探究型實驗教學(xué)模式的應(yīng)用

沈世綠

摘 要：在初中科學(xué)實驗教學(xué)中如何滲透新課程理念，構(gòu)建探究、合作教學(xué)模式，是科學(xué)教師面臨的新問題。本文結(jié)合新課標，對科學(xué)實驗教學(xué)新模式的搭建進行探索和應(yīng)用。在探究型實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生合作精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：探究型；實驗教學(xué)；教學(xué)模式；合作；自主

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）08-286-3

一、反思傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式

縱觀當前實驗教學(xué)模式，還存在這樣的情景：教師以實驗冊規(guī)定的實驗?zāi)康摹⒃怼⑵鞑摹⒉襟E等內(nèi)容為基礎(chǔ)，詳細講解，示范操作，對關(guān)鍵步驟，予以反復(fù)提示和強調(diào)。學(xué)生依據(jù)教師和實驗冊設(shè)定的“程序”和“處方”，在規(guī)定時間內(nèi)默默的、有條不紊把實驗完成，然后靜靜地坐在實驗桌旁，等待老師安排。從表面上來看學(xué)生實驗做的很“順”，效率很高。但細究起來，卻存在很多問題。實驗過程中，學(xué)生很少討論、交流和提出疑問，有許多創(chuàng)見和探索意識在“講解、演示、模練”的實驗教學(xué)模式中泯滅。在沒有猜想和假設(shè)的前提下，去完成那些缺少思維活動的操作模式，忽視了“過程與方法”和“情感、態(tài)度、價值觀”的培養(yǎng)；忽視了學(xué)生的經(jīng)歷、體驗和個體差異。整個實驗過程一帆風(fēng)順，學(xué)生沒有探究的困惑、挫折、失敗，更沒有成功的喜悅。創(chuàng)新精神和實踐能力，難以發(fā)揮實驗教學(xué)特有的教育功能。

二、構(gòu)建探究型實驗教學(xué)模式

基于傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的反思，為改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)帶來的種種弊端，我們科學(xué)教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)觀念和方法，探索一種能體現(xiàn)新課程標準倡導(dǎo)的“自主、合作、探究”的教學(xué)新模式，使學(xué)生真正成為教學(xué)主體，能真實地參與科學(xué)實驗的過程，主動建構(gòu)知識意義。只有這樣，實驗教學(xué)才能有效地促進學(xué)生的認知發(fā)展，促進學(xué)生對科學(xué)知識和技能的建構(gòu)，提升學(xué)生的情感、態(tài)度和價值觀，培養(yǎng)學(xué)生的個性和創(chuàng)造精神。本文就探究型實驗教學(xué)模式及其應(yīng)用作一粗淺的探討。

探究型實驗教學(xué)模式的核心思想是以問題為起點，以實驗過程與方法為軸心開展教學(xué)。學(xué)生思考、設(shè)計、探索、體驗在前，教師的講解、演示、分析、評論在后。在探究性實驗教學(xué)中，學(xué)生是否找到正確的結(jié)論并不很重要，重要的是學(xué)生是否真正參與整個活動過程，是否在探究過程中具有創(chuàng)新性。在這一模式教學(xué)中，教師積極引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)的思維方法，把學(xué)生帶入科學(xué)探索的情境中去，不斷深入探索，這正是重在探究過程本身及探究方法的探究能力培養(yǎng)的內(nèi)在要求。

探究型實驗教學(xué)的程序是：首先根據(jù)教學(xué)的內(nèi)容確定探究的課題，教師對確定的課題創(chuàng)設(shè)問題的情境，提供相應(yīng)的材料，激起學(xué)生的興趣，并引導(dǎo)學(xué)生思考，學(xué)生根據(jù)問題和教師提供的相關(guān)材料思考，不斷發(fā)現(xiàn)新的問題，通過自主的探索，和學(xué)生之間的交流、探究，在教師的引導(dǎo)下求得問題的解決。從而體驗和了解科學(xué)探索過程，養(yǎng)成自主探究、創(chuàng)新的意識和習(xí)慣，形成和提高創(chuàng)造能力。簡單總結(jié)為：確定課題——設(shè)計方案——自主探究——得出結(jié)論。在這個過程中教師要創(chuàng)設(shè)課題的情境，作好引導(dǎo)工作，要體現(xiàn)學(xué)生的主體性研究，教師不能代替學(xué)生的主體活動，探究的結(jié)果由學(xué)生得出。

