科學教學中培養學生探究能力的路徑

許健

［摘 要］科學課程標準倡導探究性學習，而課堂教學是培養學生自主探究能力、獲取新知的主要途徑之一。教師是指導學生開展探究活動的引領者。在科學課程的教學中，教師可通過趣味實驗、自主設問、表達交流、實驗平臺等途徑，激發學生的探究動機，給學生提供探究的機會，讓學生在親歷探究活動的過程中體驗到科學探究的樂趣，從而培養學生良好的科學探究能力，提高學生科學素養。

［關鍵詞］科學教學；探究能力；路徑；科學素養

［中圖分類號］ G623.6 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-9068（2022）27-0084-03

小學科學課程標準明確提出“科學課程要以探究為核心”的要求。科學探究不僅能讓學生快速地掌握基礎知識，還能更好地提升學生的科學素養。因此，教師在設計教學方案時就應把培養學生的探究能力作為教學的主要目標；在教學中通過開展多種活動，激發學生的科學探究興趣，教會學生運用科學的探究方法，培養學生的探究意識，嘗試探究解決科學問題，感受學習科學知識的樂趣。下面就以教科版義務教育課程標準科學實驗教科書五年級下冊第一單元的“沉和浮”的教學為例，談談培養學生探究能力的有效路徑。

一、展開趣味實驗，激發探究動機

“興趣是最好的老師。”科學的學習也是如此。在科學課上，教師如果能夠采用多種教學手段，創設具有趣味性的學習情境，營造出良好的學習氛圍，那么就能讓學生在好奇心的驅使下產生探究動機，從而有效地激發學生的學習興趣，提高學習效率。

例如，在學習《橡皮泥在水中的沉浮》一課時，教師就設計了一個饒有趣味的情境。首先，教師出示一塊體積比較大的橡皮泥和一個裝了半盆水的透明塑料盆，讓學生猜一猜把這塊橡皮泥放在水盆里會出現什么樣的情況。學生基于已有的生活經驗，都認為橡皮泥會沉入水底。但是，教師不同意學生的意見，說只要改變橡皮泥的形狀就能讓橡皮泥浮在水面上。然后，教師擺開擂臺賽，讓學生上臺和老師挑戰。這時，學生的好奇心就被激發起來，紛紛舉手，搶著上臺做實驗。有的學生把橡皮泥捏成一個長方體，可是放進水里就沉下去了；有的學生把橡皮泥搓成一個圓球，放進水里也沉下去了；有的學生把橡皮泥壓成一個大餅，放進水里還是沉下去了……難道老師說錯話了嗎？在一個個挑戰失敗以后，他們把目光投向老師。于是教師提示學生：“你們雖然改變了橡皮泥的形狀，但是橡皮泥的體積沒有變。你看，我把橡皮泥做成一條船，形狀也改變了，猜一猜把這條小船放進水里，接下來會發生怎樣的情況呢？”然后，教師在學生的注視下輕輕地把橡皮泥船放進水里，果然橡皮泥浮在了水面上。學生都驚訝地說：“我怎么就沒想到這樣改變形狀呢？”在熱烈的交流中，教師順勢提出問題，引發學生進一步思考：“同一塊橡皮，做成不同的形狀，有的沉入水中，有的浮在水面上，這是為什么呢？”

趣味的實驗使每個學生都經歷了思考、動手、觀察、質疑的過程，激發了學生巨大的學習熱情。這樣的實驗對小學生來說是既新穎又有趣。在充滿趣味性和挑戰性的課堂氛圍中，學生很快產生探究的動機，從而迅速地進入學習狀態，在勃勃的興致中繼續下一輪的探索。

二、鼓勵自主設問，引導學生探究

學生是課堂學習的主人，教師是課堂活動的組織者和協助者，所有的教學過程都應圍繞著學生的知識增長點進行。為充分尊重學生主體性的原則，教師在教學時要給予學生自主學習的空間，讓學生在積極思考中主動提問，從而能更好地發現問題、探尋思路、解決問題，完成知識的建構。

例如，在學習《浮力》一課時，教師給學生播放了游泳館里許多小朋友都在用塑料救生圈學習游泳的視頻。這引發了學生對游泳的回憶。有的學生說：“我套上救生圈以后，就覺得好像有一股力托著我，人就不會沉到水里去。”有的學生說：“我把游泳圈使勁往水里按，用了很大很大的力氣也不能把它全部浸沒在水里。”有的學生說：“我估計托起救生圈的力要比我們的體重還要大。”有的學生就說：“我認為這股力的方向是向上的。”“一石激起千層浪”，學生就救生圈產生了很多話題。此時，教師出示一個透明的塑料水箱，讓學生觀察浮在水面上的塑料泡沫塊；然后，教師用手指按下泡沫塑料塊，讓學生猜猜老師的手指會感受到什么。這樣教學，順利地揭示出“浮力”的概念，讓學生直觀地了解浮力和重力的方向是相反的、大小是相等的。有些學生又產生了新的疑問：“泡沫塑料塊在水中受到了水的浮力，這個浮力有多大呢？”“怎樣測出泡沫塑料塊受到的浮力大小呢？”“大小不同的泡沫塑料塊受到的浮力會一樣嗎？”聯系以前所學的知識，學生想到用測力計來測量重力的大小。同樣道理，泡沫塑料塊受到的浮力大小是不是也可以用測力計來測量呢？怎么測量泡沫塑料塊受到的浮力大小是學生測量中遇到的難題。為了解決這一難題，教師讓學生分組討論測量泡沫塑料塊受到的浮力大小的實驗方案。

