周敏 毛國永

[摘 要]科學課堂教學中培養(yǎng)學生的探究能力，要充分激發(fā)學生的探究興趣、引導學生自主探究、使學生親身經(jīng)歷科學探究的過程，同時應注重學生探究思維的訓練和探究習慣的培養(yǎng)。本文結(jié)合《阿基米德原理》一課教學實例，著重從開放教學情境、開放教學方法、開放教學過程、開放教學形式和開放教學內(nèi)容等五個方面進行了闡述。

[關鍵詞]開放教學 科學探究能力 阿基米德原理

[中圖分類號] G633.98 [文獻標識碼] A [文章編號] 16746058（2016）170000

新課程倡導探究性學習，強調(diào)通過科學探究活動，培養(yǎng)學生的科學探究能力，增進學生對科學探究的理解。那么，科學課堂教學中如何激發(fā)學生的探究興趣、引導學生自主探究并提高學生的探究能力呢？本文以華師大版初中科學八年級上冊《阿基米德原理》一課為例，談談科學課堂教學中提高學生探究能力的一些嘗試和做法。

一、開放教學情境，激發(fā)學生探究興趣

興趣是學習科學的原動力，學生只有在興趣的激勵下，才會對身邊的事物或現(xiàn)象進行仔細地觀察、積極地思考、主動地探究。實踐中，我們往往根據(jù)教學內(nèi)容和學生特點，通過各種手段，創(chuàng)設新奇有趣、生動活潑的教學情境，來激發(fā)學生的探究興趣。因篇幅有限，下面僅舉一例加以說明：

例如在《阿基米德原理》一課教學中，我們是這樣引入新課的：

師：（演示：把一塊牙膏皮浸入水中，牙膏皮沉到了水底）把一塊牙膏皮浸入水中，牙膏皮一定會下沉嗎？

生（異口同聲地）：一定會下沉。

師：（演示：把同一塊牙膏皮做成船形，輕輕地放下去，牙膏皮居然漂浮在水面上。）

生：（目瞪口呆。）

師：為什么同一塊牙膏皮浸入水中，只是形狀發(fā)生了改變，第一次是下沉的，第二次卻能漂浮在水面上？

……

在此基礎上，教師引導學生提出本節(jié)課要研究的問題：浮力的大小跟什么因素有關？

這里我們正是通過設置認知沖突，呈現(xiàn)了一個與學生原有的生活經(jīng)驗完全相悖的問題情境，使學生在前后矛盾和劇烈沖突中產(chǎn)生濃厚的興趣和強烈的探究欲望，從而積極主動地投入到探究活動中來。

二、開放教學方法，引導學生自主探究

開放的教學方法，應能“因地制宜”、“因生設計”，它既是科學的、也是靈活的，能充分體現(xiàn)教師的主導性和學生的主體性，使教學過程真正成為學生的自主學習、自主探究的過程。實踐中，我們往往根據(jù)教學內(nèi)容和學生特點，設計并引導學生充分參與科學探究活動，使學生親身經(jīng)歷科學發(fā)現(xiàn)的過程，以增進對科學知識的理解，提高科學探究能力。

例如《阿基米德原理》一課，教材安排了“探究浮力的大小”的活動，試圖使學生在探究浮力大小與排開水重的關系的基礎上，了解阿基米德原理。但是教材在編排時，僅僅呈現(xiàn)了“實驗目的”、“器材”和“步驟”，接著馬上出示了阿基米德原理的內(nèi)容，我們認為如果完全按照教材的編排來進行教學，“照方抓藥”、“聽指令做操”，不利于學生探索精神和探究能力的培養(yǎng)。實踐中，我們根據(jù)教學內(nèi)容和學生的特點，設計了如下探究活動：

這里我們根據(jù)學生的實際情況，對教材中的活動加以優(yōu)化改進，并引導學生全程參與探究活動，使學生親身經(jīng)歷阿基米德原理發(fā)現(xiàn)的全過程，從而促進學生深入理解科學知識，提高科學探究能力。

三、開放教學過程，提高學生探究能力

任何一種科學知識，都是人類幾千年文明的結(jié)晶，它的發(fā)現(xiàn)，都經(jīng)歷了一個日積月累、循序漸進的漫長的過程。實踐中，我們努力發(fā)掘其中蘊含的智力因素，并創(chuàng)設條件引導學生思考、探索，讓學生親身經(jīng)歷科學發(fā)現(xiàn)的過程，從而提高學生的科學探究能力。

