虞優(yōu)優(yōu)

摘 要：科學(xué)離不開實驗教學(xué)，其中探究性實驗教學(xué)開展是否有效，將對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。對本校初一、初二進行調(diào)查，就課堂上開展的實驗環(huán)節(jié)的各細節(jié)問題進行定量分析，反思實踐教學(xué)。從發(fā)現(xiàn)問題制定層層遞進、步步落實的教學(xué)策略，提升每位學(xué)生的探究能力。

關(guān)鍵詞：探究能力；教學(xué)策略；研究方法

一、課堂教學(xué)現(xiàn)狀研究方法

為了達到提高學(xué)生探究能力，優(yōu)化教師探究性實驗教學(xué)的目標(biāo)，著手進行以下工作：主要采用了調(diào)查問卷表，對本校初一和初二學(xué)生進行抽樣調(diào)查，初一發(fā)放了550份調(diào)查卷，收到有效卷523份。初二發(fā)放了230份調(diào)查卷，收到有效卷191份。本次抽樣調(diào)查采用的方式是用網(wǎng)絡(luò)無記名抽樣調(diào)查。對本校初一初二進行對比調(diào)查是基于本校教學(xué)進度、課堂教學(xué)模式、實驗演示器材、實驗課的方式、集體備課方式都是雷同的，具有對比性，并對學(xué)生的調(diào)查問卷數(shù)據(jù)進行量化分析和信度分析，確保學(xué)生調(diào)查問卷的真實性和價值性。通過SPSS軟件，對學(xué)生調(diào)查的數(shù)據(jù)信度進行了測評，測評結(jié)果如下：

可靠性統(tǒng)計量

本次調(diào)查問卷總信度高達0.9以上，超過了0.6的標(biāo)準(zhǔn)，達到了理想信度，可用作分析和反思的基礎(chǔ)。再從調(diào)查的數(shù)據(jù)總結(jié)，剖析教師課堂探究性實驗教學(xué)策略改進的是否有效，尋找針對性的有效策略。

二、問題的發(fā)現(xiàn)

1.學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度方面

上表反映以下問題，你喜歡探究性實驗還是驗證性實驗？喜歡探究性實驗的：初一占74.38%，初二占81.68%，無論是初一還是初二學(xué)生大部分喜歡探究性實驗超過了驗證性實驗，從學(xué)生的內(nèi)動力上分析，學(xué)生更傾向于探究性實驗，說明學(xué)生對學(xué)好探究性實驗是有良好學(xué)習(xí)興趣的。初二學(xué)生比初一學(xué)生更喜歡探究性實驗?！澳阆矚g填寫實驗報告單嗎？”初一69.02%喜歡，初二68.59%喜歡。喜歡的程度不如做探究性實驗，說明學(xué)生喜歡做實驗，但對筆頭的落實還是要打折扣的?！坝龅綄嶒瀱栴}，你會主動提問嗎？”初一會主動提問占77.36%，初二占73.30%。第15個問題是“你會填寫實驗報告上的哪些項目？”實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論、實驗數(shù)據(jù)都會填上的：初一占77.06%，初二占72.25%，初二在填寫實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)都要比初一高2～3個百分點，在可多選的情況下，說明初二學(xué)生更關(guān)注實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，而實驗結(jié)論卻與初一沒有區(qū)別。從總體柱狀圖來分析，初一與初二的學(xué)習(xí)態(tài)度還是比較相似的，百分之六七十的學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度積極，初二在探究實驗題上的興趣超過了80%，更為突出。

2.教學(xué)實踐操作方面

上表是對教學(xué)實踐操作上的問題進行反饋。你有參加老師演示實驗的機會嗎？經(jīng)常參加的：初一占57.93%，初二占51.83%，這個比例跟學(xué)生向往參加實驗愿望差了20%左右。教師的演示實驗無法滿足學(xué)生對實驗的需求，將會打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。“你參加學(xué)生實驗的機會如何？”學(xué)生實驗大部分學(xué)校是兩人一小組合作完成實驗的，初一54.88%的經(jīng)常參與，初二65.97%的經(jīng)常參與。從初一來看，只有半數(shù)多一點的學(xué)生是在實驗課上做實驗的，還有很大一部分學(xué)生并沒有參與。而初二的比例雖高于初一，但比例也并不是很高，跟人人參與實驗的目標(biāo)相差甚遠。

