培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力摭談

徐冰

【內(nèi)容摘要】培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力不但是促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的重要途徑，而且是教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的方法之一。本文結(jié)合初中科學(xué)教學(xué)的實(shí)踐，探討了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)教學(xué) 探究能力 培養(yǎng)策略

學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生探究能力，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性。

一、有效創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)探究興趣

實(shí)驗(yàn)探究的重心或出發(fā)點(diǎn)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(wèn)題。要讓學(xué)生提出一個(gè)有興趣的問(wèn)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(wèn)題情境。如在教學(xué)“平面鏡成像特點(diǎn)”一節(jié)時(shí)，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(duì)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(shí)學(xué)生在日常生活中經(jīng)常看，只是沒(méi)有留心，課堂上這樣強(qiáng)烈的對(duì)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(wèn)，形成探究問(wèn)題的心理愿望。又如探究“影響摩擦力大小的因互”時(shí)做“筷子提米”實(shí)驗(yàn)和“拉不開(kāi)的兩書”（兩本交錯(cuò)相疊的兩本書或雜志很難拉開(kāi)）；探究“鹽酸的性質(zhì)”時(shí)做一個(gè)“雞蛋跳舞”的實(shí)驗(yàn)；探究“大氣壓強(qiáng)”時(shí)做“瓶吞雞蛋”實(shí)驗(yàn)，問(wèn)學(xué)生：“雞蛋不是比瓶口大嗎？為什么會(huì)掉進(jìn)瓶中呢”等等。這些驚奇的實(shí)驗(yàn)，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(shí)學(xué)生進(jìn)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(jì)探究活動(dòng)

在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，如何選擇恰當(dāng)?shù)?、有效的探究?jī)?nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，是提高探究活動(dòng)有效性的關(guān)鍵。如在探究“氣體的壓強(qiáng)與流速關(guān)系”時(shí)（八年級(jí)上第二章第3節(jié)），教師給學(xué)生做了上個(gè)“吹不走的乒乓球”實(shí)驗(yàn)：左手拿著漏斗，右手把乒乓球放進(jìn)漏斗的口中，然后將漏斗稍稍傾斜，對(duì)著漏斗的小口開(kāi)始吹氣，可那乒乓球卻并沒(méi)有從漏斗中出來(lái)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)比教材中的吹紙條的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯得多了，學(xué)生的注意力緊緊地被吸引過(guò)來(lái)，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(lái)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(kāi)發(fā)和利用生產(chǎn)、生活、社會(huì)中的科學(xué)教育資源等，并能根據(jù)科學(xué)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際，設(shè)計(jì)和實(shí)施最有價(jià)值的科學(xué) ——即具有基礎(chǔ)性、發(fā)展性、現(xiàn)實(shí)性的科學(xué)訓(xùn)，有目的地進(jìn)行科學(xué)問(wèn)題的探究。

三、精心組織實(shí)驗(yàn)，提高探究實(shí)效

1.充分做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

首先，合理選擇實(shí)驗(yàn)器材?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)儀器的選擇會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)的效果。實(shí)驗(yàn)器材選擇不當(dāng)，會(huì)造成實(shí)驗(yàn)效果不明顯甚至無(wú)效果，實(shí)驗(yàn)的有效性更無(wú)法體現(xiàn)。所以，教師在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)充分考慮到實(shí)驗(yàn)器材對(duì)實(shí)驗(yàn)有效性的影響。如做水沸騰實(shí)驗(yàn)時(shí)，按教科書上的實(shí)驗(yàn)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(lái)搪塞學(xué)生，不僅難以達(dá)到教學(xué)目的，且學(xué)生的實(shí)驗(yàn)心理無(wú)法得到滿足。所以在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)選擇好器材，以免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果不明顯，乃至實(shí)驗(yàn)失敗的情況。

