科學探究精神在初中科學教學中的滲透和培養

孫建華

摘 要：初中科學課程的核心理念是提高每一位學生的科學素養。培養學生的科學探究精神是其中的一個要素。本文從興趣培養、課堂實驗、適當開展實驗設計、拓展課外活動、重視科學發展史的教育、及時展現科技成果、在探究活動中注重交流等方面進行闡述，為培養學生良好的科學探究精神打下良好的基礎。

關鍵詞：初中科學；科學探究精神；培養措施

新教育背景下，科學教學中的探究精神培養被提到一個很高的層面，它不僅可以使學生更深刻地理解科學知識，掌握科學方法，而且使學生親身體會科學精神的實質——理性思維、批判質疑、勇于探究，增強了個人的人文底蘊。如何在科學學科的教學中滲透和培養學生的科學探究精神，一直是筆者思考的問題。

一、培養學習興趣，為科學探究精神奠定基礎

前蘇聯教育家贊科夫說過，“對所學知識內容的興趣可能成為學習動機”。學生如果對這門學科沒有興趣，知識的落實就有困難，更談不上精神層面的探究了。興趣的培養不是短時間內可以完成的，需要一個漸進的過程。筆者從多年的教學實踐中得出一些體會，認為可以從以下兩個方面培養學生的學習興趣。

1.尊重、欣賞學生，建立和諧真誠的師生關系

“一切為了學生，為了一切的學生”，要做到這一點，教師必須要有愛，愛是教育的靈魂，只有熱愛教育，熱愛學生，才能正確對待、寬容學生所犯的錯誤。學生做錯題、犯錯誤時，教師不能一味地批評、指責，要善于交流和溝通，要尊重學生；學會適當激勵和表揚，引起學生積極的情緒，從而引導學生將學習興趣轉化為學習動機。尤其在課堂上，教師要愛護學生，積極營造一個輕松、愉快、平等、合作、民主的課堂氛圍，建立和諧的師生關系。

2.努力提升教師的個人魅力

教師的個人魅力包括人格、知識面、教學方法等方面。要培養學生良好的學習興趣，教師的人格影響力有很大作用。教師應重視自身的道德形象，追求高尚的人格，重視職業修養和個性魅力，教師良好的性格、氣質，高尚的道德品質，豐富的知識面以及良好的教學方法將對學生產生潛移默化的熏陶與教化作用。教師既要德才兼備、嚴格負責，又要幽默風趣、熱情活潑。自身形象既要自然文明，又要舉止優雅；教學方法應使學生感到有趣、有味、有奇、有惑，并關注每個學生，寓教于樂。教師要努力學習，不斷提升自己的知識面，更新觀念，在教學實踐中制訂可行性教學目標，承擔起提高學生科學素養，培養科學探究精神的教學任務。

二、深挖課堂實驗潛力，注重實驗過程，培養探究精神

霍姆林斯基說：“使你的學生看出和感到有不理解的東西，使他們直接面臨著問題。如果你能夠做到這一點，你就成功了一半。”科學是一門實驗學科，在教學上，教師要選擇與教學內容相關的實驗，創設情境，促進學生積極參與科學探究，啟發他們關注身邊的科學。教師要精心設計教學活動，讓學生在探索、發現、掌握科學知識的內在規律的過程中，加深對科學探究精神的理解。

案例1：演示實驗——初一第一課（學生模仿）

學生從小學進入初中，對科學學科的認識還停留在小學階段，不重視科學學科，興趣也不大。課前，筆者準備了五個實驗：酚酞遇堿、鹽酸與碳酸鈉反應、鎂條燃燒、雞蛋水杯的慣性實驗、滾擺實驗。

在前三個實驗過程中，筆者引導學生注意觀察實驗現象，分析現象產生的原因（引起質疑）。學生對“水”變成紅色，大量氣泡的出現，耀眼強光的產生，有強烈的好奇心：科學原來可以這么有味道，怎么會有這么神奇的現象呢？

對于后兩個物理實驗，筆者先演示了一遍，再讓學生自己動手實驗，學生失敗的情況較多，如敲塑料片的速度不夠快，導致雞蛋沒掉入水杯；滾擺動能和勢能轉化沒完成，滾擺朝一側翻滾。然后筆者提出問題，引導學生探究實驗失敗的原因，分析改進的辦法，逐步培養學生學習科學的基本方法——觀察和實驗（理性思維），從而樹立追根究底的科學思想。

