建构探究性实验教学的思考与实践

　　摘要：实验是科学探究的基础，将学习置于探究背景下，发挥实验的应有功能，更多的进行探究实验，同时应给学生提供充分的科学探究机会，让学生通过手脑并用的探究活动，体验探究过程的曲折和乐趣，学习科学的方法，发展科学探究所需要的能力并增进对科学探究的理解。让学生去体验科学的探究过程，这是对传统教学方式的一个重大转变，这一转变将给学生带来全新的学习体验。

　　关键词：探究实验  探究能力  教学效果

　　现代建构主义理论认为“学习是建构内在的心里表征的过程，学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以已有的经验为基础，通过与外界的相互作用建构新的理解”，并提出促进主动发展的教学观。探究性学习是学习者主动探究、思索和建立知识体系的行为方式，是指教师结合教材内容和学生的实际，精心进行教学设计，创设出特定的实验条件和类似科学实验的学习环境，使学生以问题为载体，手脑并用的主动实际操作、观察、分析和处理信息，实际感受知识的形成过程。探究性教学是在建构主义理论的基础上创立的一种全新的教学模式，是依据科学研究思想提出的一种在借鉴验证性实验的基础上创设的教学方法。

　　科学探究是一种让学生理解科学知识的重要学习方式，但不是唯一的方式。教学中要求运用各种教学方式与策略，让学生把从探究中获得的知识与从其他方式获得的知识联系起来，奠定可广泛迁移的科学探究能力。而探究性实验教学是让学生自己动手去体验，创造更多感性认识的机会，是让学生通过亲身实践获得知识、探究能力、培养技能重要途径。使学生能主动地投入到探究过程中，这样的学习对学生来讲有兴趣，有信心且对后续的学习产生巨大的影响。同时，也真正为学生设置了一条从感性认识逐步走向理性思维途径。为了更多的满足学生的浓厚兴趣，可以将课本中的教师演示实验尽可能的转变为学生探究实验，让他们更多地动手。这种思想指导下的实验教学，将一改以往的教师单边的独立活动的课堂结构和气氛，在探究性实验教学的课堂结构中，使师生融洽地交往和互动，这样的课堂是愉悦而富有魅力的，更让学生有大胆思维的空间。

　　一、创设情景，唤起强烈的探究意识，营造探究气氛

　　教学情境是一种特殊的环境，是教学具体情景在认知逻辑、情感行为，社会和发展历程等方面背景的综合体，是一种通过选择、创造构建的微环境，教学情境是知识获得、理解及应用的文化背景的缩影。其中含有社会性的人际交往和协商，也包括相应的活动背景，学生所要学的知识不但存在于其中，而且得以在其中应用，教学情境的特点和功能不仅在于可以激发和促进学生的情感活动，还可以激发和促进学生的认知活动和实践活动，提取己有的探究经验，唤醒学生的探究欲望。如在演示金属钠与硫酸铜溶液反应这一实验时，先向学生提出：在这个实验中你看到了哪些现象？再根据学生的回答，引发学生思考为什么会发生这些现象？如何用学过的知识来解释，进一步启发学生的想象，这样一来学生的思考力和想象力就会得到不同程度的激发。再如：学习碱的性质时，教材上为什么要加“碱的通性是指可溶性碱而言”这一句话，我不是直接给出答案，而让学生自己通过补充实验、相互讨论、引导他们自己得出答案，在这一过程中，我们努力创造一种情境，积极肯定学生的猜想和想法，使学生敢于发表自己的意见和想法，敢于表达自己的观点，发展学生的思维。

　　二、重组实验，激起强烈的探究意识，理清探究现象

　　（1）将演示实验设计为学生探究实验

　　在传统的科学教学过程中，学生只是作为观摩者被动地接受实验现象，通过注意教师的每一步操作，从中形成初步的知识基础。虽然，通过教师的演示，可以增加感性认识，加深对规律、原理的理解，但是，对学生的实际操作能力、探究问题能力等的培养效果往往不佳。而且，一个班级那么多学生同时观察教师的演示，观察的效果常常不尽如人意。因此，将课堂演示实验改成学生探究实验，其效果就不言而喻了。