3.層層遞進，步步落實的教學(xué)策略制定

國內(nèi)外科學(xué)教育領(lǐng)域?qū)茖W(xué)探究能力的研究和認(rèn)識，已經(jīng)經(jīng)歷了一個漫長的過程。就國外科學(xué)探究式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式常見已有如下四種：直線單向的科學(xué)探究模式、以問題為中心的科學(xué)探究過程模式、以探究為中心的科學(xué)探究操作模式、學(xué)習(xí)環(huán)模式。而國內(nèi)尚未對科學(xué)探究涉及的理論問題展開深入討論。沒有建立在研究基礎(chǔ)上的適合我國國情的明確的科學(xué)探究模型，結(jié)果導(dǎo)致科學(xué)課程改革實踐中產(chǎn)生了兩種誤解：（1）認(rèn)為科學(xué)探究存在固定模式，將課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的科學(xué)探究要素作為程序性知識教給學(xué)生，或者抽出其中的要素進行獨立訓(xùn)練，這使許多課堂探究走向程序化和表面化；（2）對科學(xué)探究的理解過于寬泛，而忽略了對科學(xué)探究本質(zhì)特征的把握和對學(xué)生科學(xué)探究能力的有目的培養(yǎng)，不能使科學(xué)探究能力的培養(yǎng)落到實處。

筆者就培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力作為切入點，結(jié)合國外關(guān)于探究式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，設(shè)計符合本校學(xué)生特點“層層遞進，步步落實”的教學(xué)策略。它包括以下5個層次遞進式培養(yǎng)學(xué)生探究能力：觀察使用器材，解釋科學(xué)現(xiàn)象，填寫實驗報告，獨立完成實驗，合作交流反思。

本策略設(shè)計中除了考慮學(xué)生的思維層次逐步提高外，每個層次的培養(yǎng)都包含了學(xué)生探究能力的一部，然后一步一步引導(dǎo)學(xué)生達到最后綜合探究能力的過程。當(dāng)然這個策略是教師在教學(xué)中結(jié)合學(xué)生所在的年段，所學(xué)的科學(xué)知識，有計劃性地實施，隨著課程由淺入深的進程，配套式的層層遞進探究。

（1）觀察使用器材層次

在調(diào)查中，你在家喜歡用家庭器皿做實驗嗎？初一學(xué)生經(jīng)常的比例不足30%，偶然占了50%左右?？茖W(xué)是來源于生活，服務(wù)于生活。很多學(xué)生生活在象牙塔里，在初中課本里出現(xiàn)的一些器材都未曾看過或接觸過，更不用說使用，這將會限制學(xué)生使用器材進行科學(xué)探究，或者造成學(xué)生根本無法借助器材的使用來解釋科學(xué)規(guī)律或知識，導(dǎo)致很多學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)就像瞎子摸象，憑想象學(xué)習(xí)。

想要學(xué)生學(xué)會主動科學(xué)探究。首先，就是教會學(xué)生觀察使用器材，拓展他們的眼界，在他們遇到困難時就會想到器材，利用器材去追根究底。第一步，教會學(xué)生使用科學(xué)書本里的器材，如物理儀器、化學(xué)儀器、生物儀器，并實施儀器使用考核。第二步，拓展到使用生活中的其他儀器。比如，借助學(xué)生身邊的一些用品（如泡沫、書、海綿、玻璃杯、乒乓球、可樂瓶、塑料袋、剪刀、鏡子等），廚房用品（如醋、食鹽、生粉、糖、酒、胡椒粉、筷子、瓷碗、煤氣灶等），家庭工具箱（鋼卷尺、扳手、錘子、螺絲刀、測電筆等）、家庭醫(yī)用箱（體溫計、紗布、藥物等）進行初步認(rèn)識和使用，將會有意外的收獲。激發(fā)學(xué)生主動探究，例如，初一學(xué)到體溫計，可以布置學(xué)生回家觀察體溫計的結(jié)構(gòu)特點和使用心得。初二學(xué)到溶解度，可以布置學(xué)生回家配置飽和食鹽溶液，讓學(xué)生體驗飽和的概念。初三學(xué)到杠桿，可以布置學(xué)生回家使用扳手等活動，使用后每位學(xué)生書寫使用心得，課堂交流使用心得。第三步，評價儀器的精確度和使用的便捷性。讓學(xué)生明白儀器的精準(zhǔn)度是有差別的，而這些差別將會影響實驗數(shù)據(jù)得出的精確性。

