徐冰

【內(nèi)容摘要】培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力不但是促進學(xué)生認知發(fā)展的重要途徑，而且是教會學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)的方法之一。本文結(jié)合初中科學(xué)教學(xué)的實踐，探討了培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力的問題。

【關(guān)鍵詞】實驗教學(xué) 探究能力 培養(yǎng)策略

學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力是科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)的精華，因此要求初中實驗教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生探究能力，進而提高實驗教學(xué)的實效性。

一、有效創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)探究興趣

實驗探究的重心或出發(fā)點在于學(xué)生方面，即探究的第一步是學(xué)生能提出要探究的問題。要讓學(xué)生提出一個有興趣的問題，那教師必須創(chuàng)設(shè)一種能激發(fā)學(xué)生探究興趣的問題情境。如在教學(xué)“平面鏡成像特點”一節(jié)時，先把大平面鏡掛在黑板上，讓學(xué)生觀看其他同學(xué)，再把平面鏡拿到學(xué)生面前觀察，改變物距后對比有什么不同現(xiàn)象？學(xué)生看到不同的兩種現(xiàn)象，非常驚訝，大大激發(fā)了興趣（其實學(xué)生在日常生活中經(jīng)常看，只是沒有留心，課堂上這樣強烈的對比，現(xiàn)象非常明顯，才引起學(xué)生高度關(guān)注）。隨之產(chǎn)生各種疑問，形成探究問題的心理愿望。又如探究“影響摩擦力大小的因互”時做“筷子提米”實驗和“拉不開的兩書”（兩本交錯相疊的兩本書或雜志很難拉開）；探究“鹽酸的性質(zhì)”時做一個“雞蛋跳舞”的實驗；探究“大氣壓強”時做“瓶吞雞蛋”實驗，問學(xué)生：“雞蛋不是比瓶口大嗎？為什么會掉進瓶中呢”等等。這些驚奇的實驗，使學(xué)生的注意力高度集中，大大的激發(fā)了學(xué)生探究科學(xué)的興趣，此時學(xué)生進入學(xué)習(xí)的最佳狀態(tài)，真正激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

二、選擇合適內(nèi)容，設(shè)計探究活動

在實驗探究活動中，如何選擇恰當?shù)摹⒂行У奶骄績?nèi)容進行教學(xué)設(shè)計，是提高探究活動有效性的關(guān)鍵。如在探究“氣體的壓強與流速關(guān)系”時（八年級上第二章第3節(jié)），教師給學(xué)生做了上個“吹不走的乒乓球”實驗：左手拿著漏斗，右手把乒乓球放進漏斗的口中，然后將漏斗稍稍傾斜，對著漏斗的小口開始吹氣，可那乒乓球卻并沒有從漏斗中出來。這個實驗比教材中的吹紙條的實驗現(xiàn)象明顯得多了，學(xué)生的注意力緊緊地被吸引過來，而且激起了學(xué)生探尋究竟的極大興趣。因此，教師應(yīng)從多角度，多渠道來整合探究學(xué)習(xí)的材料，包括創(chuàng)造性的使用教材，積極的開發(fā)和利用生產(chǎn)、生活、社會中的科學(xué)教育資源等，并能根據(jù)科學(xué)學(xué)科特點和學(xué)生實際，設(shè)計和實施最有價值的科學(xué) ——即具有基礎(chǔ)性、發(fā)展性、現(xiàn)實性的科學(xué)訓(xùn)，有目的地進行科學(xué)問題的探究。

三、精心組織實驗，提高探究實效

1.充分做好實驗前的準備

首先，合理選擇實驗器材?？茖W(xué)實驗中實驗儀器的選擇會直接影響實驗的效果。實驗器材選擇不當，會造成實驗效果不明顯甚至無效果，實驗的有效性更無法體現(xiàn)。所以，教師在實驗前應(yīng)充分考慮到實驗器材對實驗有效性的影響。如做水沸騰實驗時，按教科書上的實驗器材，用酒精燈加熱燒杯，水沸騰的現(xiàn)象并不明顯，和書中描述的液體內(nèi)部和表面發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象有一定的距離。如果以這樣的現(xiàn)象來搪塞學(xué)生，不僅難以達到教學(xué)目的，且學(xué)生的實驗心理無法得到滿足。所以在實驗前應(yīng)選擇好器材，以免出現(xiàn)實驗效果不明顯，乃至實驗失敗的情況。