演示實驗的好處是形象、直觀，能快速切入主題，是一種直觀的教學手段，教師通過演示的方式，將實驗過程與實驗結果展現給學生，引導學生觀察、思考、分析實驗現象，培養學生的觀察能力和創新意識。

案例2：分組實驗——堿的性質（實驗藥品的處理）

這個實驗的目的是研究氫氧化鈉和氫氧化鈣的主要化學性質，學會分析對比方法。在學生分組實驗前，筆者把18組實驗中8組學生的稀氫氧化鈉溶液換成濃氫氧化鈉溶液，結果在做第一步堿溶液與指示劑的作用時，有的無色酚酞變成了紅色，這時學生產生了懷疑：怎么先變紅，后來又褪色了呢？然后學生相互交流，開始全班探討：為什么都是氫氧化鈉溶液，會出現不同的現象？

交流結果：可能濃度不同。

實驗驗證：把氫氧化鈉稀釋，再滴加酚酞，結果與理論相同。

教師解釋：酚酞是一種弱有機酸，其分子結構在H+、OH-濃度不同的溶液中內部會重新排列，在pH<8.2的溶液里為無色，當pH>8.2時為紅色，在堿性介質中很不穩定，會慢慢褪色。氫氧化鈉溶液的濃度太高，會破壞酚酞的結構，轉變成無色。所以，酚酞試劑滴入濃堿液時，酚酞開始變紅，然后變成無色。

教師根據學生提出的問題，因勢利導地先對學生標新立異、獨樹一幟的做法予以肯定、支持和幫助，鼓勵他們勇于探索，不斷創新。學生處于主動探索知識的狀態時，對培養創新能力非常有利，可以使學生養成嚴謹、實事求是的科學探究精神。

案例3：開展實驗設計，激發創新意識

以八年級上冊第二章第三節“大氣的壓強”為例，該課教學在化學實驗室進行。

實驗室器材準備：水槽，尖頭剪刀，小燒杯。

課前，每兩位學生準備一個無色透明的飲料瓶。上課時，筆者先讓學生演示覆杯實驗和吸盤實驗，然后自己演示大試管吞小試管，最后小組內相互交流，總結得出：大氣壓存在，且是很大的。

教師拿出一個普通的礦泉水瓶，并提出問題：能否利用現有條件，設計證明大氣壓存在的實驗？

小組交流探討，并提出兩種方案。

第一種：灌滿水，蓋上蓋子，倒轉在水槽中，打開瓶蓋，水不下流。

第二種：用針在側面戳一個小孔，灌滿水，蓋緊瓶子，水不流出來；打開，水流出來。

筆者繼續設問：還有其他方法嗎？這時，學生不能提出新的方法，筆者進行演示：將學生剛用過的礦泉水瓶在它側面對應的位置再扎一個小孔，然后裝滿水，上面用蓋子蓋好（不能擠壓變形）；將蓋子打開，學生會看到水從兩側流出，當把蓋子蓋上時，水又不流了；再將瓶子側倒，會看到水往外流，但用手堵住上端的小孔，水又不流了。

學生疑惑：為什么有兩個、三個洞，下面的水會流出來呢？

學生再次探討交流并得出結論：兩孔導致上方的空氣進入（冒泡），內外大氣壓相互抵消，在液壓作用下，水從下面的孔流出來。

通過這樣一節實驗課，使學生從中獲得成功的喜悅，激發其創新的興趣和激情；失敗者從中吸取經驗和教訓，從而激發其認真思考、勇于創新的精神，從而使教學過程成為學生求知，培養創新精神和實踐能力的過程。教師鼓勵學生大膽猜想和獨立思考，并通過實驗否定錯誤的假設或修正不完善的猜想，從而使學生獲得解決問題的勇氣、信心、毅力和科學的批判精神，深刻認識到科學探究精神的重要性。

三、課外指導，自主探究，培養學生的探究創新能力

采取課堂滲透的方法是培養學生探究精神主要途徑，各種形式的課外活動也是一種重要的開放式輔助手段。在實踐中學習，可以充分發揮學生的內在潛力，全面提高學生的科學探究能力，深化對科學探究精神的理解。