通過學(xué)生親身感悟、操作反思，收獲科學(xué)知識、實驗操作技能以及科學(xué)態(tài)度，與傳授式學(xué)習(xí)方式有本質(zhì)性的不同，進而激發(fā)學(xué)生的探究欲望，為學(xué)生建立一個良好的科學(xué)探究氛圍和空間，體現(xiàn)了科學(xué)源于生活，服務(wù)于生活的新課程標(biāo)準(zhǔn)理念，提升學(xué)生觀察測量的基本技能。

（2）解釋科學(xué)現(xiàn)象層次

學(xué)生認(rèn)識并會用實驗室或家庭等儀器，只停留于過程技能水平。而科學(xué)探究無論是調(diào)查報告、科學(xué)規(guī)律探究、科學(xué)問題探究等等，都離不開邏輯推理。所以，在平時的課堂教學(xué)中，教師要注重科學(xué)現(xiàn)象的解析。訓(xùn)練學(xué)生將科學(xué)現(xiàn)象與科學(xué)理論進行連接。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生用多種思維方式解釋科學(xué)現(xiàn)象。不要局限于控制變量法的論證思路，還有反證法、歸納法、類比法、等效替代法、演繹法、逆向思維等，只要解釋是科學(xué)合理的都要加以表揚和肯定，不能縮小學(xué)生科學(xué)探究的范圍。這就是筆者為什么不按照科學(xué)探究幾個環(huán)節(jié)來直接培養(yǎng)學(xué)生探究能力的原因。只要學(xué)生能梳理出科學(xué)知識和現(xiàn)象的前因后果，為培養(yǎng)此目標(biāo)，要求學(xué)生人人書寫解析上交批改，很多學(xué)生口語表達強于書面表達，書面形式上交，便于教師及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生表達上的科學(xué)性錯誤，便于學(xué)生加以糾正，讓學(xué)生思維變得嚴(yán)密，并具有科學(xué)性、規(guī)范性，提升學(xué)生的推理技能。

（3）設(shè)計實驗報告層次

在前面兩個技能培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，教師在課堂上可以有目的性地培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計并書寫實驗報告，根據(jù)實驗的不同內(nèi)容設(shè)計不同的實驗報告并填寫。科學(xué)探究的類型各不相同，有調(diào)查報告類型，有數(shù)據(jù)分析類型，有實驗結(jié)果類型，根據(jù)不同類型設(shè)計不同的實驗報告，例如：

上述實驗報告中的步驟環(huán)節(jié)要求學(xué)生寫明使用的實驗方法、具體操作步驟、使用到的儀器。將課本里的實驗以探究形式呈現(xiàn)，從讓學(xué)生寫報告中的某一個環(huán)節(jié)開始，最難寫的當(dāng)然是步驟。上交批改評價，讓每位學(xué)生都參與到課堂探究中。學(xué)生能否設(shè)計實驗報告是探究中組織和邏輯能力的體現(xiàn)，能否自己填寫實驗報告是表達能力的體現(xiàn)，而這個表達是否科學(xué)合理還是需要教師指導(dǎo)和幫助的。

（4）獨立完成實驗層次

在前面能力的逐步培養(yǎng)下，第四步就可以開始放手讓學(xué)生自己設(shè)計實驗，完成實驗報告。教師只要拋出問題給學(xué)生，讓學(xué)生發(fā)揮自己的探究能力。以下是學(xué)生課堂的實驗小報告：

例如，八年級上冊上到滑動變阻器時，當(dāng)堂布置學(xué)生設(shè)計“可控制小燈泡明暗的電路實驗”。讓學(xué)生寫出實驗器材，實驗步驟，實驗心得。

案例1：可控制小燈泡明暗的電路實驗

器材：兩節(jié)電池，兩個電池座，一個開關(guān)，一個小燈泡，一個燈泡座，一個滑動變阻器，若干導(dǎo)線。

步驟：①將小燈泡和電池分別固定在燈泡座和電池座上；

②將兩個電池座首尾相連；

③用導(dǎo)線將燈泡座、電池座、開關(guān)和滑動變阻器串聯(lián)起來，注意開關(guān)斷開，滑動變阻器的滑片處于離下面兩個接線柱中連接導(dǎo)線的一端最遠的位置；

④閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器控制小燈泡明暗。

心得：滑動變阻器的使用在生活中也是很常見的，比如電燈調(diào)節(jié)光線的按鈕，收音機調(diào)節(jié)音量的旋鈕等，通過改變滑動變阻器接入電路的有效長度改變滑動變阻器的阻值，從而改變電路中電流大小，即小燈泡中通過的電流大小，小燈泡的明暗也就隨之改變，不過在做這個實驗的過程中有一個問題，就是如果只用一節(jié)電池的話電流太小，用滑動變阻器的最大阻值接入電路會因阻值過大而讓電路成為開路，所以我用了兩節(jié)電池，雖然滑片可移動范圍增大了，但還是會出現(xiàn)這樣的問題，所以實驗還有需要改進的地方。

案例2：如何讓100克橡皮泥達到最大載重量

材料：橡皮泥約100克，清水一盆，1元、5角、1角硬幣若干枚。

步驟：①取約100克橡皮泥；

②做成圓形船狀，方形船，懸浮水面；

③放入一枚一元錢硬幣，穩(wěn)定懸浮水面……（省略）

結(jié)論：同樣100克橡皮泥做成船，底面積越大，內(nèi)部空間越大，載重量也越大。

心得：雖然只是橡皮泥做的船，但無論是制作過程抑或是試水過程，都很困難，也遇到了無法漂浮、船進水等問題，但在攻克解決這些難題的過程中，我也感受到了探尋科學(xué)的樂趣。

從實驗中我知道了，同質(zhì)量的船，底面積越大，內(nèi)部空間越大，就能排開更多的水量，能裝載更多的物體。

案例3：測玻璃瓶的密度

實驗器材：直柱體玻璃瓶（充當(dāng)量筒）、酒杯（充當(dāng)玻璃瓶）、細線、刻度尺、水彩筆、水。

實驗步驟：①向玻璃瓶中倒入250 ml的水，用水彩筆標(biāo)出液面高度，寫下250；再加入250 ml的水，記液面高度為500；再加入250 ml的水，記液面高度為750，并記為V1。

②用細線綁住酒杯，慢慢放入水中，可以看到酒杯漂浮在水面上。用水彩筆標(biāo)出液面高度，記為V2（為900 ml）。

③將酒杯壓入水中，酒杯由于灌滿了水，沉到瓶底。用水彩筆標(biāo)出此時的液面高度，記為V3（為810 ml）。

④酒瓶的質(zhì)量m=（V2-V1）×ρ水=（900ml-750ml）×1.0g/cm3=150g

酒杯的體積V=V3-V1=810ml-750ml=60ml=60cm3

酒杯的密度ρ=m/V=（V2-V1）×ρ水/V3-V1=150g/60cm3=2.5g/cm3=2.5×103 kg/m3

案例4：

實驗?zāi)康模禾骄渴雏}和蔗糖在水中溶解性大小。

實驗器材：2杯100克水溫度約為70攝氏度；食鹽和蔗糖若千克；電子秤；小紙片若干；攪拌棒。

實驗步驟及現(xiàn)象：

①用電子秤稱出2克的食鹽。

②將稱好的食鹽一份一份倒入杯中，用攪拌棒攪拌，直至加到第18份時，經(jīng)過攪拌，食鹽完全溶解。再向杯中加入一份食鹽，食鹽不能完全溶解，有固體顆粒沉在水底。

③用電子秤稱出2克的蔗糖。

④將稱好的蔗糖一份一份倒入杯中，用攪拌棒攪拌，直至加到第70份時，經(jīng)過攪拌70份，蔗糖完全溶解。再向杯中加入一份蔗糖，蔗糖不能完全溶解，有微小顆粒漂在水中。