例如，在“探究浮力的大小”的活動中，我們認為“建立猜想與假設”是比較關鍵的一個環(huán)節(jié)，因為它是科學發(fā)現(xiàn)的核心部分，也是發(fā)揮學生想象、培養(yǎng)學生思維的重要環(huán)節(jié)。那么，如何引導學生發(fā)現(xiàn)物體所受浮力大小與排開水的重力之間的關系？實際教學中我們是這么處理的：

活動1（學生實驗）：將一只蓋有瓶塞的空塑料瓶緩緩按入盛有水的水槽中，體會手的感覺有什么變化？這說明什么？同時，觀察水槽中水面有什么變化？又說明什么？你能否將這兩者聯(lián)系起來，提出一個合理的猜想？

活動2（演示實驗）：在彈簧秤下掛一鋁塊，慢慢地把它浸入盛有水的長塑料杯中，并在水中下沉一段距離，觀察彈簧秤示數(shù)有什么變化？還有什么量也在跟著改變？浮力的變化與什么量的變化具有對應性、同時性？

通過反復實驗、觀察，發(fā)現(xiàn)浮力的變化與①水面上升；②物體浸入部分體積的變化；③物體排開水的多少的變化具有對應性、同時性。

師：（引導學生回憶用量筒測量小石塊體積的實驗）水面的上升，物體浸入部分體積的變化和物體排開水的多少的變化在本質(zhì)上有什么關系？

生：上述三者實質(zhì)上是同一回事情，即浮力的大小可能與排開水的多少存在著某種關系。

師：什么量可以表示物體的多少？

生：體積、質(zhì)量、重力等均可表示物體的多少。

師：浮力是力，那么上述哪一個表示物體多少的量，能更好地與浮力建立關系呢？

生：浮力與排開的水受到的重力可能存在某種關系。

師：你能用更確切的語言來描述這兩者之間的關系嗎？

生：浮力的大小可能等于物體排開水受到的重力。

上述教學中，我們在增加實踐體驗的基礎上，引導學生通過分析、比較、聯(lián)想等方法，逐步把物體所受浮力大小與排開水的重力大小聯(lián)系起來，從而發(fā)現(xiàn)、提出問題，并建立科學的猜想與假設。這樣的教學，無疑能有效地培養(yǎng)學生的科學探究能力。

四、開放教學形式，訓練學生探究思維

科學探究活動的開展應當符合初中學生的心理特點。開放的、多樣化的活動形式更能激發(fā)學生的學習興趣，訓練學生的探究思維。實際教學中，討論爭辯、合作學習，動手操作、實驗觀察，甚至角色扮演、決策模擬，都是行之有效的教學形式。

例如，科學實驗設計是科學探究中最激發(fā)學生創(chuàng)造力的一個部分。浮力與排水關系的研究的實驗設計就是一個難度頗大、非常具有挑戰(zhàn)性的問題，它需要學生非凡的想象和創(chuàng)造性的思維能力。那么，如何使學生能跳起來摘得到桃子？如何既不挫傷學生的積極性又能激發(fā)他們的創(chuàng)造能力？實踐中我們是這么處理的：

師：要驗證上述假設，就得比較浮力大小與物體排開的水受到的重力的關系。浮力大小可以用彈簧秤直接來測量，而要測量物體排開的水受到的重力，首先必須把被物體排開的那一部分水取出來，那么，怎樣取出這部分水呢？

教師鼓勵學生分組討論，同時提供器材，引導學生通過實驗、觀察，設計出各種不同的操作方案：

方案一：如下左圖，把一個盛滿水的燒杯放在一個更大的空容器中，把一鋁塊慢慢地浸入水中直至完全浸沒，取出溢出到大容器中的水即可。

方案二：如下右圖，把一個盛有水的燒杯傾斜到水剛好不溢出，下面放置一個空的小燒杯，把一鋁塊慢慢地浸入水中直至完全浸沒，取出溢出到小燒杯中的水即可。

方案三：如下圖所示：

值得指出的是，在方案三的教學過程中，教師引導學生反復實驗、觀察水面變化，師生之間、生生之間多次合作討論、歸納，最后才設計出實驗方案。

在上述基礎上，教師組織全班同學進行交流、評價，并確定最佳方案。

師：要驗證假設，還需要測出這部分水的重力并與浮力相比較。那么，有哪些方法可以測出這部分水的重力呢？

生1：直接用彈簧秤測。

生2：用天平稱出這部分水的質(zhì)量，再根據(jù)G=mg計算出它的重力。

生3：可以把上面的溢水杯換成量筒，把鋁塊浸沒在量筒里，根據(jù)量筒中水面上升的高度讀出物體排開的水的體積，再根據(jù)G=mg=ρgV推算出物體排開的水的重力。

