通過探究實驗，構(gòu)建科學(xué)知識網(wǎng)絡(luò)

涂小中

摘 要：隨著新課程的全面實施，要求科學(xué)教育倡導(dǎo)“探究式學(xué)習(xí)”，旨在學(xué)生獲得知識，提高實驗技能的同時，又能讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)的研究方法，適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會需要的必備素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實驗；探究；建構(gòu)；知識網(wǎng)絡(luò)

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》要求：“積極開發(fā)并合理利用校內(nèi)外各種課程資源，學(xué)校應(yīng)充分發(fā)揮圖書館、實驗室、專門教室及各類教學(xué)設(shè)施和實踐基地的作用；廣泛利用校外的圖書館、博物館、展覽館、科技館、工廠、農(nóng)村、部隊和科研院所等各種社會資源以及豐富的自然資源；積極利用并開發(fā)信息化課程資源。”隨著新課程的全面實施，“情境”“協(xié)作”“會話”和“意義建構(gòu)”四大要素，指導(dǎo)著教師的教育教學(xué)。教師普遍認識到：知識不是通過教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，借助其他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過探究、實驗等方式而獲得。

在初中科學(xué)知識學(xué)習(xí)過程中，面對豐富繁雜的科學(xué)知識，我認為：通過探究實驗，由淺入深，從易到難，由具體到抽象，能更好地掌握科學(xué)本質(zhì)，構(gòu)建系統(tǒng)的科學(xué)知識。探究實驗是把學(xué)習(xí)生活中發(fā)現(xiàn)的問題按探究步驟和學(xué)生學(xué)業(yè)水平，控制一定的條件進行探究，從而揭示事物的性質(zhì)和變化規(guī)律的一種實驗方法。

以下就一些課例談?wù)勎以趯嶒炋骄啃詫W(xué)習(xí)過程中的幾點做法：

一、實驗設(shè)疑促求知，讓實驗成為知識建構(gòu)的起點

德國教育家第斯多惠曾經(jīng)說過：“教學(xué)的技術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵、喚醒、和鼓舞。”建構(gòu)主義認為：教學(xué)設(shè)計不僅要考慮教學(xué)目標分析，還要考慮有利于學(xué)生建構(gòu)意義的情境創(chuàng)設(shè)問題，并把情境創(chuàng)設(shè)看作是教學(xué)設(shè)計最重要的內(nèi)容之一。興趣是最好的老師，是求知的動力，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)，發(fā)揮主動性和積極性的源泉。

案例一：在《大氣壓強》教學(xué)前，我設(shè)計了“我是大力士”的活動。

器材準備：經(jīng)過消毒處理的試管、單孔橡皮塞、直玻璃導(dǎo)管、紙盒裝牛奶。

實驗步驟：在潔凈的試管中倒入一定的牛奶，用帶直玻璃導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管口。

問：誰能上來試一試，吸干試管中的牛奶。

學(xué)生紛紛舉手，我請了一位力氣較小的女生，結(jié)果，一點都沒有吸上來。又請了一位班里公認的“大力士”一展身手，結(jié)果憋得滿臉通紅，只將牛奶吸到玻璃管的一半。

借此機會提問：平時我們能很輕松吸取紙盒中的牛奶，而現(xiàn)在卻不能，這是怎么了？接下來大家可要仔細觀察哦！接著讓較小力氣的女同學(xué)吸紙盒包裝的牛奶與“大力士”比較。問：看了兩位同學(xué)吸牛奶的過程你發(fā)現(xiàn)了什么？趁勢引入新課。

案例二：學(xué)習(xí)《動物呼吸器官》時，設(shè)計了探究蝗蟲呼吸器官的活動。先出示一段動畫：蝗蟲和小魚在河邊相遇，各夸本領(lǐng)大，于是決定比賽潛水，蝗蟲把頭栽入水中很長時間相安無事，分不出高低，決定兩人在沙灘上比賽跳高，結(jié)果小魚沒蹦幾下一命嗚呼。我順勢引導(dǎo)，魚離開水馬上死亡，為什么蝗蟲把頭長時間浸在水中不會死亡？蝗蟲的呼吸器官究竟在哪兒呢？蝗蟲是我們周圍容易找到的一種小昆蟲，大家利用周末時間探究，下周交流。

作為以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)課程，教師應(yīng)思考的是如何激發(fā)學(xué)生強烈的學(xué)習(xí)興趣，喚起學(xué)生的注意，引起學(xué)生思考，從而產(chǎn)生強烈的求知欲望，達到事半功倍的效果。

二、知識遷移促思考，以探究討論作為建構(gòu)知識的焦點

在學(xué)習(xí)這個連續(xù)過程中，任何學(xué)習(xí)都是在學(xué)生已經(jīng)具有的知識經(jīng)驗和認知結(jié)構(gòu)、已獲得的動作技能、習(xí)得的態(tài)度等基礎(chǔ)上進行的。這種原有的知識結(jié)構(gòu)對新的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。在實驗探究的過程中要促使知識遷移的同時還要促使實驗探究方法的產(chǎn)生。

案例三：《探究影響摩擦力大小的因素》時，首先通過體驗推學(xué)生桌和講桌導(dǎo)入后，問：那你認為哪些因素會影響摩擦力的大小？學(xué)生紛紛猜測：有人認為與接觸面的粗糙程度有關(guān)；有人認為與物體質(zhì)量有關(guān)……我順勢引導(dǎo)：實驗最能證明的猜想，如何設(shè)計實驗驗證？以小組為單位討論。結(jié)束后，有個小組出示了如下圖所示的裝置，并說明了該裝置可以探究摩擦力的大小與接觸面粗糙程度有關(guān)的理由。

