实现科学有效探究的五个环节

徐石锋

《科学新课程标准》提出:科学课程将通过科学探究的学习方式,让学生体验科学探究活动的过程和方法,发展初步的科学探究能力。必须让学生体验科学探究的过程,学会一定的科学思维方法,以解决自身学习、生活、工作和社会决策中遇到的问题。通过探究活动,为学生的终身发展奠定基础,为社会的可持续发展提供支撑。为此,在科学课程教学中,积极开展富有针对性的、丰富的、高效的探究活动是提高学生探究能力的重要手段。

有效的探究活动必须是以学生为本,以“学生活动和问题探究”为中心,引导学生自主探究新知,弘扬学生人格主动精神,挖掘学生的创新潜能,能突出地实现三维目标中的一个或多个,促进学生个性全面发展。在新课程理念的引导下,如何在教学中科学尝试设计多种多样的探究活动,合理开展探究性学习,从而达到有效探究,自主建构的目的是每位科学教师在教学活动中亟待解决的重要问题。

一、有效探究的前提:明确探究任务和目标

科学探究的主要目标是使学生领悟科学探究的思想,培养学生进行科学探究所需要的能力,增进对科学探究方法与过程的理解。探究活动的主要目的是为了通过学生的自主学习和讨论,深入了解问题产生的原因和解释科学中的一些现象。一些学生能自主解决的浅显问题,是不需要组织全班同学积极的进行探究实践活动的。为此,在科学教学中,如果教师缺乏教学目的性和针对性,一味滥用探究活动,营造表面的“热热闹闹”的学习气氛,只能“越探越乱”。如“研究凸透镜成像特点”时,如果不明确探究的任务就很容易出现这种情况。

要组织学生进行有效的自主探究学习,就是要教师通过文字、语言帮助学生明确每一项探究活动的任务,让学生把握探究的目标;设置探究问题时要具体,不宜过大,过空,要从学生实际出发,根据教材内容,联系生活事件,进行问题设置,同时,问题主次要分明,主线要明了,要让大部分学生经过努力都能品尝到探究的成果。应用的器材也不宜过多,操作要较简便,实验现象和变化过程应明显。如“探究影响蒸发快慢的因素”时明确每一项探究活动的任务,特别是温度对蒸发快慢影响时,不要使用酒精灯,只要用手捂热玻璃就可以了。

二、有效探究的基础:创设合理有效的教学情境

苏霍姆林斯基说:“在人的心灵深处,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,而在儿童的精神世界中这种需要特别强烈。” 学生对科学的兴趣是学习科学最直接和持久的内部动力,对学生今后的发展至关重要。为此,在科学课程教学内容的选择和组织上,[JP3]应从学生的实际出发,注重创设合理的学习科学的情境,激发好奇心与求知欲,使学生在探究过程中体验学习科学的乐趣。[JP]

针对不同课题和内容,教师要选择适当的方法,如实验演示、小故事、录像、挂图等生动地再现与教学内容有关的自然科学现象、事实,简明扼要地引入课题,使学生获得充分的感性知识,激发学生的求知欲和学习兴趣,为下面的探究学习营造良好的氛围。如在教学声音的产生和传播一课时,可以找两个易拉罐,把胶塞切成与罐口形状一样且略大一些,以能塞紧罐口为宜,在胶塞下分别系一个玩具铃,再塞到罐口上,此时摇动铃,能发出悦耳的声音。学生在自己动手制作学具的过程中,产生了学习兴趣。又如在浮力实验时,可以先导入成语“刻舟求剑”的故事,接着,引导学生思考:为什么舟那么大,那么重还可以浮在水面上呢?从而使学生投入情景之中,产生探究其科学原理的心理动力。

三、有效探究的关键:科学设置探究活动

有效探究活动的基本模式是:发现问题┅ぉお提出问题──确定解决问题的方案──收集资料(实验操作)──分析资料(或实验现象数据)──形成科学结论──交流讨论──提出新的问题。有效探究活动注重问题的发现、提出、分析和解决的过程,启发学生对新知识、新方法的发现和探究,使学生亲身经历实验、体验研究科学的过程和方法,从而有效提高学生的科学动手能力和思维能力。如在探究金属钠与硫酸铜溶液反应现象的实验中,教师就有针对性地提出了三个引导性问题:①硫酸铜溶液中的溶剂是什么,会不会参与反应?②生成物会不会继续发生反应?③请同学回忆金属钠与水反应的现象和方程式。

