設計有價(jià)值的科學(xué)探究教學(xué)的教育論文
摘要：
傳統的教學(xué)與新課程理念的教學(xué)之大不同主要體現在科學(xué)探究的教學(xué)上。筆者通過(guò)具體詳細的實(shí)例闡述了科學(xué)探究的教學(xué)設計過(guò)程必須具有目的性、情境性、可行性、拓展性等特征，才是真正促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的教學(xué)，是生本教學(xué)。
關(guān)鍵詞：
科學(xué)探究教學(xué)；目的性；情境性；可行性；拓展性
傳統的教育由于對個(gè)人的認識重視不夠，使得科學(xué)教育往往是在基于“空白頭腦”假設或“教師主導”假設的前提下進(jìn)行的。于是有了“滿(mǎn)堂灌”、“接受式”、“教師主宰課堂”的教學(xué)，學(xué)生只是被動(dòng)地接受。
而建構主義學(xué)習觀(guān)認為，學(xué)生的學(xué)習并不是知識由外到內的輸入過(guò)程，而是學(xué)生主動(dòng)地將新的信息、觀(guān)念與適當的已有知識經(jīng)驗聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)新、舊經(jīng)驗之間反復的、雙向的相互作用積極建構自己的知識并賦予知識以意義的過(guò)程。這種過(guò)程是能動(dòng)的、深刻的，是一個(gè)與情境聯(lián)系緊密的自主的操作過(guò)程。
因此，在科學(xué)探究的教學(xué)過(guò)程中，我們要幫助學(xué)習者找到學(xué)習過(guò)程中的“已有知識經(jīng)驗”和“新知識”之間的缺口，促使學(xué)生調整內部認知結構，從而有效地幫助他們進(jìn)行“主動(dòng)建構”。
這就要求我們在教學(xué)過(guò)程中必須進(jìn)行精心設計，真正成為學(xué)生學(xué)習過(guò)程中的領(lǐng)路人、引導者。目前，在我們的教學(xué)過(guò)程中，并不是所有的探究都是有價(jià)值的。那么，什么才是有價(jià)值的探究？筆者在多年的教學(xué)過(guò)程中，體會(huì )出有價(jià)值的科學(xué)探究教學(xué)必須具有以下幾個(gè)特征：１．目的性；２．情境性；３．可行性；４．拓展性。
一、科學(xué)探究教學(xué)需要增強目的性
案例１
人教版第三單元課題２《分子和原子》教學(xué)片段
教師演示：濃氨水滴到酚酞溶液中。
學(xué)生：觀(guān)察并記錄實(shí)驗現象（酚酞變紅色）。
教師講解：氨水可以使酚酞變紅色，是氨水的一種性質(zhì)。
教師演示：分子運動(dòng)的燒杯實(shí)驗（教材插圖所示）。
學(xué)生：觀(guān)察實(shí)驗現象（罩在大燒杯內的酚酞溶液逐漸變成紅色）。
教師提出問(wèn)題：酚酞溶液遇到氨水才能變成紅色，而燒杯中的酚酞溶液沒(méi)有遇到氨水，為什么也能變成紅色？
學(xué)生：ａ燒杯內滴入酚酞要過(guò)一會(huì )兒才能變色與ｂ燒杯無(wú)關(guān)；
學(xué)生：大燒杯中可能存在某種物質(zhì)，與ａ燒杯中的溶液接觸，使其變色；
學(xué)生：燒杯ｂ中的濃氨水會(huì )揮發(fā)，可能是它使ａ中的溶液變色。
教師：對！就是燒杯ｂ中的濃氨水揮發(fā)，氨分子運動(dòng)到ａ燒杯中，是酚酞溶液變紅色了。
教師：請同學(xué)們把本探究實(shí)驗的現象記錄在書(shū)上。