實驗結(jié)論：70攝氏度的100克水能溶解36克的食鹽，140克的蔗糖。所以70攝氏度時，蔗糖在水中溶解能力更強。

獨立完成實驗，寫寫學(xué)生自己的實驗心得這個環(huán)節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生抓住自己即時生成的問題資源，引導(dǎo)學(xué)生反思實驗問題，通過討論實驗的優(yōu)劣，突破教學(xué)重難點，達到提升學(xué)生的探究能力、表達能力、反思能力。這就是為什么初二比初一高45%的學(xué)生喜歡獨立實驗的原因。初一523人接受調(diào)查，沒有1人提及獨立實驗的問題，說明平時教師不加以引導(dǎo)，學(xué)生在探究實驗這一塊無法成為學(xué)習(xí)的主體。

4.合作交流反思層次

在教師不斷培養(yǎng)學(xué)生探究能力的同時，更重要的是不能忽略學(xué)生對實驗過程的表達。無論是課堂演示變成學(xué)生實驗，還是學(xué)生拓展課本探究性實驗。筆者都要求學(xué)生書寫實驗報告上交，在初步層次教師加以批改，隨著學(xué)生能力的提升，可以采用當(dāng)堂展示交流，互相指出實驗報告上的問題。但這樣很難達到生生自究的目的。所以，每位學(xué)生完成獨立實驗，寫好獨立的實驗報告后，進行小組合作式交流。以四人為一小組，相互輪流看閱彼此的實驗報告，每個人給看的報告提意見，最后讓實驗者反思，如有異議可以當(dāng)堂提出全班學(xué)生討論是否合理、是否科學(xué)、是否正確。

例如：案例1中，沒有提及滑動變阻器從何處開始滑動的都沒有交代，學(xué)生就有可能不知道滑動變阻器使用時應(yīng)該注意的細節(jié)，操作規(guī)范不嚴(yán)謹(jǐn)。案例2中，學(xué)生把“漂浮”寫成了“懸浮”，這兩種狀態(tài)完全不同，表達不科學(xué)。案例3中，有學(xué)生玻璃瓶的密度測的只有500 kg/m3，有的測出來是3.5×103kg/m3，像這些偏小，偏大，學(xué)生能相互指出來。有學(xué)生在測玻璃瓶體積時，用針去頂玻璃瓶，造成玻璃瓶體積測量偏大，測量方法錯誤。案例4中，比如70攝氏度的時候食鹽36克才飽和，溫度是如何做到保溫的呢？實驗不規(guī)范，沒有做到控制相同的變量。

通過學(xué)生自己書寫的實驗報告，才能有據(jù)可依地找到自己在探究中的問題，從而讓學(xué)生思維變得更細致，更嚴(yán)謹(jǐn)，更規(guī)范，更科學(xué)，這樣使學(xué)生的科學(xué)探究能力進一步提高。作為科學(xué)教師，應(yīng)追隨新課程理念，不要懼怕學(xué)生犯錯誤，要善于捕捉、利用學(xué)生報告中的問題，這是一種寶貴的教學(xué)資源。實驗報告不能讓學(xué)生放任自流，一定要有反饋，激勵學(xué)生向更高的能力方向發(fā)展。

三、效果與反思

上表就“你認(rèn)為科學(xué)實驗對學(xué)習(xí)科學(xué)基礎(chǔ)知識有幫助嗎？”很有幫助這一項，初二高達83.2%，比初一高4.7%；第12項是：你認(rèn)為在科學(xué)實驗對增強自己的自信心和解決科學(xué)難點等方面有幫助嗎？初二認(rèn)為有幫助的高達90.5%，比初一高2%；在第17項，你覺得填寫實驗報告單對你的得出實驗結(jié)果有幫助嗎？初二覺得有用，高達90%，比初一高1.7%。從以上三項可以看出，以上在探究性實驗的教學(xué)策略性改變的實踐中對學(xué)生確實產(chǎn)生了一定影響。文中前面所提到，初二學(xué)生在探究性實驗的獨立性、實驗表達，實驗反思以及對探究性實驗的認(rèn)可度上，經(jīng)過一年的訓(xùn)練跟初一相比都有提高。在探究性實驗方面提高學(xué)生學(xué)習(xí)信心，功課難點和實驗報告單的書寫上認(rèn)可度已達到了90%以上。

參考文獻：

[1]陳志偉，陳秉初.中學(xué)科學(xué)教學(xué)論[M].浙江教育出版社，2007-12.

[2]王耀村.初中科學(xué)教學(xué)案例專題研究[M].浙江大學(xué)出版社，2011-07.

編輯 孫玲娟