù)思考、探索的余地。長期堅持這種做法，能使學(xué)生逐步認(rèn)識到學(xué)習(xí)不僅僅是課堂45分鐘內(nèi)的活動，生活中時時可探究。

1.2 教學(xué)空間開放

開放性的課堂教學(xué)不應(yīng)受地點的限制?？茖W(xué)教學(xué)活動不應(yīng)局限于教室或?qū)嶒炇覂?nèi)，還可以在教室外任何可利用的地方。如小河邊、田野上、車間里……都是科學(xué)學(xué)習(xí)的場所。夏天，河里的小魚為什么要常常浮出水面？暖冬時，田野上的動植物可能會發(fā)生什么現(xiàn)象？車間里，某個產(chǎn)品的制作、生產(chǎn)過程包含了哪些科學(xué)原理？這些都值得學(xué)生去探究。蘇霍姆林斯基曾說過：“不要讓學(xué)校的大門把兒童的意識跟周圍世界隔絕開來。”只有這樣，學(xué)生才會逐步意識到學(xué)習(xí)不僅僅是教室內(nèi)的活動，生活中處處可學(xué)習(xí)。

1.3 教學(xué)資源開放

開放性的教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)受教材的限制。實驗室、圖書館、大自然、互聯(lián)網(wǎng)等都包含著豐富的課程資源。而學(xué)生之間的差異，如生活經(jīng)驗、知識基礎(chǔ)、思維方式等也是重要的課程資源。由于遺傳和生活環(huán)境等因素的影響，每個學(xué)生的成長經(jīng)歷不同，由此形成的生活經(jīng)驗和思維方式也不同。因此，在教學(xué)中應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生討論交流、合作學(xué)習(xí)，由此同學(xué)間相互啟發(fā)、相互激勵，使每個學(xué)生都獲得最大可能的發(fā)展。只有這樣，學(xué)生才會逐步形成這種意識，即學(xué)習(xí)內(nèi)容不僅僅在課本中，生活中事事可探究。

2 開放教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

開放的教學(xué)方法，應(yīng)關(guān)注教學(xué)的雙方，即注重教師與學(xué)生的平等合作，充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性，使教學(xué)過程真正成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究的過程。只有這樣，才有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

2.1 模擬法

模擬法，通過模擬真實情景，使學(xué)生身臨其境，有利于激發(fā)學(xué)生的興趣，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。該方法適用于抽象概念、原理等內(nèi)容的教學(xué)。

例如，學(xué)生對跨步電壓觸電的理解有一定的困難，這時可以模擬真實情況做一個實驗，以突破難點。如圖1所示，用發(fā)光二極管模擬人體，較大的電阻率模板模擬大地，把高壓電源的一端插入模板模擬高壓線掉在地上，當(dāng)二極管的腳分立時（模擬人撒腿跑離現(xiàn)場的情景），二極管發(fā)光表明有電流經(jīng)過，即表示人體觸電。當(dāng)二極管的兩腳并立時，二極管不發(fā)光表明沒有電流經(jīng)過，即表示人體安全。利用這種方法有利于學(xué)生理解跨步電壓的含義，提高對自身的保護(hù)能力。

2.2 角色互換法

角色互換法，即通過師生互換角色，以發(fā)展學(xué)生的探究思維，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

首先，要求教師在探究活動中，也成為一名學(xué)習(xí)者，和學(xué)生一起經(jīng)歷探究活動，并時常站在學(xué)生的角度考慮問題。教師在此認(rèn)識上與學(xué)生交流和合作，才能真正發(fā)現(xiàn)學(xué)生在探究過程中存在的問題。其次，要引導(dǎo)學(xué)生也站在教師的角度了解問題和解決問題。如可以讓學(xué)生參與備課，事先知道本堂課需要解決的問題；可以讓學(xué)生參與教學(xué)準(zhǔn)備，事先知道在探究活動中可能會遇到的困難，從而使學(xué)生掌握科學(xué)探究的思想方法、整體思路等，以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