探究型實驗教學(xué)要體現(xiàn)四性：即自主性、探究性、創(chuàng)造性和合作性。

自主性：教師要讓學(xué)生放開手腳，獨立自主地從事學(xué)習(xí)活動，成為真正意義上學(xué)習(xí)主人。

探究性：就是在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)知識過程的活動。其意義在于學(xué)習(xí)經(jīng)歷的探究過程，培養(yǎng)他們的探究精神和創(chuàng)新精神，教師只需設(shè)計并為學(xué)生提供探索和發(fā)現(xiàn)的真實情景（包括物質(zhì)和心理情景）這是進行探究學(xué)習(xí)的必備前提。

創(chuàng)造性：鼓勵學(xué)生多向思維，能從多角度更全面地認識同一事物，并善于把它們綜合整體知識，留給學(xué)生廣闊的思維空間，不墨守成規(guī)，人云亦云。

合作性：要讓學(xué)生學(xué)會與人合作。合作學(xué)習(xí)也是探究性學(xué)習(xí)的一種重要組織形式。

三、實施探究型實驗教學(xué)模式應(yīng)注意：

1、巧設(shè)問題情境

實驗由問題或任務(wù)開始，需要經(jīng)歷推測、實驗設(shè)計、實驗觀察、實驗分析、得出假說或理論等環(huán)節(jié)，是一個探索的過程。“實驗不是始于觀察而是始于問題，但又同觀察有著密切的聯(lián)系。一旦科學(xué)家對自然界的某種現(xiàn)象產(chǎn)生問題時，他就有一種強烈的探索欲望，試圖通過有目的的觀察加以解決”。可見，教學(xué)中的科學(xué)實驗與科學(xué)家進行的科學(xué)實驗一樣，其出發(fā)點應(yīng)該是問題，但不是一般性問題，而是課題性問題。以課題性問題或任務(wù)作為實驗教學(xué)的出發(fā)點，意味著學(xué)生猶如科學(xué)家一樣面對的是未知、問題和困難，這是落實新課程標準倡導(dǎo)的“自主、合作、探究”教學(xué)的需要，也是實現(xiàn)“不給學(xué)生奉送真理，而要讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)真理”重要思想的必要條件。這種前提條件，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的積極性和主動性，把猜想、假設(shè)、設(shè)計和合作、對話、交流融入實驗之中，使學(xué)生真正成為教學(xué)主體，能真實地參與科學(xué)實驗的過程，主動建構(gòu)知識體系。只有這樣，實驗教學(xué)才能有效地促進學(xué)生的認知發(fā)展，促進學(xué)生對科學(xué)知識和技能的建構(gòu)，提升學(xué)生的情感、態(tài)度和價值觀，培養(yǎng)學(xué)生的個性和創(chuàng)造精神。

例如，在“影響導(dǎo)體電阻大小的因素”這一探究型實驗教學(xué)中，我并不是按照教材安排的順序進行教學(xué)的，而是上好了電流、電阻后，直接跳過去先學(xué)習(xí)電壓及歐姆定律知識，然后再回過頭來開始學(xué)習(xí)這一內(nèi)容。這樣處理的理由有二：其一是這節(jié)內(nèi)容相對獨立，對后續(xù)學(xué)習(xí)影響不大；其二，有利于科學(xué)地創(chuàng)設(shè)影響電阻因素的問題情境。因為學(xué)習(xí)了歐姆定律之后，學(xué)生很容易聯(lián)想到電阻大小會跟電流、電壓有關(guān)這一錯誤的猜想，這樣再提出“影響導(dǎo)體電阻大小因素有哪些？”的問題，符合學(xué)生的思維習(xí)慣和認知規(guī)律，便于學(xué)生在探索中糾正“電阻與電壓成正比和電流成反比”這一先入為主的經(jīng)驗錯誤。有利于克服思維定勢，訓(xùn)練科學(xué)的思維方法，從而培養(yǎng)學(xué)生探究能力。

2、適時點撥

當學(xué)生無思路或思維受阻時，在判斷學(xué)生困惑所在的基礎(chǔ)上，教師創(chuàng)設(shè)新的問題情景，再次幫助、指導(dǎo)和激勵學(xué)生。如教師難以做出判斷時，要查看學(xué)生的體態(tài)語言和所畫的圖、所寫關(guān)鍵詞等，然后進行判斷并提供新的問題情景。如提供實驗條件（包括實驗器材使用說明書），鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，選擇實驗器材。教師介入過早會剝奪學(xué)生