學生在不斷自我設問中一步步地去自主探究問題，找尋答案。學貴于思，思源于疑。大多數的探究活動是從問題開始的，生活中有許多發明創造就是為了解決問題才生成的。教師利用生活場景，一步步引導學生從熟悉的情景中形成問題意識，激發了學生的探究欲望，使他們樂意想方設法去解決問題。

三、促進表達交流，形成嚴謹思維

“觀察—發現—推測—驗證”是典型的科學探究活動的過程。在這個探究過程中，學生的思維始終處于活躍的狀態，有疑問，有好奇，有結論。這時，應該讓他們把自己的所見所想表達出來，這樣在不斷表達中學生的探究思維逐漸形成。因此，在課堂上，教師要給足學生討論的時間，引導他們講思路、講方法、講感悟，在鍛煉語言表達的同時提升他們探究問題的能力，進而更好地解決科學問題。

《馬鈴薯在液體中的沉浮》一課主要研究不同濃度的液體對馬鈴薯沉浮的影響。學生對物體的沉與浮，一般都是關注物體的本身，很少會關注到液體的性質。當教師把兩個差不多大小的馬鈴薯放入兩個透明的水杯時，學生看到一個杯子里的馬鈴薯迅速地沉到杯底，另一個杯子里的馬鈴薯卻浮在水面上，感到非常奇怪。從本單元第一課切開胡蘿卜的經驗來看，同一種物體在水中的沉浮情況應該是一致的，可是現在卻是一沉一浮，這是怎么回事呢？難道是馬鈴薯的問題嗎？在學生的猜測中，教師把兩個馬鈴薯交換了位置，原本浮在水面上的馬鈴薯換了一個杯子以后就沉到水底去了，原本沉到水底的馬鈴薯換了一個杯子以后竟然也浮到水面上了。同一個馬鈴薯，在一個杯子里沉在水中，在另一個杯子卻浮在水面上，這個現象怎么解釋呢？學生事先并不知道兩個杯子里的水是不同的。當觀察到的現象與以前的認知不同時，學生就按捺不住心中的困惑，紛紛交流起來。有的學生說：“從馬鈴薯放入兩個杯子出現的不同情況可以推測出馬鈴薯受到的浮力大小不同。”有的學生說：“馬鈴薯的沉浮與它本身沒有關系，那么很明顯，影響沉浮的因素只能指向一個變量——液體。難道這兩杯液體的性質是不同的嗎？”有的學生說：“我估計兩個杯子里可能是兩種不同的透明液體。”有的學生說：“難道不同的液體產生的浮力會有大有小嗎？”有的學生就想到了生活中的事例：“我看到奶奶腌鴨蛋的時候，先在水里倒入很多的鹽，調勻以后放入鴨蛋，鴨蛋就會浮在水面上。那杯讓馬鈴薯浮起來的水會不會是鹽水呢？”有的學生就提出了問題：“那用什么方法來證明這杯子里的水是鹽水呢？”

從交流中，我們可以看出學生的智慧因觀察和思考而真正碰撞出了火花。學生不僅學到了書本中沒有呈現出來的知識，而且進一步認識到需要采用科學實驗的方法去解決問題。這說明學生在探究問題本質的過程中逐漸形成了嚴謹的思維，并利用嚴謹的思維方式去嘗試解決問題。這也正是科學探究思維的發展過程。

四、搭建實驗平臺，掌握探究方法

在學生逐漸產生了探究動力后，他們往往最缺乏的是正確的探究方法。科學實驗可以讓學生逐漸摸索出科學而又有效的探究方法。所以，在學生通過自主探究的方式掌握了一定的科學基礎知識后，教師可以組織一些相關的科學小實驗來檢驗學生對知識的掌握程度，同時教給學生相關的科學方法。