其次，做好實驗儀器的檢查工作。實驗前還應(yīng)當對實驗儀器進行徹底檢查，以免實驗時出現(xiàn)問題。如在測量小燈泡功率實驗前，一定要檢查小燈泡、開關(guān)、電池等儀器是否正常。因為有些實驗儀器極易損壞，實驗時出現(xiàn)問題，會使實驗失去連續(xù)性，影響實驗進度，更談不上實驗的有效性。

第三，合理組建實驗小組。一個班級里學(xué)生成績迥異，動手操作能力各有差別。所以在實驗前應(yīng)充分做好學(xué)生實驗的分組工作。合理搭配，保證人人有事做，時時有事做，共同達到實驗的目的。合作、高效、愉快才是我們實驗的目的。

最后，合理安排實驗探究的時間。實驗探究活動不是簡單的觀察實驗活動，也不是單純?yōu)榱说贸瞿骋粋€結(jié)論而進行的，教師要通過有效的手段來調(diào)控時間，為學(xué)生的實驗探究提供充足的自主活動時間。沒有充足的時間，學(xué)生的實驗探究就會流于形式，在實驗探究的過程中，教師必須把學(xué)生在探究過程中需要動腦的地方所花的時間考慮進去，才能提高科學(xué)探究的有效性，通過實踐我們覺得以中等稍偏下學(xué)生的認識水平為參照，精心預(yù)估學(xué)生探究所需的時間比較合理。從知識的生成角度看，在實驗探究中要體現(xiàn)知識發(fā)展的階段性，符合學(xué)生的認識規(guī)律，要延長知識的發(fā)生和發(fā)展的過程，讓學(xué)生充分經(jīng)歷“非正式定義”的過程，教學(xué)中應(yīng)致力“多樣化”、“合理化”以使得學(xué)生對知識的真正自主建構(gòu)和個性化發(fā)展成為可能。

2.鼓勵猜想假設(shè)，培養(yǎng)探究能力

猜想與假設(shè)是探究式教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生猜想與假設(shè)的能力的水平高低直接影響科學(xué)探究能力的水平，在科學(xué)探究中，既要敢于大膽假設(shè)，又要嚴于小心求證。除了根據(jù)日常生活經(jīng)驗鼓勵學(xué)生進行猜想與假設(shè)和運用類比聯(lián)想進行假設(shè)外，還可以指導(dǎo)學(xué)生運用以下二種方法進行大膽猜想：

（1）根據(jù)前認知進行猜想與假設(shè)。我們把學(xué)生已知的知識可稱為前認知，學(xué)生的認知水平就是在前認知的基礎(chǔ)上不斷地擴展構(gòu)建，形成新的認知，因此前認知對學(xué)生在探究問題時的影響是很大的。通過已知的知識來對新問題進行猜想與假設(shè)也是科學(xué)探究教學(xué)中常用的一種策略，這既是對已學(xué)知識的鞏固與歸納，又對新知識的探究奠定一定的基礎(chǔ)。例如探究“電流與電壓、電阻之間關(guān)系”的實驗教學(xué)時，可以采取以下流程：復(fù)習(xí)有關(guān)電學(xué)中三大常見物理量：電流、電壓和電阻。然后提出問題：電流與電壓、電阻三者之間有關(guān)系嗎？如果有，應(yīng)有怎樣的關(guān)系？提出問題后，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，電壓使電路中形成電流，且電源電壓越大時，電路中的燈泡會越亮；電阻是導(dǎo)體對電流的阻礙作用。由此提出猜想與假設(shè)：電流可能與電壓成正比，與電阻成反比。