　　初中科学教材中的许多演示实验都可以通过学生课堂探究来完成，如长度和体积的测量、物质的溶解性、测电笔的使用等等。下面以初中第一册第四章第四节《物质的构成》教学为例。

　　[案例1]  分子间有空隙和分子是不断运动的

　　1、仪器：玻璃管、烧杯、量筒、注射器；

　　2、药品：水、酒精、黄豆、沙子、红墨水；

　　3、以两人为一组完成混合和扩散实验，并记录实验现象；

　　4、小组交流实验现象，并得出实验结论：

　　①水和酒精、黄豆和沙子混合后，总体积减小，说明分子之间存在空隙；

　　②烧杯中的水变红了，说明红墨水分子是不断运动的。

　　通过把教材中的演示实验设计成学生探究实验，让每一个学生动手操作，教师可以发现学生在实验基本操作存在的不规范之处，如量筒的读数等。学生可以加深对仪器的了解，增强感性认识，并且清晰地观察到实验现象，有利于充分调动每一个同学的主观能动性，加深对知识的理解。同时，教材中演示实验设计成学生探究实验，对学生而言，基本上是成功率比较高的，有利于学生体验、感受并获得成功的愉悦，从而提高对科学知识的探究能力。

　　（2）将验证性实验设计为探究性实验

　　让学生体验科学探究的过程，这是新课程对传统教学方式的一个重大转变，这一转变给学生带来了新的学习体验。探究性实验教学给学生更广阔的活动空间和思维空间，可以满足和激发不同层次学生的学习需求、探究欲望。学生通过探究活动，发现问题，感受科学过程，获得事实与证据，逐步形成科学的态度、情感和价值观。

　　在新课程科学教材中有许多探究性的教学内容，教师应当充分利用这些教学资源。另外，教师也可以让学生把演示实验设计为探究性实验，创造多种机会让学生进行科学探究。

　　如在做金属跟稀酸反应时，判断哪些金属可以跟酸发生反应时，可以作如下的实验安排：

　　⑴提出问题：①可以用什么物质制取氢气？

　　②是不是所有金属都可以跟酸反应制取氢气？

　　⑵下面同学们利用这节课来探究这个问题，开始做实验，把实验的现象记录下来。

　　金属有：锌、铝、镁、铁钉、铜片、铜线、银、镀过铜的铁钉，窗纱的铁丝。（学生可以自带金属）

　　酸类有：稀硫酸，稀盐酸

　　金属酸金属与酸反应现象结论

　　⑶由学生根据实验的现象去判断哪些金属能跟酸反应，哪些金属不能跟酸反应，然后结合金属活动顺序表由学生自己去总结归纳得出金属与酸反应的条件。

　　设计探究性实验教学时，教师应当选取合适的、学生利用已有知识和操作水平能完成的实验，让学生明确探究性实验的基本环节，并在实验仪器的选取与操作、实验现象的观察、实验数据的处理、实验故障的排除以及结论的得出等。

　　（3）将测量实验改成设计实验

　　将测量实验改成设计实验，可变思维的单向性为多向性，例如“用天平和量筒测液体的密度”实验，教师可让学生根据实验目的和原理去设计实验，写出实验步骤器材，对于器材，有些学生将课本上的玻璃杯换成口杯，在步骤上，有些学生把倒入部分盐水改成全部倒入，还有些学生在步骤上先称空杯的质量，再称倒入盐水后的总质量。对于器材，我表扬了学生肯动脑筋；在步骤上我肯定了将盐水全部倒入的合理性，并对先称空杯后，再倒入盐水称总质量的做法进行讨论，分析后得出这种方法在理论上是可以的，但在将杯中的盐水倒入量筒测体积时，由于杯底和杯壁还粘有盐水，使得测得的体积小于杯中原有的体积，会造成较大误差，又如学过欧姆定律后，将测未知电阻实验，改成让学生自行设计测未知电阻的电路图，学生会根据原理设计出几种电路图，有的还说出他只需一个电压表或电流表也可测出未知电阻Rx的阻值。