前文提到的鴨蛋可以在鹽水中浮起來，但是水中鹽含量的多少會不會對浮力產生影響呢？關于這個問題，學生在課堂上并沒有進行過解答。所以，教師可以提出探究實驗“水中鹽的含量對于浮力的影響”，讓學生在課后自己動手進行小實驗，然后在課堂上進行成果驗收。在實驗結果驗收環節，很多學生都說：“水中鹽的含量對于水的浮力是有影響的。”大家的實驗結果都是一致的，但他們只說出實驗結果，卻沒有運用合理的方法來驗證。為了引導學生完善實驗，教師問道：“我相信大家都知道如果水里只放入少許鹽，那么，鴨蛋不會浮起來。那需要多少的鹽才可以讓鴨蛋浮起來呢？”有的學生答：“可以慢慢加鹽來判斷。”教師繼續進行引導，問：“有沒有具體的加鹽方法呢？我們需要的是有效的數據來進行實驗結果的闡述。”有的學生得到指引，說道：“我們可以以勺為單位，每次多加一勺，一勺一勺地加，這樣就能控制每次增加的量是相同的。”教師繼續引導：“鹽的量控制好了，是不是也要控制水的用量？”有的學生答：“肯定要控制，水越多，需要的鹽肯定是越多的。那么，每個人的實際用鹽量也不同。”最后，教師總結實驗方法：在控制水量不變的情況下，鹽以勺子為單位，實驗步驟是一次增加一勺，觀察實驗結果，并且記錄在紙上。在實驗方法指引下，學生通過增加鹽的勺數，發現在勺數不斷增加的情況下，鴨蛋經歷了由沉在水底到浮在水中央再漂浮在水面上的過程。同時，他們通過表述鹽與水的比例值來解釋科學實驗結果。

可以明顯發現，學生在實驗中逐漸找尋到了正確的科學探究方法，并且使用合理的探究方法將實驗結果表述得更加有理有據，從而使得實驗結果相對嚴謹。在日常的科學教學活動中，教師要聯系生活實際，呈現多種科學小實驗讓學生自主探究，和學生一起總結探究方法，這樣能更好地解決科學問題，進而提高科學探究的效率。

五、積極拓展延伸，培養探究意識

科學探究的最終目的是在生活中運用。為了使學生把探究繼續下去，在生活中養成科學的探究意識，教師要積極進行拓展延伸，加強書本知識與課外實踐之間的聯系，引導學生更好地開展實踐探究活動，在生活實際中體會到探究的實用價值，從而感受到探究的樂趣和滿足感，讓探究的種子在學生心靈深處萌芽。

在學習了“沉和浮”這一單元內容以后，教師就引導學生聯系自己的學習經驗，想一想有哪些故事里的問題是通過沉浮的知識來解決的。有的學生馬上想到了語文課本中學過的《曹沖稱象》的故事。曹沖先讓人把大象趕到船上，由于大象很重，船就往下沉；接著，曹沖就叫人在齊水面的船幫上畫一道記號；然后牽走大象，叫人把石塊裝到船上，直到船幫上的記號與水面平齊時才停下；最后曹沖讓人把船上的石頭挑下船稱一稱，就得到了大象的重量。還有的學生從課外讀物中看到古希臘物理學家阿基米德也是利用浮力來測量王冠里是否摻進白銀的故事。那么在生活中有沒有利用浮力來解決問題的事例呢？教師要求學生做一個有心人，去調查生活中的各種現象。通過調查，學生就發現釣魚時使用的浮子就是利用浮力的原理。當魚鉤上只有魚餌的時候，浮子是漂在水面上的；當魚兒上鉤以后，拖著魚鉤游動，浮子受到了拉力沉下去，釣魚的人就知道有魚上鉤了。還有的學生從汽車的儀表盤中發現了秘密。當汽油加滿時，指針就會指向滿格；當油箱里的汽油量很少時，指針就會指向另一端。于是，上網一查，原來是汽車油箱里有一個浮子。當油箱里面的燃油高度產生變化的時候，浮子的高度也會隨著變化；而浮子高度的變化會帶動滑片電阻的觸點滑動，輸出不同液位高度時的阻值，油表就能根據阻值顯示對應的燃油量。司機就可根據儀表盤的指針來清楚地判斷油量的多少。

通過拓展科學知識，學生就會發現科學現象并不是寫在書上的理論知識，而是與我們的生活息息相關的。可見，在教學過程中，如果教師善于挖掘所學知識與生活的結合點，同時引導學生在生活中去發現科學問題，就能讓書本上的學問走進學生的生活，就能讓學生感受到學習科學知識的真正意義，真正培養了學生的探究意識。

每個學生對科學知識都有強烈的好奇心和求知欲。只要我們教師引導得法，就能順利地把他們領進科學王國，讓學生在積極的探究活動中認識自然，獲取科學知識，產生探究意識，提高科學探究能力。當然，探究能力的培養是一個長期而反復的過程，并非一蹴而就，需要教師不斷地去開發培養探究能力的有效途徑，在潛移默化中發展學生的探究思維，并且要時刻鼓勵學生積極主動地去探究，讓學生的探究能力日益得到提升。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 馬克貴.探究在科學教學中的運用效果研究[J].小學科學（教師版），2019（9）：19.

[2] 徐伯權.小學生科學探究能力的培養策略[J].小學教學研究，2013（4）：60-61.

（責編 韋淑紅）