有效探究活动还应注意三点,一是目标确立要适度;二是目标实施有梯度;三是目标完成有效度。而科学的设置探究活动,“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”,能确保探究活动的有效性。

四、有效探究的提升:开放实验,促进有效建构

科学的核心是探究,科学课程应当体现这两者的结合,突出科学探究的学习方式。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。在科学课程中,许多自然事物的本质属性要通过实验才能揭示。所以对于实验的宏观现象,对于实验中数据的变化,要善于分析,要透过现象看到本质;通过数据的变化来抽象出概念或规则,所以探究实验的过程,往往就是获得知识的过程。在传统的实验教学模式中,课堂演示实验一般以教师为主体,学生仅仅是旁观者,没有直接参与,不利于其创新能力的培养,也不利于学生自主建构。而在探究型课堂中,学生的主体地位应得到充分体现;教师应成为学习的主导者,积极引导学生动脑、动手,通过开放的实验,在帮助学生掌握实验原理的基础上,允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行实验。让学生充分发挥自己的主体作用,促进学生创造性思维的发展,通过自主动手探究促进自我有效建构。

在实际教学过程中,可以将教学中的部分实验进行精心分类,将现有教学素材进行重组,凡是那些操作不过于繁琐、装置不过于复杂、安全性比较大的演示实验,只要实验条件允许,均可设计成探究性的学生实验,比如,“空气中氧气含量的测定”、“二氧化锰催化过氧化氢溶液的分解”、“二氧化碳的性质”、“碘和高锰酸钾的溶解性”、“洗涤剂的乳化作用”、“指示剂与酸碱溶液的反应”等。通过这样的改进,让学生更直接地面对实验事实,更清晰地看到实验现象,往往学生亲自动手得出的结论,会比教师演示实验的结论更具有说服力,同时进一步加强了学生基本操作能力的训练,培养了学生的观察能力,提高了学习化学的兴趣。这样,不仅给学生主动探究、自主学习的空间,还让学生通过自己动手做实验,体验到自然科学变化中新物质的生成,伴随其中的是物体形、色、态、味的变化,同时又有气体生成和沉淀析出,或是光、电、热现象产生。

五、有效探究的完善:分组探究、积极评价

探究是科学学习的重要方法,也是促进学生自我建构的重要组成内容之一。《新课标》要求,通过科学的学习,逐步培养学生敢于依据客观事实提出自己的见解,能听取与分析不同的意见,并能够根据科学事实修正自己的观点,初步养成善于与人交流、分享与协作的习惯,形成尊重别人劳动成果的意识。而小组则是学生进行探究活动的基本单位,合理分组有利于培养学生良好的科学态度、情感与价值观,使学生初步认识科学的本质以及科学、技术与社会的关系,促成积极的探索学习精神,形成保护自然的意识和社会可持续发展的意识及社会责任感。教师在分组时,要充分了解学生,要使每一个小组中好、中、差学生搭配,不同小组内大致平衡,即组内异质,组间同质。通过这样优化的小组组合,既有利于小组内学生之间的互相帮助,开展小组活动,又有利于小组间展开公平合理的竞赛。

科学课程为学生养成健康的生活方式,合理地解决个人生活、工作和社会决策中所遇到的问题,为终身发展奠定基础。在优化小组组成及结构的基础上,在探究活动的实施中,我们还要注意成员的合理分工,培养学生合作探究的精神,让每个成员都有事做。合理的分组有利于学生和学生之间积极交流,交流彼此之间的探究方法和探究结果,在交流的同时,可以对彼此的方法差异和优劣,从而丰富自己的探究方法,完善自身的探究结果。

在科学探究性的课堂中,要创设安全、轻松的心理环境,要注重关注每一位学生的成长。善于发现每一个学生的闪光点,鼓励学生大胆质疑,接纳学生的不同见解,引导学生进行深刻反思和大胆创新。在了解学生合作探究活动成果后,多作鼓励性评价,使学生感到教师对他的承认和尊重,在课堂上获得一种心理上的自由。在这种宽松、民主、和谐的教学环境中才能点燃起学生创新思维的火花。

总之,科学课程将通过科学探究的学习方式,以科学教材中的“活动与探究”为载体,积极引导学生开展自主性实验活动,这样,学生在亲身经历的过程中才能体会到知识的产生和发展过程,在亲手操作的过程中才能培养出娴熟的实验技能,在小组合作中培养团队精神,在独立思考中提高分析归纳问题的能力。通过学生的自主探究、合作探究,促进学学生对科学知识进行自我建构,促进高效学习。