教材中安排本次探究，目的在于讓學(xué)生認識分子的特性，形成微粒觀(guān)，而培養學(xué)生的分析、推理能力和想象力，要達成上述目標的最好形式則是開(kāi)展實(shí)驗探究。在探究教學(xué)中，雖然不主張每個(gè)活動(dòng)學(xué)生都要嚴格遵循提出問(wèn)題、猜想與假設、制定計劃和設計實(shí)驗等完整的探究步驟，但是教師對科學(xué)探究的涵義、要素、基本模式等應該有比較深刻的認識，從課堂實(shí)際來(lái)看，教師在這方面比較欠缺。如不明確“氨水使酚酞變紅色”這一實(shí)驗在探究中的地位，如學(xué)生沒(méi)有充分體驗“氨水刺激性氣味”，難以聯(lián)想到氨分子能夠運動(dòng)，這使得猜想與假設的環(huán)節難以有效組織和實(shí)施。由此教師只是機械地執行教材，泛泛而“探”，最終結果學(xué)生只是知道了兩個(gè)實(shí)驗事實(shí)及一個(gè)分子運動(dòng)的結論，觀(guān)念的培養、能力的提高可能成為一句空話(huà)。上述案例，也可以反映出教師沒(méi)有深入地鉆研教材，沒(méi)有較好的領(lǐng)悟教材編寫(xiě)者的的意圖，教學(xué)的目的性不強。
二、探究問(wèn)題設計需要呈現情境性
案例２
人教版第九單元課題２《溶解度》一節教學(xué)片段
片段一：課前預習，讓學(xué)生走進(jìn)生活
教師事先布置了與學(xué)習內容密切聯(lián)系的幾項任務(wù)：
�。ǎ保┰诩覠粔亻_(kāi)水，觀(guān)察沸騰前的現象。
�。ǎ玻蕚溟_(kāi)水和冷水各一小杯，試試哪一杯中溶解的蔗糖多？在兩杯開(kāi)水中分別溶解食鹽和蔗糖，哪種溶解得多？
�。ǎ常┐蜷_(kāi)一瓶雪碧，仔細觀(guān)察所發(fā)生的變化？
片段二：知識運用，聯(lián)接生活現象和生活問(wèn)題
本節內容學(xué)習完后，設計了如下面向生活的問(wèn)題：
�。ǎ保┪覈性S多鹽堿湖，湖水中溶有大量的.氯化鈉和純堿，那里的農民冬天撈堿，夏天曬鹽，試用你學(xué)過(guò)的知識說(shuō)明其中的道理。
�。ǎ玻┫奶�，陣雨來(lái)臨前，魚(yú)塘里的魚(yú)常出現“浮頭現象”，這是為什么？假如你承包了魚(yú)塘，該怎么辦？
�。ǎ常┍缓顾䴘竦囊路栏珊�，為什么常出現白色斑跡？用什么辦法可以洗去？
新課程標準指出，我們的化學(xué)教學(xué)應該注意從學(xué)生已有的經(jīng)驗出發(fā)，讓學(xué)生在熟悉的生活情境中學(xué)習新的知識和技能，感受化學(xué)的重要性，了解化學(xué)與日常生活的密切聯(lián)系，提高對化學(xué)的學(xué)習興趣，逐步學(xué)會(huì )分析和解決與化學(xué)有關(guān)的一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。簡(jiǎn)言之，化學(xué)教學(xué)應以生活為本。片段一引導學(xué)生有目的的接觸生活，可以使學(xué)生獲得豐富的感性認識，真正認識到知識其實(shí)來(lái)源于生活，增強對科學(xué)的感悟和理解，同時(shí)在實(shí)踐中積累相關(guān)經(jīng)驗，萌生相關(guān)問(wèn)題，如燒水時(shí)看到水中有大量氣泡，就會(huì )產(chǎn)生這樣的想法：為什么溫度升高，這些氣體在水中就會(huì )“待”不住了等等問(wèn)題，這些問(wèn)題成為深入學(xué)習的動(dòng)力。片段二運用化學(xué)知識來(lái)解釋生活中的某些現象、解決生活中碰到的問(wèn)題，不僅可以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)也使學(xué)生意識到他們正在學(xué)習的化學(xué)知識的真正價(jià)值，增強學(xué)習知識和技能的信心和動(dòng)力。本案例中教師注重引導學(xué)生用化學(xué)知識去觀(guān)察生活、思考生活，自覺(jué)應用化學(xué)知識分析、處理簡(jiǎn)單的生活問(wèn)題，讓化學(xué)真正走入學(xué)生的生活，提高了學(xué)生的化學(xué)素養。
