淺談科學探究內容的構建和實施策略

李任儀

【摘要】 《義務教育化學課程標準》明確指出“新的化學課程倡導從學生和社會發展的需要出發，發揮學科自身的優勢，將科學探究作為課程改革的突破口”，“倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式”，通過開展探究性實驗，讓學生在實驗的探索過程中，發現并掌握新知識，學會科學探究的方法，從而培養學生的創新意識和實踐能力。科學探究是一種重要的學習方式，也是義務教育階段化學課程的重要內容，對發展學生的科學素養具有不可替代的作用。

【關鍵詞】 科學探究 構建 實施 策略

【中圖分類號】 G633.8 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2014）01-017-02

《義務教育化學課程標準》（以下簡稱《課標》）明確指出“新的化學課程倡導從學生和社會發展的需要出發，發揮學科自身的優勢，將科學探究作為課程改革的突破口”，“倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式”，通過開展探究性實驗，讓學生在實驗的探索過程中，發現并掌握新知識，學會科學探究的方法，從而培養學生的創新意識和實踐能力。

一、明確科學探究的方法與過程

一個完整的實驗探究活動，其過程要素及目標可概括為：

例如，在學習“質量守恒定律”課題時，可開展“實驗探究化學反應中的質量關系”的活動，其基本過程與方法如下：

1. 提出問題：反應前后，反應物的質量總和與生成物的質量總和存在什么樣的關系？

2. 猜想與假設：存在三種可能，即

（1）反應物質量總和>生成物質量總和

（2）反應物質量總和<生成物質量總和

（3）反應物質量總和=生成物質量總和

3. 制定計劃：在小組討論的基礎上，在教師的指導下，選定“白磷燃燒”和“鐵釘跟硫酸銅反應”作為探究對象，并擬訂實驗方案。

4. 進行實驗：老師審定實驗方案后，按設計方案進行實驗。

5. 收集證據：（1）觀察錐形瓶內白磷燃燒的現象；（2）觀察天平是否保持平衡；（3）觀察鐵釘浸入硫酸銅溶液后的溶液顏色變化；（4）待溶液顏色不再改變時，稱量，觀察天平是否保持平衡。

6. 結論與解釋：（1）反應前后，反應物質量總和=生成物質量總和；（2）化學反應的實質就是參加反應的各物質（反應物）的原子，重新組合而生成其他物質（生成物）的過程。在化學反應中，反應前后原子的種類沒有改變，原子數目沒有增減，原子的質量也沒有改變。

7. 反思與評價：（1）在實驗過程中，本組成員的實驗操作還存在哪些不足？（2）這兩個實驗還可作哪些改進？（3）能否設計其它的實驗來驗證猜想是否正確？

8. 表達與交流：由各小組長向全班同學匯報實驗結論并解釋之。必須指出的是，以上實驗的8個過程要素也并非一成不變的，探究活動中包含的探究要素可多可少，要依具體情況而定；探究活動中各要素的呈現順序也是可以變換的，如“進行實驗”既可以作為收集證據的途徑，也是提出問題或作出假設的一種依據。

二、科學探究實驗內容構建的原則

在初中化學實驗教學中，并非所有的內容都適合學生進行科學探究，有些內容很難通過簡單的探究活動就能反映出來，有些內容由于學校實驗室的設備、材料或學生的學習實際情況的限制，不能進行探究。因此，在開展科學探究時應遵循一定的原則：

（1）問題性原則。科學探究是從問題開始的，發現和提出問題是探究性學習的開端。在教學中，教師應從學生的實際經驗，從學生熟悉的身邊現象入手，提出對學生有意義的問題引發學生進行探究活動，沒有問題，就不可能有探究。

（2）興趣性原則。學生對探究內容的興趣是探究活動持久進行下去的動力源泉。因此在探究活動中，必須重視探究內容的興趣性，引導學生積極參與到探究活動中去，并對探究活動進行深刻的思考。

（3）可操作性原則。化學是一門以實驗為基礎的自然科學，科學探究的內容應具有可操作性，要以實驗為基礎，不能紙上談兵，要使探究的內容經得起實驗的考驗，每一步的探究內容都可以通過有步驟的探究活動得到肯定的答案。同時科學探究要符合學校的現有條件，如實驗材料、實驗室設備等等。另一方面要符合學生的認知水平和思維能力。

（4）循序漸進原則。讓學生進行科學探究學習，要遵循循序漸進的原則，根據學生探究水平能力的高低，探究層次的設計應由低級向高級發展，教師的主導作用則由“扶”到“放”的過程，科學探究可劃分為如下表的5個不同的水平層次。