3 開放教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探究愿望

蘇霍姆林斯基曾說：“人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望感到自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。”初中學(xué)生也不例外。因此，教師在教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的這種心理特點，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)有趣、生動的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究的強(qiáng)烈欲望，主要有以下幾種方式。

3.1 借“圖”發(fā)揮，情景交融

教師要充分利用圖像具體、生動、形象等特點，積極創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。如攝影圖片內(nèi)容多為生活中稍縱即逝，學(xué)生難得一見的情景，如火山噴發(fā)，讓學(xué)生感到自然的神奇；想象式圖片，如銀河旋臂圖，能讓學(xué)生對宇宙產(chǎn)生無盡的遐想。這類圖片能激發(fā)學(xué)生探索未知世界的興趣。另外，漫畫式圖片創(chuàng)設(shè)的情境，不但讓人忍俊不禁，而且能激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

3.2 借“機(jī)”發(fā)揮，人機(jī)交互

利用多媒體創(chuàng)設(shè)情境，能有效激發(fā)學(xué)生的探究興趣。如學(xué)習(xí)“壓力與壓強(qiáng)”前，教師可利用多媒體動畫展示這樣一個情境：一個小孩在結(jié)了冰的河面上行走，突然，只聽“喀嚓”一聲，冰面破裂了，情況十分危急。這時，岸上的一位行人看到后，對著小孩大喊：“不要跑，快趴倒！”小孩在行人的提醒下，臥倒在冰面上，并慢慢地向河岸挪動，最后安全脫險。學(xué)生看到這種與實際生活緊密相聯(lián)、與自身安危休戚相關(guān)的情景時，都被深深地吸引住了，不由得發(fā)出了這樣的疑問：冰面為什么會突然破裂？為什么冰面破裂后，人不能在上面跑動，而趴下來就沒事了呢？由此產(chǎn)生進(jìn)一步探究新知識的強(qiáng)烈愿望。

利用多媒體創(chuàng)設(shè)情景，要充分發(fā)揮人機(jī)雙向交互的功能。多媒體的優(yōu)點在于：在普通教室無法進(jìn)行的實驗，可以用多媒體直觀地演示，而且可以反復(fù)播放、快放、慢放等，有利于學(xué)生思考、探索。例如：多媒體模擬α粒子散射實驗，一束α粒子去轟擊金箔的過程，既可反復(fù)演示觀察，又可局部放大、詳盡觀察，學(xué)生原來想象α粒子要么被反彈，要么穿透過去，而多媒體呈現(xiàn)的情況和預(yù)期的想象如此不同，從而使學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)一步探究新知識的強(qiáng)烈愿望。3.3 借“題”發(fā)揮，質(zhì)疑啟思

問題的設(shè)置應(yīng)當(dāng)具有開放性，它應(yīng)該提供給學(xué)生廣闊的思維空間，并能充分發(fā)揮他們思維活躍的特點，進(jìn)而為他們提供展示自己聰明才智的機(jī)會，最終為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展打好基礎(chǔ)。課前的開放題，可以開啟探究之門，課后的開放題則可保持學(xué)生繼續(xù)探究的熱情。

如在學(xué)習(xí)了磁現(xiàn)象后，筆者給學(xué)生設(shè)置了這樣一個問題：如圖2所示錄音磁頭的工作原理圖，錄音時磁帶上先被涂抹一層磁材料，通過與磁頭作用被磁化變成類似于圖中的小磁體，從而記錄聲音。對此你有何啟示？問題一拋出，學(xué)生立即思維活躍，紛紛提出各種想法：若把此材料粉碎得更細(xì)，則可記錄更多的信息；是否可以通過不接觸的磁化，從而減少磨損使錄音次數(shù)大大增加；磁帶的保存應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)磁體，以免干擾磁化的信息。

