挖掘與思考科學實驗中探究性功能

劉金龍

摘 要：2014年浙江省提出了中考題型的改革，突出了科學探究題。科學的核心是探究，現代教育的重要目標是促進學生的全面發展，科學課程應當突出科學探究的學習方式。教師應該給學生充分的提供科學實驗的機會，讓學生自己通過手腦并用地去探究，體驗探究過程的曲折和樂趣，這是學習科學的方法，才能發展科學探究所需要的能力，也能增進對科學探究的理解。

關鍵詞：探究實驗；探究能力；教學效果；挖掘

由于考核制度的制約，“成績至上”仍被許多人認為是唯一衡量教學質量的價值法則。在初中科學教學中，學生的知識增長是以學生探究能力喪失為代價的，導致不少科學教師對科學實驗教學的重要性認識不足，總是用口頭實驗代替具體操作教學，或者為了完成教學計劃、應付實驗考查而實驗等。結果是，不但教師自身的實驗能力和水平下降了，而且學生的觀察、分析、解決問題的能力得不到培養，科學精神、探究意識、交流與合作精神得不到發展，慢慢地學生對科學失去學習和探索的興趣，從而影響學生的終身發展。

科學探究是一種讓學生自我從未知世界到有知世界的一種重要的學習方式。探究性實驗教學就是讓學生動手去設計實驗、體驗探究實驗過程，獲得更多感性認識的機會，獲得新的知識探究能力，并培養各種技能的重要途徑。這種思想指導下的實驗教學，將一改以往的教師單邊的獨立活動的課堂結構和氣氛，在新的課堂結構中，師生融洽地交往和互動并交流，這樣的課堂氛圍是愉悅而富有魅力的，讓學生有大膽思維的空間，有更多親自動手實踐的機會。

一、創設情境，營造探究氛圍，喚起強烈的探究意識

教學情境是教學具體情景在認知邏輯、情感行為，社會和發展歷程等方面背景的綜合體；是一種通過選擇、創造和構建的微環境；是知識認知、理解及應用的文化背景的縮影。教學情境的功能不僅促進學生的情感，還提升學生的認知活動、實踐活動，利用已有經驗激發學生的探究欲望。

如，在演示金屬鈉與硫酸銅溶液反應這一實驗時，先向學生提出：在這個實驗中你看到了哪些現象？再根據學生的回答，引發學生思考為什么會發生這些現象？如何用學過的知識來解釋，進一步啟發學生的想象，這樣一來學生的思考力和想象力就會得到不同程度的激發。

讓學生自己通過設計補充實驗、相互討論、引導他們自己得出答案。在這一過程中，我們努力創設一種情境，積極肯定學生的猜想和想法，使學生敢于發表自己的意見和想法，敢于表達自己的觀點，發展學生的思維。

二、重組實驗，厘清探究現象，激起強烈的探究意識

1.將演示實驗設計成學生探究實驗

在傳統的科學教學中，學生只是被動地觀看實驗的觀摩者，通過觀察教師的實驗操作步驟，從中獲得初步的實驗基礎知識。通過實驗演示雖可以增加一些感性認識，加深對規律、原理的初步理解，但對學生的實際操作能力、探究問題能力的培養并沒有促進。而且，那么多學生同時觀察一個教師的演示，觀察的效果肯定非常差。因此，將課堂演示實驗改成學生探究實驗，學生親身參與，思索每個過程，操作每一個步驟，其效果就非常好。

其實，許多演示實驗可以改為學生課堂探究實驗，如長度和體積的測量、物質的溶解性、測電筆的使用等。

[案例1]分子間有空隙和分子是不斷運動的。以兩人為一組，對黃豆、沙子、酒精、水、紅墨水進行混合和擴散實驗，記錄實驗現象；小組交流，并得出實驗結論。

這樣，讓每一個學生動手操作，教師可以發現學生在實驗基本操作存在的不規范之處，如量筒、刻度尺、電表的讀數等。學生對儀器有了了解，感性認識增強了，并且通過親身參與實驗，充分調動每個學生的主觀能動性，加深對知識的理解。基本上是實驗成功率比較高的，有利于學生體驗、感受并獲得成功的愉悅，從而提高對科學知識的探究能力。