在上表中1級水平是最低水平，提出問題，確定研究方向，制定實驗計劃均由教師負責，做實驗、觀察、記錄由學生做，解釋與結論先由學生做，然后教師補充，訂正，反思與評價先由教師當這次活動做總結，提出優缺點，批評與表揚，然后學生補充。顯然，這種水平的探究活動，教師的指導起重要作用，學生的自主性不是很強。2～4級水平，學生自主性逐步加強，教師逐漸成了參謀和顧問。5級水平完全由學生獨立自主地進行探究，屬于較高的要求。在探究活動開始學習時可以給學生更多的引導和幫助，而隨著學習的進行，教師應逐漸讓學生更多的去管理自己的學習，負責自己的探究活動。教師的指導越少，探究的開放程度就越大。

三、科學探究內容選取的途徑

1. 依據《課標》和教材，結合本校實際，選定探究內容。《課標》在“內容標準”中對各部分的教學內容提出了活動與探究建議，新教材（人教版）在不同單元，不同課題中也設計了“活動與探究”供教師和學生使用。但由于各校實驗條件的差異，特別是農村中學，實驗條件與城鎮中學相差甚遠。因此，教師要依據本校的實際情況有計劃、有目的、有針對性地選擇一些實驗引導學生開展科學探究活動，讓學生在不同的階段有不同的收獲，科學探究能力不斷得到提高。例如，根據我校的實驗情況，把二氧化碳的制取和性質實驗都設計成探究性實驗讓學生探究，真正讓學生去探究二氧化碳的實驗室制取方法和二氧化碳有關的性質，提高學生分析問題、解決問題的能力。

2. 從學生身邊事物和現象確定科學探究的內容。科學探究學習要重視聯系生活和社會實際。為培養學生關心自然事物和現象并產生興趣，就應從身邊的事物和現象中來確定科學探究的內容。例如，人們每天都要喝水，用水，學生都十分熟悉，但是卻不了解我國水資源和水污染的情況，更不會去保護水。因此，我就根據今年（2004年）春節由于我市水資源短缺。居民用水實行錯鋒供水的實際，給人們生活帶來很大的不便的實際情況，我就組織了學生開展“珠海市水資源短缺的原因和如何保護水資源”的調查研究，從學生身邊最近處作為探究內容的切入點，使其體驗到“處處有化學”的實感。

3. 從學生生活實際環境來確定科學探究內容。環境問題是全球都關心的熱點問題。為培養學生熱愛環境、保護環境的“環保意識”，可以把學生生活實際的環境作為科學探究的切入點，設計形式多樣的探究活動。例如，結合部分學生在日常生活中隨便丟垃圾和塑料袋的習慣，結合所學知識及時開展“造成白色污染的物質種類及白色污染對環境影響”的調查研究，分三個小組，第一小組分別調查家中或學校隨便丟棄垃圾種類，第二小組上網或圖書館查閱資料，第三小組負責拍攝白色污染對環境造成影響的實物照片。在此過程中，不但激發了學生的探究熱情，提高解決問題的能力，而且增強了學生的環保意識。

四、科學探究的評價

對學生科學探究的評價，采用發展性評價方法，側重考察在探究活動中的實際表現。如學生探究活動中表現出來的情感、態度，投入的程度大小，發現問題、提出問題、設計方案以及解決問題的能力表現，是否能運用科學探究的方法來進行學習等等。用學習檔案袋的形式記錄學生學習化學的重要資料，如科學探究的方案，探究過程中遇到的各種問題以及自我評價、他人評價結果等等。

例如：在“鐵釘銹蝕條件的探究”活動中，我設計了如下表現性評價表。

在實際教學中，教師可以根據上述指標對學生解決化學問題的過程進行量化評價。評價的依據來源于教師的觀察、學生的口頭報告和書面報告。每一項評價分為5個等級，分別對應5分、4分、3分、2分、1分，可以理解成：5分（很好）、4分（良好）、3分（一般）、2分（較差）、1分（很差），在認同的等級下打“√”，記下分值。有時對某項指標不能認定某個等級，而介于二者之間（如5分—4分）更合理，可在5分和4分下方分別打“√ ”，分值為4.5分。

《課標》將科學探究作為“課程改革的突破口”，明確提出“義務教育階段化學課程中的科學探究，是學生積極主動地獲取化學知識，認識和解決化學問題的重要實踐活動”，“是一種重要的學習方式，也是義務教育階段化學課程的重要內容”。在實際教學中應盡可能創造條件，多開展課堂內外、形式多樣、體現學生自主性的探究活動。