案例２
人教版第九單元課題１《溶液的形成》第二課時(shí)
創(chuàng )設情景：向燒杯（底部粘有一小木塊）中注入半杯水，加入三藥匙ｎａｏｈ并不斷攪拌。
觀(guān)察現象：小木塊脫落。
討論與交流：可能是ｎａｏｈ加入水中溶解時(shí)，溶液的溫度升高，使燒杯底部的石蠟熔化，因而木塊掉下來(lái)了。
產(chǎn)生疑問(wèn)：是不是所有的物質(zhì)溶解時(shí)，溶液的溫度都會(huì )升高？物質(zhì)溶解時(shí)，溶液的溫度為什么會(huì )升高？
活動(dòng)與探究一：溶解時(shí)的吸熱或放熱現象
學(xué)生：閱讀教材，明確活動(dòng)目標、實(shí)驗用品。
設計實(shí)驗方案：
�。ǎ保┤∪粺�，各注入１００ ｍｌ水，用溫度計測量水的溫度。
�。ǎ玻⿲伤幊祝睿幔悖�、ｎｈ４ｎｏ３、ｎａｏｈ分別加入上述三只燒杯中，攪拌至固體完全溶解，測量溶液的溫度。
�。ǎ常┯檬直承⌒挠|摸三只燒杯的外壁，有什么感覺(jué)？
�。ǎ矗┯嬎闳芙馇昂笠后w溫度的變化，填入表中。
分析：溶解時(shí)溫度發(fā)生改變的原因。
活動(dòng)與探究二：盡可能利用生活中的用品對下列問(wèn)題任選一個(gè)進(jìn)行探究。
設想一種實(shí)驗方案驗證ｎａｏｈ溶于水時(shí)大量放熱。
設想一種實(shí)驗方案驗證ｎｈ４ｎｏ３溶于水時(shí)大量吸熱。
設想一種實(shí)驗方案既能驗證ｎａｏｈ溶于水時(shí)放熱，又能驗證ｎｈ４ｎｏ３溶于水吸熱。
在大多數教師的教學(xué)過(guò)程中，這部分內容一般采取驗證性的教學(xué)策略，實(shí)驗的目的僅在于理解所學(xué)知識，學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位。案例中，教師借助趣味實(shí)驗創(chuàng )設教學(xué)情境，引起他們的好奇心，激發(fā)起學(xué)習的動(dòng)機，使他們積極參與到假設、實(shí)驗、解釋、交流、拓展的探究環(huán)節中，經(jīng)歷了知識的產(chǎn)生過(guò)程，改變了他們的學(xué)習方式，了解了科學(xué)探究的基本過(guò)程和方法。正如蘇霍姆林斯基所說(shuō)：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望感到自己是一個(gè)發(fā)現者、研究者和探索者�！�
三、探究過(guò)程設計需要落實(shí)可行性
設計具有可行性的探究過(guò)程，也就是要符合學(xué)生的實(shí)際能力。教學(xué)過(guò)程中如果遇到超過(guò)學(xué)生實(shí)際能力的問(wèn)題，可以把原課題分成若干小塊，這樣便于操作，問(wèn)題的研究更能落到實(shí)處。
案例３
人教版初中化學(xué)第三單元課題２《分子和原子》教學(xué)片斷
師：演示實(shí)驗—品紅在水中的擴散
師：溫度越高，分子運動(dòng)越快，請同學(xué)依據這個(gè)原理把上述實(shí)驗做個(gè)簡(jiǎn)單的改動(dòng)，證明分子的運動(dòng)隨著(zhù)溫度的升高而加快。
生：可以用兩杯等量的水，一杯是室溫下的水，一杯是熱水，同時(shí)放入等量的品紅固體，觀(guān)察品紅擴散的現象。
�。ㄖ档米⒁獾氖牵哼@位學(xué)生在這里用了兩次“等量”，一次“同時(shí)”）
師：這個(gè)同學(xué)的方法非常好，請問(wèn)你設計這個(gè)實(shí)驗的原理是什么？
生：物理學(xué)中我們學(xué)習過(guò)“控制變量法”……
