新课改下科学探究的有效性设计

来源:用户上传      作者: 徐方生

　　 近年来，随着新课程的推进，课堂教学要以“学生为本”“让学生在探究中学习”“在小组合作中学习”等理念已深入到每位教师的心中。在新课程理念的倡导下，教师的教学方式和学生的学习方式都有了明显的改观，动手实践、合作交流与自主探究逐渐成为课堂教学的基本方式，越来越多的教师在教学中尝试设计多种多样的探究活动，开展探究性学习，取得了较好的教学效果。笔者就自己教学过程中的一些探索和体会与同行们探讨。
　　
　　 一、把握问题引入的坡度
　　
　　 学生对知识的学习需要有一种内在的心理需要的驱使，教师要创设一种良好的教学情境，设计好入口的坡度，根据学生的客观实际有意识地复习回顾与新知识有关的内容，选择一些具有启发性和挑战性的问题作为铺垫，激发学生的认知冲动，调动学生的积极思维。
　　 1.如果问题引入的坡度过低，不利于学生进行探究，学生可能会一望而解，提不起学生的兴趣，浪费有限的课堂时间
　　 课例：“物质的分散”。通过演示实验后提出这样的问题：日常生活中你遇到过哪些这样的混合物吗？你能列举说明并归纳三者的异同点吗？溶液是什么颜色的？市场上卖的汽油会不会加水？如何洗去衣服或手上的玷污？
　　 在设计问题时联系了生活实际，甚至故意设下陷阱，学生面对这些趣味性很强的问题会主动查资料，或者同学之间相互讨论，最终陷阱也会被识破，他们很有成就感，整节课学生意犹未尽，积极讨论，教学效果可想而知。如果按常规设计问题：什么是悬浮液、乳浊液和溶液；溶液由哪两部分组成；溶液有什么特征；这样就会使有的学生坐等别人的答案，有的学生到课本里找答案，然后照着课本把概念读一边，整节课学生思维非常被动。
　　 2.如果问题引入的坡度过高，学生又不知如何去做，学生可能会望而生畏，失去信心，从而影响学生的情绪和学习的主动性，无法保持持久的探索心理
　　 课例：“摩擦的利与弊”。地面有水时人容易滑倒，所以水可以减小物体间的摩擦。但有学生马上提出这样一个问题：“农民在使用铁锹，当感到有点滑时，总是往手心上吐一口唾沫，这样就容易抓紧铁锹了，是不是水会增大物体间的摩擦呢？”
　　 由于没有现成的答案，课堂设计时间也不容许深入研究这个问题，这样设置探究活动情境时脱离学生的实际生活和认知水平，教师又缺乏铺垫和简单的介绍，入口过高，学生会缺乏兴趣，对探究活动失去热情。
　　 人的各种活动都是由一定的动机所引起的，学生的学习也是被一定的学习动机所支配，学习兴趣是学习动机的重要表现形式。教师要根据中学生的心理特点，设计出一系列富有趣味性、启发性的实验，要能吸引学生，使其产生悬念和好奇心，最大限度地激发学生学习的兴趣和探究的热情。因此，引入的选择应该在学生“已知区”和“最近发展区”的结合点处，创设让学生“跳一跳就能摘到桃子”的问题情境，使教学尽可能贴近学生，适合学生，使学生的思维强度出现“临界状态”，嚼之有劲，品之有味，这样才能激发学生积极主动地探求新知识，使新旧知识发生相互作用，产生有机联系的知识结构，使学生认知结构中的“最近发展区”上升为“已知区”。
　　
　　 二、把握学生探究的效果
　　
　　 探究教学中，学生的主体地位必须得到保证，但这并不等于学生就能开展有效的主体性学习，倘若缺乏教师的引导，仍不会有理想的教学效果。因此，需要通过教师的引导，让学生从模仿到主动，逐步进行探究性学习。教师在引导的过程中要遵循“适时、必要、谨慎、有效”的原则，使学生真正从探究中有所收获，增进对自然规律的认识和科学素养的提升。发挥实验的功能，是开展有效的探究式学习基本而又极其重要的途径。笔者认为在实验教学中需注意以下几个问题：
　　 1.如何巧用实验纠正学生错误的前概念
　　 建构主义强调“学生不是空着脑袋走进课堂的”。前概念是原有认知中的一部分，对教师和学生来说是一种资源，但它并不全是正确的；在科学教学中，教师应该注重了解学生头脑中的前概念，把它作为让学生理解新知识的“生长点”，引导学生从原有的前概念中生长出新的科学概念。
