姜方良

怎樣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究才是有效的?如何使科學(xué)探究活動(dòng)更有效呢?

1科學(xué)探究活動(dòng)有效性的內(nèi)涵

科學(xué)新課程追求的教學(xué)三維目標(biāo)，即知識(shí)和技能、過(guò)程和方法及情感態(tài)度和價(jià)值觀。是衡量探究活動(dòng)是否有效的重要依據(jù)。

1.1學(xué)生思維積極參與是核心

有效的探究活動(dòng)應(yīng)以學(xué)生的進(jìn)步和發(fā)展為宗旨，能充分激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究興趣和熱情，使學(xué)生主動(dòng)地參與活動(dòng)。如果所設(shè)置的探究?jī)?nèi)容脫離他們的現(xiàn)實(shí)世界，與學(xué)生的生活沒(méi)有聯(lián)系，并得不到相應(yīng)的材料資源的支持，就會(huì)使學(xué)生的活動(dòng)過(guò)多停留于表面上，缺乏思維的參與。所以讓學(xué)生的思維積極參與到科學(xué)探究活動(dòng)中去才是有效探究的核心。

1.2至少能實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)中的一個(gè)

科學(xué)探究活動(dòng)的過(guò)程是：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題、收集資料(實(shí)驗(yàn)操作)、分析資料(或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象數(shù)據(jù))、形成結(jié)論、交流討論、提出新問(wèn)題。作為學(xué)生探究活動(dòng)，可以是以上的全過(guò)程，也可以是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，只要能通過(guò)科學(xué)探究活動(dòng)掌握了一定的知識(shí)，或?qū)W會(huì)了某種科學(xué)的方法、技能或形成一種科學(xué)的態(tài)度和價(jià)值觀，能很好地達(dá)到其中一個(gè)目的，這樣的活動(dòng)就可成為一個(gè)有效的探究活動(dòng)。應(yīng)該改變通過(guò)探究將學(xué)生能否獲得正確結(jié)論作為有效的科學(xué)探究活動(dòng)判斷標(biāo)準(zhǔn)的觀念。

2提高科學(xué)探究活動(dòng)有效性的措施

2.1明確探究任務(wù)和目標(biāo)是有效科學(xué)探究活動(dòng)的前提

指明學(xué)生所要達(dá)到的目標(biāo)和所學(xué)的內(nèi)容，即教師要讓學(xué)生知道學(xué)到什么程度以及學(xué)什么，學(xué)生只有知道了自己學(xué)什么或?qū)W到什么程度。才會(huì)有意識(shí)地主動(dòng)參與。如在探究“燈泡的亮度跟電功率的關(guān)系”中。根據(jù)三維目標(biāo)應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生分析與處理數(shù)據(jù)的能力，所以實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)應(yīng)該側(cè)重于放在“分析資料(或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象數(shù)據(jù))”的環(huán)節(jié)上。所以教師在設(shè)計(jì)學(xué)生的探究活動(dòng)時(shí)，要盡可能地讓學(xué)生明確探究的任務(wù)和目標(biāo)。

2.2把握探究活動(dòng)的達(dá)成度是有效科學(xué)探究活動(dòng)的保證

“凡是學(xué)生能探索出來(lái)的決不能替代。凡是學(xué)生能夠獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的決不暗示?！边@是探究式教學(xué)引導(dǎo)的基本原則。要讓學(xué)生經(jīng)歷探索過(guò)程，既要允許學(xué)生成功，也要允許學(xué)生失敗，失敗也是一種對(duì)學(xué)生的磨練。但是反復(fù)多次的失敗會(huì)使學(xué)生失去信心，相反如果輕易地探究就能得出結(jié)論，就會(huì)誘發(fā)學(xué)生的輕浮急躁態(tài)度滋生，因此教師要掌握學(xué)生探究活動(dòng)的達(dá)成度。