　　我充分肯定了他们应用学过的知识画电路的做法，并根据实验室现有的条件分析得出宜采用的电路，让学生感到一种成功的喜悦，培养学生学习的自觉性、发展性、创造性。

　　三、放大实验，充分挖掘资源，拓宽探究渠道

　　（1）扩大探究实验空间

　　将探究实验由课堂向课外、教室向家庭、学校向社会延伸；并开展各式各样的课外兴趣小组，开放实验室等形式结合考虑学生的兴趣爱好等个性差异。更有针对性地通过实验操作，激发学习兴趣，培养创新能力。例如：电与我们生活是息息相关的，学习了家庭电路的组成、用电器的使用等知识后，要求同学们对自己家中的电路的连接进行一次调查，寻找其中可能存在安全隐患之处。通过实地勘察后，同学们发现了以下问题：

　　金属用电器没有使用三脚插座

　　闸刀开关倒装了

　　熔断器的保险丝用铜丝代替了

　　导线绝缘层有老化现象

　　插头插入多用插座接触不良……

　　通过运用现有电学知识，同学们发现了上述问题可能导致电路故障、损坏用电器、甚至危及人身、财产安全，在寻找问题的答案中，让学生学会分析，学会思考，学会探究，在动手中增长才干，使他们进一步认识到安全用电的重要性。

　　（2）拓展探究实验内容

　　科学中的实验不少来源于生活，因此，补充一些贴近学生生活和学生感兴趣的实验，学生就会产生强烈的动手欲望，探究的主动性。

　　如：学习了酸碱度可用Ph试纸测量后，可以引导学生课外去测量自己周围环境中某些物质的酸碱度。有的同学测量了自家生活废水的Ph值和家庭附近的工厂排放出废水的Ph值，认识到生活和工业废水未经处理直接排放会造成土壤和水体污染；有的同学测量了自家饮用水井中水的Ph值，知道地下水常显弱碱性。不仅使学生通过探究了解周围的环境状况，达到增强环保意识的目的，而且使学生加深了对知识的理解和应用。

　　（3）更新探究实验步骤

　　科学教材中，不少演示实验存在着不尽人意的地方，具体表现在：第一有的实验不容易成功，即使做出来了，有时还会有实验稳定性差，重复性不好的情况，第二实验现象不明显，能见度很低，说服力不强，课堂演示效果差。第三有的实验从装置到操作都很复杂，一时又难以实现反应所需的条件。因此为实现探究效果的有效性，有必要对实验操作作些必要的更动，提高能见度，增强说服力。例如：“蜡烛燃烧的探究”的实验，书上有一步骤是这样叙述的：把罩在烛焰上方的烧杯，迅速倒过来，向烧杯中注入少量澄清石灰水、振荡、观察石灰水有什么变化？学生在操作过程中，实验效果都不理想。后来，我们将这个实验作了更正。将烧杯移开火焰，倒过来之前，用一块玻璃片先盖住杯口，再把烧杯放在桌面，然后移开一部分玻璃片，向烧杯中倒入澄清石灰水，再盖住烧杯，振荡、效果特理想。

　　我们通过改进实验，更新实验操作步骤，使实验教学跟探究学习融合起来，让学生自主地参与获得知识，重视探究过程；不仅让学生动手实验，还创设情境让学生设计实验，引导学生对实验的兴趣转移到科学学习上。

　　四、留白课外，发挥探究能力，提高科学成绩

　　有一句话说得好，“教师不要把上下课的铃声当作教学的起点和终点”。在课堂上，有许多学生会生成很多有价值的问题，但由于课堂教学的时间很紧，课堂内不允许继续探究，因此我们要学会打破时间的限制，在课后留个“尾巴”并延伸到课外探究，让学生在课外设计方案、查找资料、动手探究，实现“生活走向科学，科学走向社会”之目的。爱因斯坦曾经说过：“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前，读者体会不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况。”所以教师要首先动起来“，设计一些适当的情景，引导学生动手设计探究实验，从而充分激发其兴趣，可以使学生更主动地要求学习，能够从探究中体验快乐，在体验中发展探究能力，在不知不觉中提高科学成绩，这样培育出的人才是具有创新精神的创新型人才。

　　参考文献：

　　1.《在实践中培养学生的创新能力》蒋顺平 2003年

　　2.《科学实验活动册》，浙江省教育厅教研室编著，浙江教育出版社，2005年7月第1版。

　　3.《科学（7-9年级）课程标准》，北京师范大学出版社，2001年7月第1版；