4 開放教學(xué)過程，豐富學(xué)生探究體驗

任何科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)，都經(jīng)歷了一個日積月累、循序漸進(jìn)的過程。教師在教學(xué)中，應(yīng)發(fā)掘其中蘊(yùn)含的智力因素，努力創(chuàng)設(shè)條件引導(dǎo)學(xué)生思考、探索，讓學(xué)生親身體驗科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，以豐富學(xué)生的探究經(jīng)歷，提高科學(xué)探究的能力，并能促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)知識較為全面、深刻的理解。如通過實驗法學(xué)習(xí)“阿基米德原理”，可以作這樣的設(shè)計：教師可先讓學(xué)生思考：當(dāng)你慢慢浸入浴缸的水中時，你會有什么感覺，同時能觀察到浴缸的水面有什么變化？然后啟發(fā)學(xué)生提出一個可以探究的問題，并根據(jù)已學(xué)知識和生活經(jīng)驗對此作出合理的猜想。接著教師和學(xué)生一起對這些猜想進(jìn)行分析、比較，并形成統(tǒng)一的假設(shè)：物體受到的浮力可能與物體所排開的水受到的重力存在某種關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計實驗方案并進(jìn)行實驗以檢驗假設(shè)。同時教師還可以鼓勵學(xué)生設(shè)計不同的方案，并要求學(xué)生分別用水、酒精等不同液體進(jìn)行實驗。最后，全班同學(xué)相互交流，補(bǔ)充完善，形成對阿基米德原理較為全面的理解。

我們看到，通過這樣的活動，學(xué)生親身經(jīng)歷了提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗方案并動手實驗、分析數(shù)據(jù)、論證結(jié)果以及交流與合作等過程；親身體驗了科學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)研究時所經(jīng)歷的艱辛和成功的喜悅；提高了學(xué)生科學(xué)探究的能力，還促進(jìn)了他們對科學(xué)探究的理解。

5 開放教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生探究習(xí)慣

教師在教學(xué)中，對教材內(nèi)容的處理，既要扣得緊，進(jìn)行深挖掘，又要放得開，進(jìn)行廣聯(lián)系，努力發(fā)掘可供學(xué)生探究的素材；從而使學(xué)生開拓視野、發(fā)展智力、逐步培養(yǎng)起良好的探究習(xí)慣。

5.1 拓展現(xiàn)有教材內(nèi)容

教師在掌握教材核心知識的基礎(chǔ)上，通過預(yù)設(shè)的開放性教學(xué)內(nèi)容，逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入、廣泛的探索。如在學(xué)習(xí)了“浮力”的有關(guān)知識后，教師可以根據(jù)學(xué)生的特點，開展制作潛艇模型活動。在活動中，教師首先讓學(xué)生自己收集有關(guān)潛艇的信息，互相交流，以培養(yǎng)學(xué)生制作模型的興趣和信心；然后引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計模型，收集材料，進(jìn)行組裝、調(diào)試、改進(jìn)；最后在班上展示模型并評獎。同時，還可以要求學(xué)生自己制作簡易的密度計，并用自己制作的密度計測量某些液體的密度，比一比誰的密度計制作得好，好在何處。此外，教師還可讓學(xué)生用同樣大小的牛皮紙折小船，比誰的小船載重量大；讓學(xué)生制作浮沉子等。有條件的學(xué)校還可以組織學(xué)生參觀附近的造船廠、船舶研究中心等。通過這一系列的探究活動，不僅能培養(yǎng)學(xué)生動手實踐的能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，還能使學(xué)生養(yǎng)成對事物探究的好習(xí)慣。