2.2.1設(shè)計(jì)好探究活動(dòng)情景的障礙

探究源自問(wèn)題，而問(wèn)題又離不開(kāi)情境。所以問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)非常重要，需有適度障礙性。適度的障礙性指問(wèn)題情境中蘊(yùn)含的問(wèn)題要具有一定的難度和坡度，其難易度要適合大部分學(xué)生的實(shí)際水平。能造成學(xué)生的認(rèn)知上的沖突，確保大部分學(xué)生在探究活動(dòng)中處于思維的活躍狀態(tài)，以激發(fā)學(xué)生探究的欲望。因此創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題要基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)又高于學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，把問(wèn)題難度設(shè)在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。比如中和反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，先提出問(wèn)題：“酸和堿之間會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)?”再出示鹽酸和氫氧化鈉溶液，提問(wèn)：“它們分別呈什么顏色?是什么類(lèi)別物質(zhì)的溶液?”這兩問(wèn)學(xué)生都能準(zhǔn)確回答。再問(wèn)：“你知道它們之間能否反應(yīng)?”對(duì)此，學(xué)生不能準(zhǔn)確解答。為解決問(wèn)題，較好的辦法就是實(shí)驗(yàn)。取樣后將兩種溶液混合，學(xué)生觀察到無(wú)明顯現(xiàn)象。追問(wèn)：“它們混合后無(wú)明顯現(xiàn)象，是否說(shuō)明它們沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?”并引導(dǎo)學(xué)生思考：“有沒(méi)有什么方法來(lái)判斷稀鹽酸和氫氧化鈉溶液是否發(fā)生了反應(yīng)?如有，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案?！泵鎸?duì)這個(gè)障礙學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)有知識(shí)已不能做出解釋?zhuān)痛偈顾麄儗W(xué)習(xí)新知識(shí)來(lái)解釋這一現(xiàn)象，也使得探究活動(dòng)更具吸引力。

2.2.2搭設(shè)好解決問(wèn)題的“腳手架”

搭設(shè)“腳手架”理論是根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。強(qiáng)調(diào)舊知識(shí)的基礎(chǔ)作用，較好的讓學(xué)生利用已有知識(shí)進(jìn)行遷移。使大多數(shù)學(xué)生能較好地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，教師要幫助學(xué)生回憶已有知識(shí)，指導(dǎo)他們正確使用學(xué)習(xí)方法或提出思考問(wèn)題，并在提供思維的材料和方法上給予幫助。做好鋪墊，讓學(xué)生在新舊知識(shí)的連接點(diǎn)處嘗試解答新知識(shí)。①喚醒學(xué)生已有知識(shí)。課堂上教師可以通過(guò)適當(dāng)?shù)奶釂?wèn)，喚醒學(xué)生對(duì)這方面的已有知識(shí)。比如“這種物質(zhì)你已經(jīng)知道什么。你還想知道些什么?類(lèi)似實(shí)驗(yàn)?zāi)銈円郧白鲞^(guò)，現(xiàn)在能模仿設(shè)計(jì)嗎?”②提供輔助工具，體驗(yàn)方法科學(xué)化。如在“氫氣還原氧化銅”實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)按照先通入氫氣，排除裝置內(nèi)的空氣后，再加熱氧化銅的步驟。我向?qū)W生解釋如果先后順序顛倒，在加熱混有一定比例空氣的氫氣時(shí)，可能會(huì)發(fā)生爆炸!可是學(xué)生半信半疑。此時(shí)，不管讓學(xué)生動(dòng)手探究還是教師演示實(shí)驗(yàn)顯然都是危險(xiǎn)的、不恰當(dāng)?shù)摹Ｓ谑?，采用Flash動(dòng)畫(huà)模擬手段讓學(xué)生探究，引導(dǎo)學(xué)生思考：如果先加熱裝有氧化銅粉末的硬質(zhì)試管，再通入氫氣，結(jié)果會(huì)怎樣呢?隨著一道刺眼的火光和刺耳的玻璃破碎聲。同學(xué)們看到了整套裝置爆炸的現(xiàn)象。雖然只是個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，但它對(duì)學(xué)生的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)的沖擊作用是教師的多次講述無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于可燃性氣體的加熱或點(diǎn)燃，一定要保證純度這一重要的安全實(shí)驗(yàn)操作，每個(gè)學(xué)生都牢牢記住了。借助多媒體模擬實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生化解了抽象辯證思維的障礙。降低了學(xué)習(xí)難度。搭設(shè)腳手架就是教師為學(xué)生的有效探究活動(dòng)設(shè)計(jì)操作方案，為他們適度地指明學(xué)習(xí)方法和策略。以給學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)資源，拓寬學(xué)生的探究空間。