在上述案例中，教師很好地利用了學(xué)生的“已有知識經(jīng)驗”——初中物理已經(jīng)教過(guò)的一些方法，有效地解決了化學(xué)教學(xué)中對比實(shí)驗設計的一個(gè)難點(diǎn)，培養了學(xué)生思維的縝密性。
古人云：“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”。探究的價(jià)值在于：知識的結論是教師直接“給”的，還是經(jīng)過(guò)真正的“引導”由學(xué)生自己得出來(lái)的�！敖o”永遠只能是死的知識，而“導”卻能激發(fā)活的源泉。關(guān)鍵在于我們怎么去教，如何去導。教師習慣于直接“給”知識，已成為一種慣性。事實(shí)上，貫穿于學(xué)生的任何一個(gè)學(xué)習過(guò)程，都可以是一個(gè)探究的過(guò)程。教師應關(guān)注學(xué)習的結果，但更重要的是要關(guān)注學(xué)習的過(guò)程。
四、探究結果設計需要走向拓展性
新課程要求我們，讓學(xué)生在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中逐步形成終身學(xué)習的意識和能力。這就需要我們在設計探究教學(xué)的時(shí)候，要設計一些具有開(kāi)放性的問(wèn)題。成功的探究課堂能給人留下值得思考的東西，使學(xué)生更深刻地感受到化學(xué)學(xué)科思想的內涵，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習化學(xué)的熱情。
案例４
人教版第二單元課題３關(guān)于“催化劑”的概念教學(xué)
在安排學(xué)生分組實(shí)驗時(shí)，設計了以下５個(gè)對比實(shí)驗：
�。ǎ保┎糠謱�(shí)驗小組只加熱過(guò)氧化氫溶液；
�。ǎ玻┎糠謱�(shí)驗小組在過(guò)氧化氫溶液中加入少量二氧化錳；
�。ǎ常┎糠謱�(shí)驗小組在過(guò)氧化氫溶液中加入少量硫酸銅溶液；
�。ǎ矗┙處熝菔緦⒓訜嶂迫⊙鯕夂蟮幕旌衔锶苡谒�，過(guò)濾分離得二氧化錳，然后另取過(guò)氧化氫溶液，加入少量過(guò)濾得到的二氧化錳。
�。ǎ担┙處熝菔炯訜崧人徕浐投趸i的混合物，然后設疑：
有的化學(xué)反應對生產(chǎn)、生活不利，如鋼鐵的腐蝕，食物的變質(zhì)等，我們可以采取什么辦法？學(xué)生馬上聯(lián)想到可以利用某種“催化劑”減慢其化學(xué)反應的速率。最后師生共同歸納催化劑特點(diǎn)。
學(xué)生在學(xué)習“實(shí)驗室用過(guò)氧化氫溶液制取氧氣”的實(shí)驗中形成“催化劑”的概念，但在實(shí)際的教學(xué)反饋中我們發(fā)現效果并不理想。常會(huì )出現以下錯誤：“二氧化錳是催化劑，催化劑就是二氧化錳”，“所有催化劑都是加快化學(xué)反應速率的”，“過(guò)氧化氫分解只能用二氧化錳作催化劑”。本案例中教師通過(guò)設置了多組對比實(shí)驗，學(xué)生自然就領(lǐng)悟到：二氧化錳和硫酸銅溶液都加快了過(guò)氧化氫的分解，反應后化學(xué)性質(zhì)都沒(méi)有改變，在這一特定的反應中起了催化作用，再加上教師的引導、歸納，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗、觀(guān)察、分析、比較、綜合、類(lèi)推等方法，學(xué)生就能完整地掌握“催化劑”這一概念的內涵和外延。
建構主義理論認為，學(xué)習是在先前經(jīng)驗的基礎上進(jìn)行的，當學(xué)習者面臨新現象、新問(wèn)題時(shí)，就會(huì )根據情境中的線(xiàn)索，調動(dòng)頭腦中事先準備好的多方面、多層次的先前經(jīng)驗。
案例５