其次，做好實(shí)驗(yàn)儀器的檢查工作。實(shí)驗(yàn)前還應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行徹底檢查，以免實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。如在測(cè)量小燈泡功率實(shí)驗(yàn)前，一定要檢查小燈泡、開(kāi)關(guān)、電池等儀器是否正常。因?yàn)橛行?shí)驗(yàn)儀器極易損壞，實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)使實(shí)驗(yàn)失去連續(xù)性，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，更談不上實(shí)驗(yàn)的有效性。

第三，合理組建實(shí)驗(yàn)小組。一個(gè)班級(jí)里學(xué)生成績(jī)迥異，動(dòng)手操作能力各有差別。所以在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)充分做好學(xué)生實(shí)驗(yàn)的分組工作。合理搭配，保證人人有事做，時(shí)時(shí)有事做，共同達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。合作、高效、愉快才是我們實(shí)驗(yàn)的目的。

最后，合理安排實(shí)驗(yàn)探究的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)不是簡(jiǎn)單的觀察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，也不是單純?yōu)榱说贸瞿骋粋€(gè)結(jié)論而進(jìn)行的，教師要通過(guò)有效的手段來(lái)調(diào)控時(shí)間，為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究提供充足的自主活動(dòng)時(shí)間。沒(méi)有充足的時(shí)間，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究就會(huì)流于形式，在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，教師必須把學(xué)生在探究過(guò)程中需要?jiǎng)幽X的地方所花的時(shí)間考慮進(jìn)去，才能提高科學(xué)探究的有效性，通過(guò)實(shí)踐我們覺(jué)得以中等稍偏下學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平為參照，精心預(yù)估學(xué)生探究所需的時(shí)間比較合理。從知識(shí)的生成角度看，在實(shí)驗(yàn)探究中要體現(xiàn)知識(shí)發(fā)展的階段性，符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，要延長(zhǎng)知識(shí)的發(fā)生和發(fā)展的過(guò)程，讓學(xué)生充分經(jīng)歷“非正式定義”的過(guò)程，教學(xué)中應(yīng)致力“多樣化”、“合理化”以使得學(xué)生對(duì)知識(shí)的真正自主建構(gòu)和個(gè)性化發(fā)展成為可能。

2.鼓勵(lì)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(yán)于小心求證。除了根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)和運(yùn)用類比聯(lián)想進(jìn)行假設(shè)外，還可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用以下二種方法進(jìn)行大膽猜想：

（1）根據(jù)前認(rèn)知進(jìn)行猜想與假設(shè)。我們把學(xué)生已知的知識(shí)可稱為前認(rèn)知，學(xué)生的認(rèn)知水平就是在前認(rèn)知的基礎(chǔ)上不斷地?cái)U(kuò)展構(gòu)建，形成新的認(rèn)知，因此前認(rèn)知對(duì)學(xué)生在探究問(wèn)題時(shí)的影響是很大的。通過(guò)已知的知識(shí)來(lái)對(duì)新問(wèn)題進(jìn)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(duì)已學(xué)知識(shí)的鞏固與歸納，又對(duì)新知識(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可以采取以下流程：復(fù)習(xí)有關(guān)電學(xué)中三大常見(jiàn)物理量：電流、電壓和電阻。然后提出問(wèn)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(wèn)題后，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，電壓使電路中形成電流，且電源電壓越大時(shí)，電路中的燈泡會(huì)越亮；電阻是導(dǎo)體對(duì)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(jué)思維進(jìn)行猜想與假設(shè)。直覺(jué)思維是未經(jīng)逐步分析就迅速對(duì)問(wèn)題答案做出合理的猜測(cè)、設(shè)想或突然領(lǐng)悟的思維。它往往會(huì)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(yàn)和直覺(jué)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中，師生一起做斜面實(shí)驗(yàn)，看到三種表面上的不同情況：斜面越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的就越遠(yuǎn)。學(xué)生憑直覺(jué)感覺(jué)到：若斜面非常光滑，則小車就會(huì)運(yùn)動(dòng)的非常遠(yuǎn)。從而提出猜想：運(yùn)動(dòng)物體不受外力的情況下，就會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。