這樣，更能體現“面向全體學生”的教學理念，真正實現以學生為中心的課堂教學模式，創造了一個人人都可以參與學習知識的環境。有時，學生在實驗時即使失敗了，也能從參與中獲得新的啟示。當然，學生探究實驗要取得良好的效果，教師首先要加強管理，認真準備，盡可能預計到會產生那些不同的結果，會出現那些問題，以及不同層次學生間的合理搭配。其二是課堂行為管理。學生探究實驗課是流動性較大的教學過程，要采用實驗課堂規則來保證課堂教學秩序，既要給學生一定的活動空間開展探究，又要使學生遵守一般的課堂行為準則，從而防止浪費時間，卻達不到預期的教學效果。其三是對于探究實驗中出現的問題，教師應及時反饋，并預留適當的時間讓學生探究實驗中出現的問題，加深對探究實驗的理解。只要我們認真分析教材中的演示實驗，大膽地放手讓學生去完成，就能充分發揮學生的潛能，真正達到既獲得知識，又培養探究能力的教學效果。

2.將驗證性實驗設計為探究性實驗

讓學生親身體驗實驗探究過程，會帶來新的學習體驗。探究性實驗教學給學生更廣闊的活動空間和思維空間，可以激發不同層次學生的學習知識、探究實驗的欲望。學生通過探究實驗整個過程的參與，會逐步形成科學的態度、情感和價值觀。

在新課程中有許多探究性的教學內容，教師應當充分利用這些教學資源，創造多種機會讓學生進行科學探究。

如，在探究金屬活動性強弱時，為了判斷哪些金屬可以跟酸發生反應，可以將驗證性實驗改成探究性實驗，我們的設計如下：

（1）提出問題：①制取氫氣可以用什么物質來反應？

②所有金屬能否都跟稀酸反應制取氫氣？

（2）利用下面材料來探究這個問題，做實驗時，要把實驗的現象記錄下來。

金屬有：鋅片、鋁片、鎂條、鐵釘、銅片、銅絲、銀、鍍過銅的鐵釘，窗紗的鐵絲。

酸類有：稀硫酸、稀鹽酸。

（3）根據實驗的現象分析：哪些金屬能跟稀酸反應，哪些金屬不能跟稀酸反應，都能生成氫氣嗎？然后結合金屬活動順序表去總結歸納得出金屬與酸反應的條件。

設計探究性實驗教學時，教師應當選取合適的、學生利用已有知識和操作水平能完成的實驗，讓學生明確實驗的基本步驟：實驗儀器的選取與操作、實驗現象的觀察、實驗數據的處理、實驗故障的排除以及結論的得出等。

（4）將測量實驗改成設計實驗

將測量實驗改成設計實驗，可變單一思維為多向思維，難度比做實驗更難，要清楚實驗過程，也要預知實驗中可能出現的問題。

例如，“測液體的密度”實驗，根據實驗原理和目的讓學生去設計實驗。實驗過程中，有的將課本上的玻璃杯換成口杯；有的把倒入部分鹽水變成全部倒入；還有的在步驟上先稱空杯的質量，再稱倒入鹽水后的總質量。出現了很多的問題，我表揚了更換器材的學生肯動腦筋；在步驟上，我肯定了將鹽水全部倒入的合理性，并讓學生對“先稱空杯后，再倒入鹽水稱總質量的做法”進行討論，分析得出在理論上是可以的，但實際將杯中的鹽水倒入量筒測體積時，由于杯底和杯壁還粘有鹽水，使得測得的體積小于杯中原有的體積，會造成較大誤差。

