有效开展科学探究方法指导的实践和思考

刘湘华　谭红芳

探究是人们获取科学、认识世界的重要途径。对于学生来说，科学探究是指用领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动，包括仔细观察、发现和提出问题、猜想与假设、制定计划和设计实验、进行实验或收集证据、分析论证和评估、交流与合作等等。真正的科学探究应是建立在思维的逻辑性和科学性基础上的有效探究。

科学探究是一种多层面的活动，它的过程比较复杂，涉及的方法也是多种多样的。心理学家皮亚杰认为，活动是实现认知发展包括思维能力发展的基本途径和源泉。科学探究不能进行单纯的方法训练，而是应该将科学探究策略的训练落实于每个探究主题中。

一、学会观察和记录

科学探究的前提和基本方法是观察。只要留心观察，其实科学就在我们身边。从身边的简单问题着手，我们都可以进入并不神秘的科学世界。学生在成长的过程中，已经初步学会观察，但是科学探究的观察不同于一般意义的走马观花，不仅依靠感觉器官更重要的是要用脑用心去观察。观察就是用眼、耳、鼻等感觉器官对事情的方方面面，作由浅入深的调查了解。在实际教学中，可以结合生活实际，训练学生观察的技巧。探究能力的形成不是一蹴而成的，而是一个循序渐进的过程。要让学生能象科学家一样以进行观察，得进行有意识的培养和引导。如以观察蜡烛燃烧这一简单现象来说，学生在没有进行观察指导之前觉得很平常的事情没有什么可观察的，也不知道该观察些什么，怎样去观察。其实科学知识同样蕴含在简单事件里：蜡烛燃烧有什么特点？点燃蜡烛注意观察烛芯下的蜡有什么变化？蜡烛燃烧火焰呈什么颜色？蜡烛燃烧一段时间后变得怎样？

二、发现问题，提出问题

爱因斯坦说过：“问题的提出往往比解决问题更重要。”学起源于问于初入科学之门的初中学生来说，要培养他们的科学素养和科学精神，首先要培养他们问的能力。根据初中学生的思维特点，启发学生利用自己的生活经验和经历，运用分析和综合、比较和分类等方法，鼓励学生自己大胆发现问题，提出问题。有价值的问题是建立在认真观察的基础上的。在认真观察的过程中学生总会一些疑惑和问题。为了鼓励学生提问，学生学会观察的训练中鼓励他们提出相关的相关的问题。给学生提供提出问题的情景和机会，给学生足够的心理自由，他们对于比较熟悉的内容还是可以提出一些让人惊喜的问题。要提出质量高的问题的前提是敢问，敢问多问才能会问。怎样才能提出的价值的问题，怎样表达自己要提的问题呢？台湾著名教育学家陈龙安教授经过多年的教学实践，总结出了提问的技巧，即用十个词提问：“假如”“列举”“比较”“替代”“除了”“可能”“想象”“组合”“六W”“类推”。每一次探究主题是有意识地让学生让这样类似的方式进行自己提问或同学之间相互提问，不仅能培

养学生的发散思维,,对于如何提出有意义的问题也会有较大的帮助。

三、猜想和假设

猜想与假设是探究式教学的重要环节，培养学生的探究能力和思维能力主要在这一环节来实现。学生提出假设一般在几种趋向：提不出假设；假设过于发散；假设偏离主题；假设过于定势等。科学猜想并不是胡猜乱想，猜想是应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解释的全过程。为了防止学生作一些无关的假设，利用追问“你为什么这样猜想”，有意识引导他们表述自己假设的依据或理由，鼓励学生进行有根据的猜想。