解決問題、發(fā)現(xiàn)答案的機會，但介入太遲也有可能使學(xué)生因為問題難以求解而失去探究的興趣。教師必須選擇好時機讓學(xué)生領(lǐng)會他們所做探究的意義，切忌輕易地告訴學(xué)生現(xiàn)成的設(shè)計方案和現(xiàn)成的結(jié)論。

例如，在“測定小燈泡電功率”實驗中，有個學(xué)生完成了實驗后，出于好奇，逐漸增大電源電壓，結(jié)果把小燈泡燒壞了，我并沒有因為他不遵守實驗規(guī)則而大聲斥責(zé)他，而是隨機應(yīng)變，根據(jù)他當時的實驗情境，引導(dǎo)他觀察此時電流表和電壓表的示數(shù)特點，并向全班學(xué)生提出了一個極富探索性的課題：即實驗過程中如何確定小燈泡是否燒壞的問題。于是學(xué)生開始思考，然后取下小燈泡（模擬燈泡燒壞的情景）開始實驗，實驗中他們發(fā)現(xiàn)，電流表沒有示數(shù)，而電壓表示數(shù)并不是他們想像中的為零，而是接近于電源電壓！這一發(fā)現(xiàn)令他們大為驚訝，百思不得其解之余我適時地給予點撥，引導(dǎo)他們畫出電路圖，啟發(fā)他們從理論上進行分析，這樣，學(xué)生通過思考、討論、探索、歸納，終于掌握了實驗過程中小燈泡不亮?xí)r，是否由于小燈泡燒壞造成的問題。

3、師生合作

依據(jù)教學(xué)時間安排和具體課堂教學(xué)進展，教師以學(xué)生的身份發(fā)表自己的實驗設(shè)計，或拿出事先準備好的儀器設(shè)備，或讓學(xué)生閱讀教材中的相關(guān)內(nèi)容。在這種師生合作中，給學(xué)生創(chuàng)造比較、對照和反省的學(xué)習(xí)機會。

4、鼓勵質(zhì)疑

鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，或者進行討論，在比較高的層次上進行學(xué)生之間的合作。一般情況下，完成上述幾個環(huán)節(jié)之后，學(xué)生就可以進行具體實驗操作，完成整個實驗任務(wù)。而此后的實驗過程，在很大程度上與傳統(tǒng)實驗教學(xué)是大致相同的。在實驗教學(xué)的終結(jié)階段，應(yīng)鼓勵學(xué)生提出問題。學(xué)生能否提出深刻的問題，應(yīng)成為評價實驗教學(xué)質(zhì)量的重要標準。學(xué)生

提出的問題，有可能轉(zhuǎn)化成為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的課題，應(yīng)鼓勵他們繼續(xù)鉆研。

例如，在離子鑒定實驗教學(xué)中，我讓學(xué)生利用一種試劑鑒別稀鹽酸和稀硫酸，鼓勵他們采用不同的試劑和方法。此時他們很容易聯(lián)想到選擇AgNO3溶液和BaCl2溶液。通過實驗不斷地探索，他們最終發(fā)現(xiàn)了不能用AgNO3溶液，而只能用BaCl2溶液。此時，有個學(xué)生提出質(zhì)疑：還有其他試劑可以用來鑒別嗎？于是我又讓學(xué)生從常見的不同的物質(zhì)類別中尋找合適的試劑，通過學(xué)生反復(fù)的思考、討論，他們最終又選擇出Ba（NO3）2溶液和Ba（OH）2溶液來鑒別。這樣，在質(zhì)疑中培養(yǎng)了學(xué)生敢于創(chuàng)新的精神，在討論交流中培養(yǎng)了他們合作的意識。

四、探究型實驗教學(xué)模式應(yīng)用實例

下面我以九年級中考科學(xué)實驗復(fù)習(xí)《氣體的制備和收集》一節(jié)中對于二氧化碳的制取為例，談?wù)勛约涸谡n堂教學(xué)中是如何實施探究型實驗教學(xué)的。