一個實驗的完成讓學生體驗了成功，也發現了問題，知道如何處理實驗。這樣也培養了學生學習的自覺性、發展性、創造性。

三、放大實驗，拓寬探究渠道，充分挖掘資源

1.擴展探究實驗空間

將實驗探究空間由課堂向課外、教室向家庭、學校向社會延伸，考慮學生的興趣愛好、知識基礎、學習習慣等個性差異，組建各式各樣的課外興趣小組與開放實驗室等形式結合，有針對性地通過實驗操作，激發學習興趣，培養創新能力。

如，電與我們的生活是息息相關的，學習了電路的組成、家庭電路等知識后，要求學生對自己家中的電路的連接進行一次排查，尋找其中可能存在的安全隱患。通過實地勘察后，學生發現了以下問題：（1）金屬用電器沒有使用三腳插座，（2）閘刀開關倒裝了，（3）熔斷器的保險絲用銅絲代替了，（4）導線絕緣層有老化現象，（5）插頭插入多用插座接觸不良……

通過運用現有電學知識，學生發現了上述問題可能導致電路故障、損壞用電器，甚至危及人身、財產安全，在尋找問題的答案中，讓學生學會分析，學會思考，學會探究，在動手中增長才干，使他們進一步認識到安全用電的重要性。

2.拓展探究實驗內容

知識來源于生活，教材中的內容不少就來源于生活，如果補充一些貼近生活的實驗，學生就會產生興趣、有強烈的動手探究的欲望，就會主動地探究實驗。

如，學習了溶液的酸堿度后，可以引導學生課余時用pH試紙去測量自己周圍環境中水質、土壤等物質的酸堿度。學生實踐后，發現他周圍的環境是什么樣的pH環境，并會想如何去應用。這樣，不僅使學生掌握了科學知識，也了解了周圍的環境狀況，達到了增強環保意識的目的，就達到了學以致用的效果。

3.更新探究實驗步驟

科學教材中，有些演示實驗的效果有不盡如人意的地方，具體表現在：（1）實驗有穩定性差，不易重復的情況；（2）實驗現象不明顯，可視性差，說服力不強的情況；（3）實驗從裝置到操作復雜，難以達到反應所需的條件；（4）實驗藥品過期，使實驗效果不明顯。因此為實現探究實驗效果，有必要對實驗操作步驟改動，對實驗器材更新，讓實驗用現代化的方式展現，既提高了能見度，又增強了實驗說服力。使實驗跟探究學習融合起來，讓學生自主地參與探究并獲得知識，重視探究過程，能獨立科學探究實驗。

四、留白課外，發揮探究能力，提高科學成績

“教師不要把上下課的鈴聲當作教學的起點和終點。”在課堂上，有許多學生會在學習過程中自然地生成很多有價值的問題，但由于課堂時間有限，課內不允許繼續探究，因此我們要用“留白”藝術讓學生學會打破時間的限制，把課堂這“尾巴”延伸到課外去探究，能繼續在課堂外設計方案，完成實驗，甚至能有發明

創造。

偉大的愛因斯坦說過：“結論幾乎總是以完成的形式出現在讀者面前，讀者體會不到探索和發現的喜悅，感覺不到思想形成的生動過程，也很難達到清楚地理解全部情況。”

因此，教師要首先“動起來”，設計一些適當的情境，引導學生動手設計探究實驗，從而充分激發其興趣，可以使學生更主動地要求學習，能夠從探究中體驗快樂，在體驗中發展探究能力，在不知不覺中提高科學成績，這樣培育出的人才是具有創新精神的創新型人才。

參考文獻：

[1]浙江省教育廳教研室.科學實驗活動冊[M].浙江教育出版社，2005-07.

[2]王耀村，樊紅日.初中科學實驗與探究[M].浙江科學技術出版社，2012-09.

[3]吳永軍.新課程備課新思維[M].教育科學出版社，2004-06.

編輯 謝尾合