重视科学探究 培养探究能力

湖北省团风县溢流河中学　熊新华
 
所谓科学探究（可简称为探究）就是让学生去模拟科学家的工作过程，按照一定的科学思维程序去探索学习的过程，从中学习科学方法，发展科学探究所需要的能力，增进对科学探究的理解，体验探究过程的心理感受。

科学探究使内容标准与现行大纲中的知识点相比，有着显著的特点：

现行大纲中的知识点基本上只是强调了物理知识的学习和技能的训练，而新的内容标准不仅注意了这一点，而且强调科学过程和科学方法的学习，关注科学·技术·社会的观念的渗透，注重科学态度与科学精神的培养。

新内容标准之所以有上述的特点，其重要的原因在于它的组成。旧的大纲中的对应部分只有需要学生掌握的知识点及其要求，即只有新内容标准中相当于科学内容的那一部分。而新的内容标准不仅有这一部分，还有科学探究部分。科学探究不仅有利于科学内容的探索与方法的获得，更有利于学生科学态度、科学精神等意识领域目标的形成。传统的实验教学中存在着以下问题：一是实验的研究性较弱，仅停留在能做好实验的层次上；二是实验量小，难度不大；与生活与生产实际的结合不够；第三，实验内容的范围较窄，仅以物理实验为主，第二课堂、实验室实验等内容很少；第四，实验的学术化倾向较重。教学中突出了“教”，忽视了“学”、凸现了以本为“本”，忽视了以“人”为本。

随着人们对物理教学、物理实验是侧重于为培养未来的物理学家服务，还是侧重于培养具有较高科学素质的未来社会的公民服务的两种不同价值取向的思考，引发了新课程改革，为了改变以上的弊端，培养学生一定的科学探究能力、实事求是的科学态度、敢于创新的探索精神，将科学探究引入到物理教学当中，设置了比较多的探究实验，同时也使科学探究成为课堂的一种教学方式。例如：人民教育出版社的《义务教育课程标准实验教科书·物理》中：初中阶段总共开设学生分组实验37个，其中属于探究性实验24个，探究性学生分组实验占了64．86%，而在旧教材当中初中阶段要求开设的学生分组实验只有18个，没有探究性实验。新旧教材相比较，新课程要求开设的物理分组实验是原来的1．33倍，探究性实验摆到重要位置。物理教学中的探究实验使学生手脑并用，把学生的兴趣（情感领域）、知识（认知领域）、能力（动作领域）等各种心理因素融为一体，主动建构自己的知识和能力，在探究中享受学习的乐趣，同时教师在探究的课堂中享受工作的快乐。那么怎样发挥探究试验的功能，培养学生的探究能力呢？下面就本人在实际教学中的想法做法，来谈谈注意的问题。

一、把握科学探究程序，将教学目标的落实分段实施

科学探究的过程是一个创造的过程，而创造力的核心是创造性思维，因此，探究实质是一个思维的过程，这个思维的过程是模拟科学工作者进行科研的思维程序来进行的。这种思维程序也就是学生科学探究的程序步骤。这种思维程序有如下的各个要素组成：

提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验与收集证据→分析与论证→评估→交流与合作。

这一思维程序对教师来讲是进行探究教学的一种重要的参考模式，对于学生来讲是他们进行探究学习、创造活动的重要参考步骤，也是学生应该掌握的重要的学习目标。

另外，在探究过程中，为了完成探究的各个要素还离不开一些具体的方法，如控制变量法、归纳法等等。

但是科学探究课题的选择以及活动的范围、层次都要考虑学生的年龄特点，注意循序渐进。课题应该从小到大，活动要从简单到复杂，要求从低到高，要有一个逐步深入的过程。整个探究活动中要体现教师的引导作用。不同阶段的探究实验，有不同的达成目标。如科学探究的几个要素的掌握，在八年级物理中，安排了不同达成目标的探究实验逐一展开。探究能力的培养可以循序渐进。学期过半时，探究物质熔化凝固后学生的探究能力已初步具备。在八年级（上），最初的几个探究都是非常简单的、定性的，例如第14页“探究：声音怎样从发声的物体传播到远处？”、第21页“探究：响度与什么因素有关？”……这几个探究都是一两步就能解决的。此后的几个探究逐渐复杂，到八年级（上）的最后，关于串并联电路电流、电压关系的探究已经是十分完整的、典型的探究活动了。同时要对初中阶段的探究实验有总体的把握，将三维目标的达成渗透到各个探究实验之中，最后使学生的探究能力实现飞跃。

二、在实际的探究实验中，学生自发、主动发现提出科学问题是比较困难的

需要教师创设一定的情景，使学生通过观察、感知、体验后发现问题；或者创设一定的任务，在完成任务过程中，点燃智慧的火花，产生探究问题。

具体的操作步骤：

设置问题情景任务→分析归纳情境体现的内在规律→引导学生提出问题。

例1 电路连接方式的探究实验，在未讲电路时，开始就让学生到实验室，进行分组实验，每组3-4人，（同组男女合作效果更好），分给每组3-4个电键开关，三盏小灯珠及灯座，电池组，若干导线，只提1个实验要求，就是让三盏灯亮起来，另外每个小组都要就实验提出1个以上表述正确的问题，各组提的问题不得重复。学生提出问题后就记在黑板上，比赛哪个组提出的问题多。