案例1：草木灰提取碳酸鉀（從校內到校外）

在九年級第一章第六節“鹽與化肥”教學時，化肥的相關知識在初二時已經學習過，這里再次學習，并與鹽的知識結合起來，筆者就想到了碳酸鉀的提取，因此要求學生按照提供的素材，在家里獨立完成實驗。

具體做法：第一，提供素材（相關資料由教師負責整理）；第二，器材準備：草木灰，無色透明飲料瓶，塑料盆，熱水，廢衣服或布（過濾用），剪刀，塑料手套；第三，設計實驗報告并完成；第四，產品課堂展示，交流實驗心得；第五，產品檢驗（碳酸根離子檢驗）。

在實驗過程中，學生產生的困惑：有的瓶子里有沉淀，有的是溶液，沒有沉淀；有的沉淀是棉絮狀、灰白色的，有的顏色較白。

經過交流探討，得出結論：草木灰的多少和是否使用熱水，會造成沉淀的有無；過濾時，布的致密性與否，導致析出晶體的顏色不同。

實驗是學生主動參與、獨立完成的，目的明確，實驗后學生對實驗揭示的結論和實驗過程均有深刻的認識。

案例2：葉脈書簽的制作（校內——課外）

這項實驗一般選擇在期中考試后的半個月左右進行，具有一定的技巧性和安全性，所以一般是在教師的指導下師生共同參與完成。

前期準備工作：第一，選擇葉片，師生一起選取學校較多的玉蘭葉、桂花葉（采摘樹葉時要愛護植物）；第二，材料準備：氫氧化鈉，燒杯，鐵架臺，酒精燈，舊牙刷，玻璃板等；第三，制作步驟：略。

學生總結經驗：第一，使用的舊牙刷不能太硬，否則容易刷斷葉脈，要有耐心；第二，加熱時間沒有一定的限制，以容易刷掉葉肉為準；第三，刷葉肉的時候，先把背面的一層葉脈撕掉，再刷另一面，就比較容易。

課外自主探究可以使學生在掌握基本的實驗技能的基礎上，通過觀察、實踐，發現問題、動手解決問題，不斷提高學生的創新意識，提升自主學習能力，培養細心、耐心以及堅持不懈的品質，培養學生的科學探究精神。

四、挖掘科學發展歷史，滲透科學探究精神

回溯歷史，關注現實，著眼未來，科學發展史的滲透可以使學生知道科學史是科學技術發展到一定階段的產物，揭示了科學技術產生和發展的規律，從而激發學習興趣，加深學生對知識的認識，感悟科學家的探究過程，養成敢于思考、勤于探索的學習品質，努力達到科學探究精神與人文精神的和諧統一。

1.運用科學發展史，深化對科學探究精神的認識

在科學教學中恰當運用科學發展史，可以使教學不只局限于現成知識的靜態結論，還可以追溯到它的來源和動態演變。這樣就可以把科學邏輯的推演同人們認識物質運動的過程聯系起來，達到邏輯和歷史的辯證統一，真正揭示科學發展的精髓。

案例：八年級下冊第一章第五節“磁生電”——四次科學革命

當講到法拉第發現電磁感應，開創電器化時代時，筆者在課前給學生布置了課外作業，通過互聯網，查找科學發展歷史上四次重大的科學革命。

第一次：發生在16～17世紀，以哥白尼的“日心說”為代表，挑戰神權的近代科學誕生，經過科學家伽利略、牛頓等的推動，建立了近代科學體系。

第二次：發生于19世紀，以能量守恒與轉化定律、細胞學說、進化論等三大發現，形成了實驗科學體系。

第三次：發生于19世紀末到20世紀初，X射線、電子、天然放射性、DNA雙螺旋結構等的發現，使人類對物質結構的認識由宏觀進入微觀領域，相對論、量子力學、基因工程、生物技術、微電子與通信技術飛速發展，標志著科學進入了現代時期。

第四次：系統科學、計算機、人工智能、納米化學、生物醫藥等科學的技術集成與方法整合，尤其是系統生物科學的誕生開啟了第四次科學技術革命。

通過學生復述，使學生懂得，科學每邁出一小步都要經過無數艱辛的科學實驗，把知識作為歷史的產物來考察，從它的孕育、產生和發展進行闡述，活躍學生的思想，啟發他們對科學本質的認識。