在科學(xué)探究教學(xué)中，由于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)背景等的差異，即使是面對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，也會(huì)提出各種不同的猜想與假設(shè)。有合乎邏輯的，有異想天開(kāi)的，但都充分表達(dá)了學(xué)生獨(dú)立思考的結(jié)果。我們必須對(duì)學(xué)生的假設(shè)給予尊重，因?yàn)榻處煵荒芴娲鷮W(xué)生思考，不能簡(jiǎn)單地從自己的角度去限制學(xué)生思維的廣度與深度。對(duì)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(wàn)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(qiáng)地當(dāng)作全班學(xué)生的共同假設(shè)。教師要尊重學(xué)生的個(gè)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(cuò)誤資源，激活創(chuàng)新思維

有人說(shuō)“創(chuàng)新就是捏一個(gè)你，捏一個(gè)我，合在一起打碎再捏一個(gè)你，再捏一個(gè)我。”確實(shí)一節(jié)真實(shí)有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課，學(xué)生不可能不出現(xiàn)錯(cuò)誤，就是因?yàn)橛辛诉@樣或那樣的錯(cuò)誤，才會(huì)使我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)更精彩，實(shí)驗(yàn)過(guò)程更真實(shí)。學(xué)生是活動(dòng)的主體，而學(xué)生犯錯(cuò)的過(guò)程就是一種嘗試和創(chuàng)新的過(guò)程。教師只有具備“主動(dòng)應(yīng)對(duì)”的新理念，變學(xué)習(xí)錯(cuò)誤為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的契機(jī)，才會(huì)看到錯(cuò)誤背后的價(jià)值，讓錯(cuò)誤以特有的亮色展現(xiàn)課堂。例如在一次實(shí)驗(yàn)探究中，筆者提出了這樣一個(gè)問(wèn)題：“如何檢驗(yàn)CO2氣體”，學(xué)生紛紛回答：“通入澄清石灰水”，突然有個(gè)學(xué)生說(shuō)：“通入氫氧化鈉溶液中”，同學(xué)們哄堂大笑，結(jié)果老師鼓勵(lì)那個(gè)學(xué)生繼續(xù)講下去，生：“然后再加入氯化鋇溶液觀察有無(wú)沉淀就可以了”，這時(shí)其他同學(xué)也紛紛表示可以用，只是相對(duì)而言，稍微麻煩了點(diǎn)。師：“這位同學(xué)方法雖然還是常用的那種簡(jiǎn)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(lè)于思考的精神?！彼自捳f(shuō)“失敗是成功之母，錯(cuò)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(guò)程就是一個(gè)再創(chuàng)造的過(guò)程，對(duì)待錯(cuò)誤，教師應(yīng)留給學(xué)生足夠的時(shí)間去闡述自己的觀點(diǎn)，進(jìn)而去順應(yīng)學(xué)生的思維，去挖掘錯(cuò)誤背后的創(chuàng)新因素，小心呵護(hù)學(xué)生的創(chuàng)新，適時(shí)、適度地給予點(diǎn)撥和鼓勵(lì)，能幫助學(xué)生突破眼前的新境界，讓學(xué)生體驗(yàn)思維價(jià)值，享受到思維快樂(lè)，使其茁壯成長(zhǎng)，為課堂教學(xué)增添生命的活力。