人教版第七單元課題２ 《燃燒和熱量》教學(xué)片段
實(shí)驗演示：鎂和稀鹽酸的反應
觀(guān)察現象：
�。ǎ保┊a(chǎn)生大量氣泡。
�。ǎ玻┯小八F”？有“煙”？
探究一：生成的是何種氣體？
學(xué)生猜想：可能是氫氣，可能是氧氣。
學(xué)生爭辯：大多認為是氫氣。
收集證據：
�。ǎ保⿲�(shí)驗：點(diǎn)燃的木條伸入試管內，該氣體能燃燒。
�。ǎ玻┦聦�(shí)：參加反應的是ｍｇ和ｈｃｌ。
得出結論：生成的氣體是氫氣，并推理相關(guān)化學(xué)方程式。
探究二：是“霧”還是“煙”？
收集證據：再做６個(gè)相同的實(shí)驗，每組傳遞下去。（要求注意觀(guān)察試管壁上的現象和手的感覺(jué)。）
學(xué)生交流：試管壁上有水珠，手感覺(jué)發(fā)燙。
學(xué)生解釋?zhuān)海裕?/p>
得出結論：由于該反應放出了大量熱，溶液中的水形成了水蒸氣。因此，這是一個(gè)放熱反應。
《化學(xué)反應中的能量變化》的教學(xué)內容，教材安排了“鎂和稀鹽酸”的實(shí)驗，旨在讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗讓學(xué)生知道“化學(xué)反應中伴隨的能量變化”這一事實(shí)。該實(shí)驗的設置，教材的要求明顯是比較低的，教師源于教材、高于教材的創(chuàng )設，基于以下兩點(diǎn)的考慮。首先，本課時(shí)難度不大，整體思維含量不高，如果按部就班，課堂氣氛略顯沉悶，學(xué)習積極性也不是很高。若能充分利用學(xué)生的最近發(fā)展區設置問(wèn)題，則會(huì )對學(xué)生產(chǎn)生一定的挑戰，調動(dòng)了學(xué)生思考的積極性，在強烈的求知欲支配下，學(xué)生的思維時(shí)而發(fā)散（如猜想環(huán)節），時(shí)而收斂（如“探究一”，通過(guò)實(shí)驗和事實(shí)來(lái)得出結論），時(shí)而推理（如“探究二”，學(xué)生得出結論就是一種合情推理），學(xué)生的情緒始終是高漲的，處處閃爍著(zhù)理性思維的光芒，有效地促進(jìn)學(xué)生智力的發(fā)展。
本案例中，學(xué)生猜想是“煙”，就是生活經(jīng)驗的負遷移；猜想是氫氣，則緣于知識經(jīng)驗，學(xué)過(guò)的氣體就那么幾種，靈活點(diǎn)的學(xué)生再根據質(zhì)量守恒定律就更有把握了；能正確推理寫(xiě)出專(zhuān)業(yè)性很強的化學(xué)方程式，那更得具備扎實(shí)的基礎知識；“探究二”中結論的得出，更大程度上依賴(lài)于生活經(jīng)驗和已有的物理知識。
綜上所述，我們設計的科學(xué)探究教學(xué)必須建立在學(xué)生的已有知識和生活經(jīng)驗基礎之上，而不能是空中樓閣。這就需要教學(xué)過(guò)程中教師要融入自己的知識和智慧，對教材進(jìn)行個(gè)性化的解讀與深度挖掘，滲透了基礎知識、浸潤了科學(xué)方法、調動(dòng)了情感，教學(xué)的內在價(jià)值才能得到充分提升。教學(xué)過(guò)程中教師要充分挖掘實(shí)驗資源，改變實(shí)驗“照方抓藥”式的設計，多些反思和改造，提升實(shí)驗的功能，使學(xué)生在獲得知識豐富的同時(shí)，學(xué)習興趣、探究意識、思維能力、科學(xué)方法同時(shí)都得到了培養。
參考文獻
�。郏保葜腥A人民共和國教育部．全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標準［ｍ］．北京：人民教育出版社，２００１
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