对于较高层次要求的探究问题如：“刚用石灰浆抹的墙表面的白色物质可能是什么呢？”此问题不仅需要学生积累一定的科学知识，还要求学生能把握问题的主体要素进行分析再作出相应的假设。学会挖掘条件因素是“刚用石灰浆抹的墙”。把握这一条件因素，需要充分挖掘内含的显性要素：“石灰浆成分是什么？石灰浆在空气中可能会发生什么化学反应？”因为刚抹说明预示着石灰浆与二氧化碳的反应可能存在两种结果，要么已完全反应，要么部分反应。因此依据此问题的条件可提出三种合理的猜想：第一种是“白色固体可能全部是Ca（OH）2。”；第二种是“白色固体可能是CaCO3与Ca（OH）2的混合物。”第三种是“白色固体可能全部是CaCO3。”除此之外的任何猜想都属于对问题理解模糊、把握不到位所致的不合理猜想，也就不能进行有效探究，会导致毫无生成价值的盲目探究。当学生猜想与假设找不到方向时，教师可以引导学生采用逆向思维、发散思维、类比思维、等效思维等方法进行猜想。

四、制订方案，设计实验

科学探究中的核心部分就是实验方案的制订和验证假设的方案实施，科学探究中多数能通过实验来检验猜想和假设。这一过程充分体现科学素养的形成过程，其中所包含的内容也非常丰富。要制订一个好的实验方案并实现这一方案，学生就至少要明确实验目的，学会设置对比实验，知道如何控制实验变量，学会用简单图示或简要语言表述实验的方案，自己设计实验数据和实验现象记录表格或报告，就地取材选择实验用的器材，从多种可能的实验方案中寻找优化的实验方案等。教师指导和训练,久而久之，学生制订计划的能力，设计实验的能力就会大大提高。

科学实验是科学探究活动的关键环节，而科学实验的目的是为了探寻科学结论，这需要学生慎密的思考和全面的分析。由于实验条件随时可以作调整，所以在实验设计中，特别要强调实验条件的控制，控制变量是科学探究中最普遍使用的一种方法。在实验探究过程中，要引导学生理解只有控制变量才能保证实验的公平性和可信度，有

意识在每一组探究活动中渗透变量控制的方法和技巧。

五、实验记录现象和数据

学生在描述现象的时候，往往容易将现象和结论混淆。如细铁丝在氧气中燃烧的实验现象的描述，“剧烈燃烧、火星四射，生成四氧化三铁”。在实验探究还得注意表达的规范。在科学探究中，通常采用表格、图示来记录实验变化的历程。为了使学生初步学会读表，读图，表格和曲线的转换、自己设计表格，能自我完成变化曲线图的画制。

六、交流表达

科学最大特点是在于它的实证，你作出的这种解释对不对呢?我得说出来让更多的人认可，让更多的人来验证，所以交流这种技能就成了科学探究活动中的一种非常重要的技能。交流表达的方式不仅仅的语言和文字，还包括了图片、示意图、模型、符号、特殊用语等多种方式。探究教学中的交流与科学研究中的交流不同，不要求术语精确，形式规范。它可以形式多样，既可以是书面的，也可以是口头的。

七、学会探究后总结反思

一般来说学生针对课本或老师布置的任务完成探究后，就觉得万事大吉了，对刚进行完的探究活动也就不想不问

了。这正是他们探究能力难以进步和提高的原因。所以教师有必要指导学生对整个探究的过程进行反思。实际上，总结与反思过程是探究过程的延伸，尤其是对于复杂问题探究过程的总结与反思，既是知识经验的积累过程又是培养能力的一个不可缺少的重要环节。总结与反思过程不仅仅是在整个探究问题解决以后，而是贯穿于探究的整个过程。

在知识以指数倍迅速增长的今天，使学生学会学习已成为教育的一个重要目标，“授人以鱼，不如授人以渔”。要让学生能够并能自觉地进行科学探究首先得让他们学会科学探究的方法。引导学生学会科学探究方法的一般策略：先以完整样例为模板，再以不完整样例的设计的引导，然后放手让他们自己去探究，引导他们养成一种自觉探究的意识和具备有效探究的能力。由引到放，一步一步地有意识培养他们科学探究的能力。这种探究能力的形成不仅仅是短期对科学学习有益，对于他们成长过程中面对错综复杂的问题能有序有理地去思考也会产生深远的潜移默化的影响。