問：這個裝置與我們探究什么的實驗裝置類似？（牛頓第一定律）你能說說它們的相同點和不同點嗎？一石激起千層浪。

生1：小車應(yīng)該從斜面的同一高度開始滑下。

生2：都是觀察小車運動的距離，距離近的摩擦大。

生3：斜面的傾斜角，小車質(zhì)量都應(yīng)控制成相同。

生4：……

通過討論，讓每個學(xué)習(xí)者的思維成果（智慧）為整個學(xué)習(xí)群體所共享，同時使學(xué)生加強了知識的聯(lián)系和遷移，有助于形成知識網(wǎng)絡(luò)。

案例四：在學(xué)習(xí)《流體壓強與流速的關(guān)系》時，我先用如圖1所示的裝置完成了氣體壓強與流速的關(guān)系實驗，得出結(jié)論。那你能設(shè)計實驗證明液體壓強與流速的關(guān)系嗎？學(xué)生很快就設(shè)計出如圖2的實驗裝置。作為獎勵，我請最早設(shè)計出實驗方案的同學(xué)進行實驗，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

三、實驗探究促提升，以自主實驗為建構(gòu)科學(xué)知識的支點

科學(xué)探究是學(xué)生積極主動獲取科學(xué)知識、認識和解決問題的重要實踐活動。探究實驗?zāi)軌驗閷W(xué)生提供親自動手實驗、自覺進行探究、發(fā)展創(chuàng)新的機會，滿足學(xué)生的需求，引發(fā)學(xué)生創(chuàng)造的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

案例五：《牛頓第一運動定律》學(xué)習(xí)中，我用不同的力推動小木塊，觀察木塊的運動情況導(dǎo)入新課后，學(xué)生就大膽地說：“力可以使木塊運動。”我反問：“物體運動一定需要力嗎？”等了一會兒，又問：“你能設(shè)計實驗來證明自己的觀點嗎？”接著讓學(xué)生自己設(shè)計實驗，其中一個小組學(xué)生設(shè)計了小車從相同高度的斜面上滑下來后在毛巾、木板和玻璃上滑行距離不一樣的實驗，并選取材料進行實驗，通過這組實驗，學(xué)生很快就推測出：如果接觸面光滑到一定程度時，小車將不會停止，永遠運動下去。這正是牛頓第一運動定律的內(nèi)容之一。

四、實驗反思促生成，讓知識歸納成為構(gòu)建知識聯(lián)結(jié)點

實驗反思就是實驗過程中或?qū)嶒灪筮M行總結(jié)，吸取實驗過程中的經(jīng)驗，改進實驗中的不足。在探究的過程中，教師要進行有效的設(shè)問和質(zhì)疑，啟發(fā)學(xué)生層層深入地分析問題，反思實驗探究的過程，糾正思維偏差，完善實驗方案。同時還要引導(dǎo)學(xué)生討論，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造潛能，走出“只探不究”的誤區(qū)。

案例六：在制作簡易彈簧測力計之后，有位同學(xué)在物理日記中這樣寫道：在實驗之初，我在掛鉤上掛一個螺帽時，彈簧增加了0.3 cm，但隨著螺帽個數(shù)的增加，彈簧長度增加了0.4 cm、0.4 cm、0.6 cm、0.4 cm。而我參考群里其他同學(xué)的實驗中，彈簧的增長是一個定值。這是為什么？這屬于實驗誤差嗎？

老師給的評價：首先值得表揚的有兩點：一是能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行處理；二是對于實驗數(shù)據(jù)能夠做出分析。但對于實驗數(shù)據(jù)的處理要加以改進，需要測量并計算出彈簧的伸長量而不是彈簧的長度。其次從理論的角度分析，每次實驗彈簧的伸長量是一個定值，不過在實際操作過程中難免會存在誤差，這一點你分析得很對。建議你對實驗方案進行修改，重新進行實驗。

第二周，該同學(xué)制作出了更精確的測力計。

案例七：在做分組實驗《酸堿中和實驗》時，發(fā)現(xiàn)有一組學(xué)生在向氫氧化鈉中滴加稀鹽酸之前忘了滴加指示劑酚酞，無法判斷氫氧化鈉與鹽酸是否恰好完全反應(yīng)。我拿過他們的試管，向全體學(xué)生說明這組同學(xué)的情況后。

問：你有方法判斷它們是否完全反應(yīng)？各小組討論一下，然后交流。

生1：往混合液中滴加無色酚酞，若呈紅色，則氫氧化鈉過量。

生2：用玻璃棒蘸取混合液，滴在pH試紙上，帶顯示顏色后與標準比色卡對照，若pH等于7，說明是恰好完全反應(yīng)。

生3：向混合液中加入雞蛋殼，若有氣泡產(chǎn)生，說明稀鹽酸過量。

生4：向混合液中加人鋅粒，若有氣泡產(chǎn)生，說明酸過量。

生5：……

學(xué)生總共列舉了八種方法。

在學(xué)生探究過程中，要善于發(fā)現(xiàn)存在的問題，以此為契機引發(fā)學(xué)生思考，加強知識間的聯(lián)系，使已學(xué)知識形成統(tǒng)一的整體。

總之，探究實驗是學(xué)生認識大自然建構(gòu)知識的基本途徑之一，是學(xué)習(xí)科學(xué)的有效方法，也是實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提高實踐能力的基本要素，尤其是加強了各科學(xué)規(guī)律之間的聯(lián)系與區(qū)別。所以，上好探究實驗課，對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣及學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的能力，使學(xué)生受到科學(xué)的自然觀、科學(xué)態(tài)度的教育，有著十分重要的意義。

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