……

教師要求學生分別選擇一種方案進行分組實驗，觀察記錄、討論分析。

師生共同歸納：浸在水里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的水受到的重力，即F浮=G排水。

上述教學中，我們通過精心設置問題、引導學生動手實驗、鼓勵學生分組討論、組織全班交流評價，使學生充分參與了科學實驗設計的全過程，不僅培養(yǎng)了學生的科學探究能力和創(chuàng)造精神，還使學生深刻體驗到科學的發(fā)展是一個不斷修正錯誤、不斷完善的過程。。

五、開放教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生探究習慣

科學探究能力的提高并不是一蹴而就的，它需要落實在平時的每一個探究活動中，需要培養(yǎng)學生具有良好的探究習慣。實踐中，我們往往根據(jù)教學實際，不斷設置相應的教學內(nèi)容，逐步引導學生進行深入、廣泛的探索，來培養(yǎng)學生的探究意識和探究習慣。

例如，在得到F浮=G排水之后，很多教師往往以為大功告成，對后面的內(nèi)容草草了之，不再繼續(xù)深究，這就不利于學生探索精神和思維品質(zhì)的培養(yǎng)，也不利于他們對科學本質(zhì)的理解。實踐中我們做了這樣的改進：

師：實驗的結(jié)論是否具有廣泛性呢？有哪些變量可能會影響實驗的結(jié)論？如何驗證？

生1：浸入的液體不同，可能會得出不同的結(jié)論?？梢該Q不同的液體重做實驗，如把水換成酒精等，看能否得出類似的結(jié)論。

生2：浸入的類型不同，可能會得出不同的結(jié)論?？梢愿奈矬w為部分浸入重做實驗，看能否得出類似的結(jié)論。

生3：被浸的物體不同，可能會得出不同的結(jié)論。可以換不同材料或形狀的物體重做實驗，看能否得出類似的結(jié)論。

……

教師引導學生分組實驗，以驗證上述結(jié)論的廣泛性、普適性。

師生共同歸納得出阿基米德原理，并聯(lián)想可能可推廣到氣體，激勵學生課外探究。

上述教學中，我們通過引導學生從不同角度來思考、驗證實驗結(jié)論，鼓勵學生課外繼續(xù)探究，不僅促進了學生對科學知識的理解，更可以培養(yǎng)學生經(jīng)常反思、深入探究的習慣。

又如，在學習了浮力的知識后，教師還可以根據(jù)學生的特點，開展一些學生感興趣和力所能及的活動，充分激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生學以致用的能力和相互合作的精神，還能使學生養(yǎng)成凡事愛探究的好習慣。比如：

1.開展制作潛艇模型活動。要求學生通過小組合作收集信息、設計模型、收集材料，進行組裝、調(diào)試、改進，最后再在班上展示，選出好的模型參加評獎；

2.學生自己制作簡易的密度計，并用自己制作的密度計測量某些液體的密度，比一比誰的密度計制作得好，好在那里；

3.讓學生用同樣大小的牛皮紙折小船，比誰的小船載重量大；

……

當然，開放的教學首先需要教師具有開放的教學觀念，這就意味著教師要不斷反思、超越原有的教學觀念，逐步樹立嶄新的、符合新課程理念的教學觀、價值觀、學生觀。只有這樣，才能把提高科學探究活動的有效性落到實處，也才能切實提高每一個學生的科學探究能力。

[ 參 考 文 獻 ]

1.《開放科學課堂教學培養(yǎng)學生探究能力》毛國永《物理教學探討》2009年3月刊

2.《關注學生差異提高學生科學探究能力》毛國永、葉鎮(zhèn)源《中學教學參考》2015年1月刊

3.《情景·聯(lián)想·探究·體驗——浮力教學札記》毛國永、謝學芳《物理教師》2006年12月刊

（責任編輯 黃春香）