例2 在研究压强这一物理量时，提出问题的过程如下：

设置问题情境：多组相同压力产生不同效果的例子。

分析归纳：不同情况下压力的效果是不同的。

引导学生提出问题：如何去表示这种现象。

例3 在铁路旁的高山上落下的一个特别大的石块，滚到铁轨上挡住了火车的去路，你给想想办法：怎样用最短的时间在火车开来前排除危险，使火车能顺利通过呢？学生的办法很多：有的去找工人，几个人一起用力拉；有的用小型装卸工具；有的用推土机去推；有的用棍子撬；有的准备到前方通知火车停下来……学生们的回答虽然各不相同，但都透露出解决问题的信心。“用哪一种办法最简单易行呢？”这一问既将科学探究的问题出现在学生的脑海，同时又将情感态度价值观的目标渗透实现。

三、探究试验计划的制定要具有开放性

教师不可急于告诉和引导到自己或教材的要求上，以体现人的智能结构的多元性，从而培养学生的探究能力，达成对知识形成多角的、丰富的理解，从而使他们在面对新问题时，能灵活利用处理。

让学生制定好计划做好实验准备：包括器材、过程（表格）……在这一过程中一方面要体现科学家进行科学研究的思想和方法，更重要的是使学生做事目的明确，带着问题去研究。学生把设计的方案提出后能得到教师和同学的认可，从而张扬了个性，会充满自信心。设计实验是一个创造过程，是探究中很重要的一个环节，直接影响到探究的结果。我们的做法是，先放手让学生大胆地去设计，小组之间、组与组之间讨论方案的可行性，哪组设计的方案好，对确实设计有困难的教师加以积极地引导。

例1 怎样将电流通过导体产生的热量变为可以观察比较的对象。学生的设计方案令教师惊叹，有的让烧瓶里的空气受热膨胀而使玻璃管的红水柱上升，有的让灯丝发热升温而发光，有的让火柴梗吸收电热升温达到着火点而燃烧，……在这五彩缤纷的答案背后，我们看到了学生探究能力的提高，学生的发散思维和创造性思维能力得到了又一次的提升。

例2 在讲“光的反射”时，有的组设计的方案看不出入射光线、反射光线传播的路径，只能看到反射光射出的一个点。这时需要教师加以引导，怎样才能将入射光、反射光的传播路径显示出来。

例3 在探究凸透镜成像规律时，有的设计了改变物体到透镜距离的方案，有的设计了改变物距与像距的实验方案，而在物距与像距的改变时，有的有设计了使物体与光屏的距离保持不变，移动透镜来改变物距与像距的大小关系。对这些方案的探究，使他们领悟到了很多知识以外的东西。

四、注重交流、评价的互动空间，给学生提供展示的机会

满足学生体验成功的快乐。得出实验的结论不意味着科学探究的完成。对结果的评估、科学解释、对实验的反思必不可少。创造心理学信息催化理论认为：倘若你有一种思想，我也有一种思想，而我们彼此交流，我们两个人将各占有两个思想，这是扩散性。信息扩散思想交换的结果，不只是各自占有几种思想，还可以通过组合改造已有的思想而产生新的思想，或者在新信息的刺激下，通过联想作用激发一些有价值的观念，这就导致创造。所以我想重点要提示各位同仁，对这个环节千万不能忽视。评估与交流可以是自我反思、小组互评、组内互评、师生互评。

例1 在探究凸透镜规律的实验完成以后，选择固定物与光屏不动的同学，在实验中走了不少的弯路，遇到了不同的困惑，在实验时，有的始终找不到像，在我提示能不能把物与屏的距离加大时，才终于有了发现。交流与评估在这里对他们以及其他的同学来说就显得非常必要。

例2 在完成平面镜成像实验探究后，有学生说：蜡烛点燃后烟雾污染教室、蜡烛熔化后的“油”污染桌面、蜡烛不容易固定等原因，用小手电筒代替蜡烛是比较恰当的。这又是一个多么具有人性化的反思，这位同学能成为国家栋梁又何尝不是百姓之福呢？

例3 在“探究杠杆的平衡条件”时，实验完毕后，请愿意上台的学生讲述自己的研究过程和得失。由于体验是因人而异的，所以每个同学的发言总是与众不同：有的学生讲了自己研究得到的结果：动力乘以动力臂的积等于阻力乘以阻力臂；有的讲了自己在实验时的失败之处；有的甚至讲到了改用弹簧测力计做实验的体会：测力计的方向一定要与杠杆垂直。

“人的内心世界处于不断生成的动态变化中”，因而，在听取他人的谈论后，学生们的体验也在不断地发生着变化，各自产生的感受不尽相同，呈现出缤纷的色彩。每个学生在交流中听取、评价他人的体验，把自己已有的经验与之进行衔接、贯通从而产生新的体验。主动交流的学生由于自己的体验得到了别的同学的认可而获得快乐，使该学生自己的进一步体验成为可能；体验行为不够深入的同学从交流中学到更多的知识，使之体验的不足得以弥补。在这样的科学探究过程中，培养了学生的创新精神和实践能力，使之形成良好的科学品质，并逐步养成敢于质疑，善于交流，乐于合作的良好科学态度，为学生的终身学习奠定基础。

苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“在人们的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。而在青少年的精神世界中，这种需要则特别强烈。”现代教学论也认为，任何教学内容都可以用一个个问题呈现出来，学习的发生起源于情景变化的刺激。重视探究实验、重视科学探究才能达到提高全体学生的科学素养的目的，完成新一轮课改的任务，实现人本化教育。