（2）根據(jù)直覺思維進行猜想與假設(shè)。直覺思維是未經(jīng)逐步分析就迅速對問題答案做出合理的猜測、設(shè)想或突然領(lǐng)悟的思維。它往往會形成智慧的火花，迸發(fā)出創(chuàng)造的靈感。在探究教學(xué)中充分利用學(xué)生的經(jīng)驗和直覺讓學(xué)生猜想是培養(yǎng)學(xué)生猜想能力的有效手段。例如在探究牛頓第一定律的實驗教學(xué)中，師生一起做斜面實驗，看到三種表面上的不同情況：斜面越光滑，小車運動的就越遠。學(xué)生憑直覺感覺到：若斜面非常光滑，則小車就會運動的非常遠。從而提出猜想：運動物體不受外力的情況下，就會永遠運動下去。

在科學(xué)探究教學(xué)中，由于學(xué)生認知發(fā)展水平、經(jīng)驗知識背景等的差異，即使是面對同一個問題，也會提出各種不同的猜想與假設(shè)。有合乎邏輯的，有異想天開的，但都充分表達了學(xué)生獨立思考的結(jié)果。我們必須對學(xué)生的假設(shè)給予尊重，因為教師不能替代學(xué)生思考，不能簡單地從自己的角度去限制學(xué)生思維的廣度與深度。對這些不同的猜想與假設(shè)，教師要逐步引導(dǎo)學(xué)生把不合理的假設(shè)修正為合理的假設(shè)，千萬不可把自己預(yù)定好的假設(shè)或部分優(yōu)秀學(xué)生的假設(shè)勉強地當作全班學(xué)生的共同假設(shè)。教師要尊重學(xué)生的個人意愿，逐步引導(dǎo)他們，防止出現(xiàn)以教師為中心提出假設(shè)。

3.巧借錯誤資源，激活創(chuàng)新思維

有人說“創(chuàng)新就是捏一個你，捏一個我，合在一起打碎再捏一個你，再捏一個我。”確實一節(jié)真實有效的實驗教學(xué)課，學(xué)生不可能不出現(xiàn)錯誤，就是因為有了這樣或那樣的錯誤，才會使我們的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)更精彩，實驗過程更真實。學(xué)生是活動的主體，而學(xué)生犯錯的過程就是一種嘗試和創(chuàng)新的過程。教師只有具備“主動應(yīng)對”的新理念，變學(xué)習(xí)錯誤為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的契機，才會看到錯誤背后的價值，讓錯誤以特有的亮色展現(xiàn)課堂。例如在一次實驗探究中，筆者提出了這樣一個問題：“如何檢驗CO2氣體”，學(xué)生紛紛回答：“通入澄清石灰水”，突然有個學(xué)生說：“通入氫氧化鈉溶液中”，同學(xué)們哄堂大笑，結(jié)果老師鼓勵那個學(xué)生繼續(xù)講下去，生：“然后再加入氯化鋇溶液觀察有無沉淀就可以了”，這時其他同學(xué)也紛紛表示可以用，只是相對而言，稍微麻煩了點。師：“這位同學(xué)方法雖然還是常用的那種簡單，但他給了我們提供了一種新的思路，使我們獲得了新方法，感謝他，也要學(xué)習(xí)他那種樂于思考的精神?！彼自捳f“失敗是成功之母，錯誤是正確的先導(dǎo)，是通向成功的階梯，是創(chuàng)新火花的閃現(xiàn)?！笨茖W(xué)學(xué)習(xí)的過程就是一個再創(chuàng)造的過程，對待錯誤，教師應(yīng)留給學(xué)生足夠的時間去闡述自己的觀點，進而去順應(yīng)學(xué)生的思維，去挖掘錯誤背后的創(chuàng)新因素，小心呵護學(xué)生的創(chuàng)新，適時、適度地給予點撥和鼓勵，能幫助學(xué)生突破眼前的新境界，讓學(xué)生體驗思維價值，享受到思維快樂，使其茁壯成長，為課堂教學(xué)增添生命的活力。