2.3開(kāi)發(fā)整合課程資源為有效科學(xué)探究活動(dòng)創(chuàng)造了可能

2.3.1課程整合使驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)更多地蘊(yùn)合探究性

探究性實(shí)驗(yàn)具有開(kāi)放性、靈活性的特點(diǎn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生獲得基本技能、基礎(chǔ)知識(shí)方面作用不可忽視。從驗(yàn)證到探究，再?gòu)奶骄康津?yàn)證是一個(gè)往復(fù)螺旋式上升的過(guò)程。探究的過(guò)程離不開(kāi)驗(yàn)證，驗(yàn)證的過(guò)程同樣也可以隱含著探究。如在演示稀鹽酸或白醋等和指示劑進(jìn)行混合的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)。如果教師先設(shè)疑：水能否使紫色石蕊試液變紅色?氯化鈉溶液是否也能使紫色石蕊試液變紅色?氯化氫氣體能使紫色石蕊試液變紅色嗎?然后，讓學(xué)生分析、設(shè)計(jì)探索問(wèn)題的方案。在學(xué)生探索上述問(wèn)題的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行酸和紫色石蕊試液混合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很容易找出酸溶液中實(shí)際對(duì)紫色石蕊試液起作用的成分，最后得出了所有的酸都有這種性質(zhì)的結(jié)論。整個(gè)過(guò)程學(xué)生都處于探索的狀態(tài)，活躍了學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的求知欲，點(diǎn)燃學(xué)生創(chuàng)新精神的火花。

2.3.2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)提高科學(xué)探究活動(dòng)的有效性

對(duì)于一些課本實(shí)驗(yàn)，遇到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或操作復(fù)雜時(shí)，教師應(yīng)善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)課本實(shí)驗(yàn)的不足。啟發(fā)學(xué)生大膽設(shè)想、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。如：探究電熱跟哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，課本中實(shí)驗(yàn)是將兩根電阻值不同的電阻絲串聯(lián)起來(lái)，然后再將這兩根電阻絲放人到兩只裝有煤油的燒瓶中，使之對(duì)煤油加熱，比較玻璃管內(nèi)煤油升高的情況。從而得出與電熱有關(guān)的因素。這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的主要問(wèn)題在于操作復(fù)雜、浪費(fèi)電能，由于燒瓶的散熱面積比較大且里面的煤油比較多，故要看到比較明顯的現(xiàn)象，需要較長(zhǎng)的時(shí)間。為此，啟發(fā)學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，先用兩根材料相同、橫截面積相同但長(zhǎng)度不同的漆包線分別纏在兩根溫度計(jì)的玻璃泡上，然后將兩根溫度計(jì)串聯(lián)起來(lái)，再接入到電路中，利用電阻絲所產(chǎn)生的熱量直接對(duì)玻璃泡加熱。這樣，實(shí)驗(yàn)器材變得簡(jiǎn)單，操作起來(lái)更方便，所需時(shí)間更短，而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，更利于學(xué)生探究活動(dòng)。雖然學(xué)生的設(shè)計(jì)還不夠完善，但體現(xiàn)了學(xué)生勇于探索，敢于創(chuàng)新的精神。

2.4實(shí)行發(fā)展性評(píng)價(jià)是有效科學(xué)探究活動(dòng)的助推器

新課程評(píng)價(jià)改革的核心是突出評(píng)價(jià)的發(fā)展性功能，考慮學(xué)生的過(guò)去，重視學(xué)生的現(xiàn)在，更著眼于學(xué)生的未來(lái)。所以，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的潛能，發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng)，了解學(xué)生發(fā)展中的需求，幫助學(xué)生去反思、體驗(yàn)自己的“實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程”顯得十分必要。比如“化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒的研究”探究活動(dòng)結(jié)束后，可以讓學(xué)生反思進(jìn)行自我評(píng)價(jià)：“你是怎樣進(jìn)行探究的?在這個(gè)探究活動(dòng)中，你認(rèn)為自己的活動(dòng)有哪些方面表現(xiàn)得不錯(cuò)?哪些方面有待改進(jìn)?還有什么疑惑?……”這樣讓學(xué)生用較多的時(shí)間自己總結(jié)探究活動(dòng)，讓學(xué)生正視整個(gè)研究活動(dòng)，一方面凸現(xiàn)了所經(jīng)歷的各個(gè)過(guò)程步驟，形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)，總結(jié)學(xué)習(xí)方法，有利于學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。另一方面，培養(yǎng)了自我調(diào)控的意識(shí)和能力，豐富學(xué)生的體驗(yàn)。增強(qiáng)了學(xué)生的主體意識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

要實(shí)現(xiàn)有效的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)就要根據(jù)當(dāng)前學(xué)生的特點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)觀念、教學(xué)方法進(jìn)行改革創(chuàng)新。將學(xué)習(xí)的重心從過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承與積累向知識(shí)的探究過(guò)程進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從學(xué)生的被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)獲取知識(shí)轉(zhuǎn)化。