4.注重分析認(rèn)證，適時(shí)引導(dǎo)講解

教師要組織學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析認(rèn)證，并適時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)和點(diǎn)撥，幫助學(xué)生對(duì)探究問(wèn)題的結(jié)論形成清晰的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解，使學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力。楊振寧說(shuō)過(guò)：“我在中國(guó)學(xué)的方法是演繹法，我發(fā)現(xiàn)這完全不是費(fèi)米、泰勒等人的研究方法，他們是從實(shí)際實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中歸納出原理的，是歸納法。我很幸運(yùn)這兩種研究方法的好處都吸收了，這對(duì)我的研究工作有很大的影響?！笨茖W(xué)實(shí)驗(yàn)探究中“分析與認(rèn)證”環(huán)節(jié)要求學(xué)生要具備較強(qiáng)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(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和點(diǎn)撥，甚至講解，以逐步提升學(xué)生的這方面能力，使課堂實(shí)驗(yàn)探究更為有效。例如在“探究凸透鏡成像規(guī)律”（七年級(jí)下第一章第6節(jié)）的活動(dòng)中，從學(xué)生中征集到下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，要讓初一的學(xué)生獨(dú)立總結(jié)出全部的規(guī)律是非常困難的，或者說(shuō)是不可能的，因此，教師必須用問(wèn)題引導(dǎo)或詳細(xì)講解，來(lái)幫助學(xué)生得出結(jié)論。

教師要引導(dǎo)學(xué)生思考的問(wèn)題有：（1）物體通過(guò)凸透鏡成實(shí)像要具備什么條件？（2）物體通過(guò)凸透鏡成放大實(shí)像的條件又是什么？（3）物體通過(guò)凸透鏡成縮小實(shí)像的條件是什么？（4）物體通過(guò)凸透鏡成虛像的條件是什么？（5）物體通過(guò)凸透鏡兩成像的條件如何？（6）兩次成像時(shí)，物距與像距有什么關(guān)系？（7）當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，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(jìn)一步探究的問(wèn)題有：（1）若凸透鏡的上半部被擋信，所成的實(shí)像有什么變化？（2）當(dāng)物體垂直主軸向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所成實(shí)像如何運(yùn)動(dòng)？教師要講解總結(jié)的內(nèi)容有：①一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大?。虎诔蓪?shí)像時(shí)物近像遠(yuǎn)像變大；③成虛像時(shí)，物近像近像變小。

四、及時(shí)反思總結(jié)，提升探究能力

每次實(shí)驗(yàn)后教師組織學(xué)生即時(shí)進(jìn)行總結(jié)交流是非常必要的。首先，它能使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行整理，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，分析?shí)驗(yàn)過(guò)程，并推導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。其次，它能使學(xué)生間接獲得實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。在交流時(shí)讓學(xué)生注意其他學(xué)生或者實(shí)驗(yàn)小組是如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如何獲得結(jié)果的。通過(guò)相互比較，尋找與分析原因。若是用不同的材料開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，或者是進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，更應(yīng)相互學(xué)習(xí)和借鑒別人的間接經(jīng)驗(yàn)，不斷提高自己的知識(shí)與能力。最后，它還能鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。因此，教師應(yīng)當(dāng)和學(xué)生一起回顧總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)成功與否、原因、存在問(wèn)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(shí)際操作完美的結(jié)合。實(shí)驗(yàn)總結(jié)也是一個(gè)自我反思的過(guò)程，為以后再次遇到類似問(wèn)題而順利解決提前準(zhǔn)備。教師在總結(jié)時(shí)應(yīng)適時(shí)給學(xué)生一定的肯定和建議，并給學(xué)生留有思考問(wèn)題的空間。尤其是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到困難的時(shí)候，不要急于幫助學(xué)生解決問(wèn)題，應(yīng)由學(xué)生自己去思考問(wèn)題的答案。做到實(shí)驗(yàn)后有總結(jié)，總結(jié)后有反思，反思后有提高。

總之，適時(shí)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(shí)，不僅對(duì)提高課堂效率帶來(lái)了實(shí)效，而且還使學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)得以減輕，也給學(xué)生發(fā)展帶來(lái)了一個(gè)全新的空間。教師在指導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，達(dá)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(dòng)手實(shí)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(tái)州市椒江區(qū)洪家二中）