4.注重分析認證，適時引導(dǎo)講解

教師要組織學(xué)生對實驗的結(jié)果進行分析認證，并適時進行引導(dǎo)和點撥，幫助學(xué)生對探究問題的結(jié)論形成清晰的認識，加深對知識的理解，使學(xué)生從感性認識上升到理性認識，同時培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力。楊振寧說過：“我在中國學(xué)的方法是演繹法，我發(fā)現(xiàn)這完全不是費米、泰勒等人的研究方法，他們是從實際實驗的結(jié)果中歸納出原理的，是歸納法。我很幸運這兩種研究方法的好處都吸收了，這對我的研究工作有很大的影響?！笨茖W(xué)實驗探究中“分析與認證”環(huán)節(jié)要求學(xué)生要具備較強的歸納能力，但初中生的分析歸納能力并不成熟。因此，教師要給予適當?shù)囊龑?dǎo)和點撥，甚至講解，以逐步提升學(xué)生的這方面能力，使課堂實驗探究更為有效。例如在“探究凸透鏡成像規(guī)律”（七年級下第一章第6節(jié)）的活動中，從學(xué)生中征集到下表所示的實驗數(shù)據(jù)后，要讓初一的學(xué)生獨立總結(jié)出全部的規(guī)律是非常困難的，或者說是不可能的，因此，教師必須用問題引導(dǎo)或詳細講解，來幫助學(xué)生得出結(jié)論。

教師要引導(dǎo)學(xué)生思考的問題有：（1）物體通過凸透鏡成實像要具備什么條件？（2）物體通過凸透鏡成放大實像的條件又是什么？（3）物體通過凸透鏡成縮小實像的條件是什么？（4）物體通過凸透鏡成虛像的條件是什么？（5）物體通過凸透鏡兩成像的條件如何？（6）兩次成像時，物距與像距有什么關(guān)系？（7）當凸透鏡成實像時，隨物距的減小，像距是怎樣變化的？（8）像距和焦距之間有什么關(guān)系？教師還要提醒學(xué)生進一步探究的問題有：（1）若凸透鏡的上半部被擋信，所成的實像有什么變化？（2）當物體垂直主軸向上運動時，所成實像如何運動？教師要講解總結(jié)的內(nèi)容有：①一倍焦距分虛實，二倍焦距分大??；②成實像時物近像遠像變大；③成虛像時，物近像近像變小。

四、及時反思總結(jié)，提升探究能力

每次實驗后教師組織學(xué)生即時進行總結(jié)交流是非常必要的。首先，它能使學(xué)生對實驗過程進行整理，明確實驗?zāi)康?，分析實驗過程，并推導(dǎo)出實驗結(jié)論。其次，它能使學(xué)生間接獲得實驗經(jīng)驗。在交流時讓學(xué)生注意其他學(xué)生或者實驗小組是如何進行實驗，如何獲得結(jié)果的。通過相互比較，尋找與分析原因。若是用不同的材料開展實驗，或者是進行不同的實驗項目，更應(yīng)相互學(xué)習(xí)和借鑒別人的間接經(jīng)驗，不斷提高自己的知識與能力。最后，它還能鍛煉學(xué)生的表達能力。因此，教師應(yīng)當和學(xué)生一起回顧總結(jié)本次實驗成功與否、原因、存在問題、是否發(fā)到預(yù)期目的等。只有不斷總結(jié)思考，才能使理論和實際操作完美的結(jié)合。實驗總結(jié)也是一個自我反思的過程，為以后再次遇到類似問題而順利解決提前準備。教師在總結(jié)時應(yīng)適時給學(xué)生一定的肯定和建議，并給學(xué)生留有思考問題的空間。尤其是學(xué)生在實驗中遇到困難的時候，不要急于幫助學(xué)生解決問題，應(yīng)由學(xué)生自己去思考問題的答案。做到實驗后有總結(jié)，總結(jié)后有反思，反思后有提高。

總之，適時適度地發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用就意味著學(xué)生的主體作用也能夠充分得到落實，不僅對提高課堂效率帶來了實效，而且還使學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)得以減輕，也給學(xué)生發(fā)展帶來了一個全新的空間。教師在指導(dǎo)學(xué)生探究實驗，體驗實驗探究的過程中，落實課程標準的實驗教學(xué)目標，達到全面培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力，合作學(xué)習(xí)的能力，探索學(xué)習(xí)的能力，以及動手實踐的能力的要求，使得到全面的發(fā)展。

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（作者單位：浙江臺州市椒江區(qū)洪家二中）