第一步：首先需要解決的是從哪幾個方面來研究二氧化碳的實驗室制法，即探究二氧化碳制法的課題。教師提問：“制取一瓶干燥、純凈的二氧化碳氣體，應(yīng)從哪幾個方面來研究？”解決這個問題時，讓學(xué)生回顧八年級學(xué)過的制取氧氣和制取二氧化碳的方法，并結(jié)合氣體的干燥、除雜等知識，各組同學(xué)通過分析、交流、討論、歸納、總結(jié)出本課堂探究的課題：⑴探究制取二氧化碳的反應(yīng)原理。⑵探究氣體發(fā)生裝置。⑶探究氣體干燥凈化裝置。⑷探究氣體收集裝置及驗滿方法。

1、關(guān)于實驗室制取二氧化碳的科學(xué)反應(yīng)原理探究

要求學(xué)生對這些方程式進行逐步探討判斷，通過學(xué)生的思考、討論，很容易排除第（1）條和第（2）條化學(xué)反應(yīng)原理，第（4）條化學(xué)反應(yīng)是學(xué)生熟悉的，是實驗室制取二氧化碳的原理，而學(xué)生對第（5）條碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)比較陌生，由于該實驗操作較簡單，此時，教師可讓學(xué)生分組實驗，往碳酸鈉和塊狀大理石的兩只試管中分別滴入稀鹽酸，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，進行對比。通過現(xiàn)象學(xué)生很容易得出：碳酸鈉的那只試管反應(yīng)太劇烈，不易收集氣體，從而加以排除。這樣只剩下第（3）條化學(xué)反應(yīng)了，教師不告訴學(xué)生第（3）條化學(xué)反應(yīng)是否可行？要求學(xué)生分別選擇剩余兩種方案中的一種進行探究，可讓全班學(xué)生分兩組進行探究。

2、關(guān)于氣體發(fā)生裝置的探究

教師投影如圖甲、乙兩套氣體發(fā)生裝置，并讓學(xué)生從反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件歸納出這兩套裝置的適用條件，經(jīng)過思考討論，學(xué)生很容易得到：碳酸氫鈉是固體且需要加熱，適用甲裝置，而大理石和稀鹽酸反應(yīng)無需加熱，故適用乙裝置。

4、關(guān)于氣體收集裝置和驗滿方法的探究

教師首先投影常用的氣體收集裝置，然后引導(dǎo)學(xué)生分析每一種收集方法是利用氣體的哪種性質(zhì)？通過學(xué)生的討論，很容易得到用向上排空氣法收集二氧化碳氣體。然后教師組織學(xué)生討論驗滿的操作方法，并思考能否將燃著的木條伸入集氣瓶內(nèi)？

①用排空氣法收集氣體，密度比空氣大的氣體由a端進入b端出來，密度比空氣的氣體，由b端進入a端出來；用排水法收集氣體，氣體由b端進入，水從a端出來，若在水面上加入植物油，甚至還可以收集易溶于水而難溶于植物油的氣體。a端接上量筒還可測量氣體的體積；③用于干燥氣體（內(nèi)裝濃硫酸等）；④用于洗氣、檢驗、除雜、尾氣處理等。

第二步：當確定的四個課題探究完成后，教師要求各組學(xué)生自己動手，選擇實驗桌上所需要的儀器，組裝一套制取二氧化碳的裝置，并完成氣密性的檢驗。同時，將自己組裝的裝置進行交流，最后教師對每組學(xué)生組裝的裝置進行評價總結(jié)。

第三步：學(xué)生用自已組裝的裝置制取和收集一瓶干燥、純凈的二氧化碳氣體，并驗證是否收集滿。教師可適時點撥、合作完成，并強調(diào)實驗安全。

第四步：課的最后留給學(xué)生一個課后的探究：你能用家庭中找到的用品，自制一套制取二氧化碳氣體發(fā)生裝置嗎？

我在本堂課的探究型教學(xué)中，盡量作好引導(dǎo)的作用，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題的情景，提供相關(guān)的學(xué)習(xí)材料，讓學(xué)生發(fā)揮主體的探索活動，學(xué)會研究制取氣體的科學(xué)方法，親身體驗設(shè)計和制取二氧化碳的操作方法，這樣學(xué)生既掌握了本節(jié)課的知識，學(xué)會與人合作，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，收到了一定的效果。

實驗探究的價值功能向科學(xué)教師顯示出無限的生命力。為學(xué)生積極主動地獲取科學(xué)知識，認識和解決科學(xué)問題，培養(yǎng)科學(xué)思維、方法和科學(xué)素養(yǎng)，提供了新的平臺。

以上是我近年來，在實驗教學(xué)研究方面的一些探討和實踐，謹請同行們指正。

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