5.2 滲透STS教育

教師在教學(xué)中應(yīng)緊密聯(lián)系社會實際，適時滲透一些現(xiàn)代科學(xué)的新觀點、新技術(shù)、新成果，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入探索。如在“物體的浮沉條件”的教學(xué)后，教師可以聯(lián)系前幾年我國南方曾發(fā)生多起水運(yùn)輪船翻沉事件，引導(dǎo)學(xué)生思考：違章超載的輪船為什么容易翻沉？如何有效防止這類事故的發(fā)生？然后讓學(xué)生通過查閱資料、思考討論，甚至動手實驗，進(jìn)行深入探究。此外，教師還可通過講述“浮海打撈沉船”、“海洋石油開采”等事件，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決實際問題能力的同時，激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感和民族自豪感。

5.3 整合教材內(nèi)容

新課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生必須掌握基本內(nèi)容的實質(zhì)而不在于形式。教材為了拓寬學(xué)生的視野，增加了許多知識，所以教師可以在學(xué)生掌握基本內(nèi)容的情況下，進(jìn)行大膽的篩選與整合；使教材更符合當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)土人情、生活生產(chǎn)實踐，更符合學(xué)生的年齡特點和認(rèn)知規(guī)律，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)情景與他們的生活緊密聯(lián)系。

例如，在晶體與非晶體的教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生動手做一做實驗，讓學(xué)生通過自己動手操作，了解晶體與非晶體在熔化時的區(qū)別，而對它們在外形上的差別，教師可以根據(jù)學(xué)生的生活實際進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解。

6 開放教學(xué)形式，引發(fā)學(xué)生探究興趣

探究活動的設(shè)計應(yīng)當(dāng)符合初中生的心理特點。開放的、多樣化的活動形式更能引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

6.1 巧設(shè)實驗，引發(fā)興趣おお

實驗可以設(shè)疑激趣，如在學(xué)習(xí)了“電功率”的有關(guān)知識后，教師先讓學(xué)生計算如圖3甲、乙

中兩種燈泡消耗的電功率的大小，比較它們的亮暗。學(xué)生經(jīng)計算、比較，容易得出“兩種燈泡亮度相同”的結(jié)論。然后，教師進(jìn)行演示實驗，這時學(xué)生會驚訝地發(fā)現(xiàn)圖甲中的兩個燈泡要比圖乙中的兩個燈泡亮得多，這與他們原先分析的結(jié)果不符。這究竟是怎么回事？學(xué)生紛紛提出了疑問。這種與學(xué)生原有認(rèn)知相悖的實驗現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生的探究愿望，促使他們進(jìn)一步思考。

6.2 討論爭辯，激發(fā)興趣

新課程強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)、小組分工，實際上有許多教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)是無法通過學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)來完成的；而對于一些易混淆、難理解的概念，僅靠教師重復(fù)地講解，效果并不理想，這時不妨將它們置于一定的情景中引導(dǎo)學(xué)生來辯論。通過引導(dǎo)學(xué)生爭辯，使一些抽象的理論得以理解，使一些正確的觀念得以形成。通過學(xué)生爭辯，能使學(xué)生相互了解對方的思維方式，同時也能激發(fā)學(xué)生探究這些疑難問題的興趣。

6.3 角色扮演，提升興趣

對于初中學(xué)生而言，角色扮演、決策模擬是一種很好的教學(xué)形式。教學(xué)中教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行角色扮演體會案例中人物的處境、模擬制訂相應(yīng)的決策及承擔(dān)可能出現(xiàn)的后果等，然后師生互相交流，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度看待問題，糾正錯誤的或片面的認(rèn)識，并提高學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。

例如，在“環(huán)境保護(hù)”的教學(xué)中，教師可以通過讓學(xué)生分角色扮演污染排放違規(guī)企業(yè)的一名領(lǐng)導(dǎo)、一名員工，或當(dāng)?shù)卮迕瘛⒄賳T、媒體工作人員，或一名法官、一名國家法令制定者等，圍繞企業(yè)的污染排放違規(guī)事件，各自陳述理由、提出看法。這種別具一格的教學(xué)形式，能大大提升學(xué)生探究科學(xué)問題的興趣，同時培養(yǎng)了學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度以及參與社會的意識和責(zé)任感。

(欄目編輯趙保鋼)