2.運用科學發展史，培育敢于思考、質疑的精神

學起于思，思源于疑。教學中教師必須重視培養學生提出和質疑問題的能力。科學發展史本身就是一個反思、懷疑、批判、求真、求美、求新的過程，質疑激發認知矛盾，從而創造新理論。

案例：氧氣的發現史——以講故事的形式呈現

18世紀初，德國化學家施塔爾等人提出了燃素理論；1771-1772年，瑞典化學家舍勒把氧氣稱為“火空氣”；1774年8月，英國科學家普利斯特里稱這種氣體為“脫去燃素的空氣”。

舍勒和普利斯特里雖然先后獨立發現了氧氣，但由于他們墨守陳舊的燃素學說，他們并不知道自己發現了什么。

1774年，法國化學家拉瓦錫對燃素理論產生了極大懷疑，他重復了普利斯特里的實驗，得到了一種支持燃燒的氣體，他確定這種氣體是一種新的物質，從而公布了氧氣的發現，正是拉瓦錫敢于懷疑、批判的精神，才擊破了燃素學說，發現了氧氣。

通過科學家的探究過程，我們認識到質疑是探求發展真理的前提和基礎，只有產生了認知矛盾，才有可能提出問題。質疑有利于學生養成嚴謹認真的科學態度，培養學生求真務實、堅持真理的精神，具備探究與創新的初步意識，為今后的學習和工作打下良好的基礎。

五、及時展現科技成果，激發科學探究熱情

科學技術已經深深影響著我們的日常生活，在經濟社會發展中扮演著不可或缺的角色。21世紀以來，科學技術，尤其是計算機網絡技術、電子信息技術的飛速發展，改變了我們的生活方式，改變著我們的文化。所以在科學教學過程中，教師要在課堂中導入我國的重大科技成果。

筆者在教學中，知曉重大科技成果的當天，都會布置學生回家查閱資料，書面摘抄，然后在第二天的課堂上簡單敘述、呈現、交流，再提升高度。

案例1：青藏鐵路全線鋪通（2008年10月15日）

青藏鐵路建設在素有“生命禁區”之稱的雪域高原上，攻克了“多年凍土、高寒缺氧、生態脆弱”三大世界性難題，是中國新世紀的四大工程之一，對于實施西部大開發戰略、加強民族團結、共同實現全面建設小康社會的宏偉目標，具有十分重要的意義。

青藏鐵路全線鋪通是我國繼奧運會后的又一大盛舉，是我國社會主義現代化建設取得的一個重大成就。這樣的科技成果可以激發學生的愛國熱情，產生民族自豪感。

案例2：觀看“神舟”號系列宇宙飛船的發射

學生的興趣濃厚，熱情高漲，這種重大消息很容易激勵學生，倡導他們尊重科學，反對迷信。宇宙飛船的發射以舉步量天這一浪漫的形式表達我國國家意志的同時，也展示了我國雄厚的國家實力，激勵學生為實現科技興國、增強國威、振興中華做出努力。

案例3：2013年10月成功研發H7N9禽流感病毒疫苗株

我國科學家26日在杭州宣布，成功研發出人體感染H7N9禽流感病毒疫苗株，這也是我國自主研發的首例流感病毒疫苗株，打破和改變了我國流感疫苗株由外國提供的歷史，為及時應對新型流感疫情提供了有力的技術支撐，是我國生物基因工程的一個重大突破。這一事件會激勵學生好好學習，勇于探索，將來報效父母和國家。

科學技術是第一生產力。展示科技成果可以使學生感悟科技工作者的艱辛，學習他們堅忍不拔、執著的探索精神，學習他們創新改革、求實、求真的精神，極大地鼓舞學生，增強民族自尊心、自信心，能夠使學生不斷提高對科學的興趣，深化對科學的認識，關心科學技術的發展，尊重科學，反對迷信。

科學課程標準把科學探究作為發展學生科學素養的核心，把科學探究放在突出的地位。教師應給學生提供充分的科學探究機會，體驗探究過程的曲折和樂趣，成為懂得思考的人，善于發現問題，提出質疑。在教學中體現科學探究精神，是科學教育面向未來的必要要求，使學生更深刻地理解科學知識，更好地掌握科學方法，親身體會科學精神的實質，提高人文底蘊和科學素養。

參考文獻：

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