　　 课例：“力的存在”。学生往往认为接触的物体间存在力的相互性，而没直接接触的物体间的力就没有相互性。笔者认为，磁铁能吸引铁钉，追问学生：铁钉能否吸引磁铁，学生往往认为不能。为解决学生头脑中的错误的前概念。我们可以演示“铁钉吸引磁铁”的实验，但该实验材料要精心选择，充分发挥实验的功能。如果采用实验室里的大磁铁、小铁钉，就容易进一步强化学生错误的前概念，到市场上买一些体积较小的强磁铁，配上大铁钉，实验效果就完全不同了。
　　 2.如何实现实验功能的最大化
　　 恰当的、合理的知识呈现顺序往往能环环相扣，层层推进，产生一定的递进性，符合学生的认知规律。由已知到未知，重视结论的推导过程，创情境促思考，展示问题的发现过程，教师通过创设一定的教学情境，让学生自己发现问题，得出认知冲突，有利于学生的理解和记忆，提高学生的积极性和主动参与意识。
　　 课例：“力的存在”。有位教师已经通过播放图片、实例进行分析，或让学生击掌来谈感受等得出了“物体间力的作用是相互的”这一结论，然后再演示释放气球火箭、人站在滑板车上推墙壁，让学生分析原因。他认为这样设计挺不错的。笔者认为，这样做，实验的功能没有发挥好，结论都出来了，再这么费时做实验，还不如投影几个问题让学生解决分析更省时省力。如果将教学程序调换一下，先演示直观的“人站在滑板车上用力推墙壁”的实验，再演示稍难一点的“气球火箭”飞行的实验，再做“手用力拍桌子”的实验，教师提问让学生分析原因，结合一些实例，归纳出“物体间力的作用是相互的”这一结论，最后让学生用这一结论解决问题、试举实例等，效果就好得多。这样实验的功能就可以得到最大化。
　　 3.解决实验过程中的障碍突破问题
　　 学生探究的过程中会遇到许多困惑和问题，教师要给予有效的引导。因此，教师在进行教学设计时，不仅要考虑到学生原有的知识，还要考虑到学生的思维水平，要站在学生的角度思考问题，对学生可能产生的思维障碍进行全面、细致的预测剖析。尽量把学生的思想、观点体现出来，把学生的能力、天资发挥出来。
　　 课例：“地球的自转”。这节课中有个学生探究活动，判断A、B、C三幅图中，你（火柴）所处的时刻。有的教师用手电筒光代替太阳光，让学生感受，结果学生拿着手电筒这边照一下那边照一下，什么感觉都没有（可能教师事先估计这个活动很简单）。
　　笔者将这个活动改了一下，效果很好。先在讲台上演示，用固定光源照亮半个地球仪，让学生上台转动地球仪，先确定转动方向，然后找出哪个位置处于“日出”时刻，哪个位置处于“日落”时刻，哪个位置处于“正午”时刻。再让全班同学完成课本的活动内容。
　　 4.把握好实验的放与收问题
　　 新课程实施强调学生的主体参与，有些教师错误地认为要把教学的舞台全部交给学生，自己不自觉地由教学的中心走向教学边缘，甚至退出教学舞台当观众，最终使自己沦为“放羊式”教学。在新课程背景下，教师不仅是知识的传授者，而且是学生发展的组织者、指导者、合作者和促进者。在教学中，学生如何真正成为主体，学生怎样真正实现主体参与，在某种意义上讲，不仅仅取决于把舞台让给学生，还在于教师如何成功地引导。学生自主学习的启动过程，学生积极探索与发现的过程。学生通过这些过程实现着主体性的一次又一次的重构与发展。
　　 如：在一些仪器的使用或需要新技能的动手操作教学中，许多教师都采用“收”的方式，师讲一步，生做一步；或强调、示范了注意点后，才让学生放手实验。分析其原因，主要有两点：一是由于大班的学生人数多，使得教师很难兼顾到所有的学生，而且一旦让学生放手实验，有时难以收回。二是好多老师总是急于把正确的做法教给学生，以防止学生犯错误、走弯路而“浪费”时间。是否在动手操作的新技能学习上，采用“收”的方式才是最有效的呢？

　　 凸透镜成像实验，是一个典型的学生探究活动的内容。如果老师不给予适当的指导和控制，可以肯定，学生做两堂课也探究不出结果来。这个实验中，物距、像距要变化，如果学生在实验时将蜡烛、透镜、光屏三者都移起来，那物距、像距变大还是变小，他们自己都记不下来，更谈不上移动方向的规律了。笔者认为，将透镜位置固定住，只移动蜡烛和光屏，这样学生才能找出成像的规律来。
　　 5.处理好实验的取与舍问题
　　 实验是否多多益善？有些老师认为新课程教学，课堂中实验越多就越能体现探究，把能想到的实验都搬到课堂中来。有些探究课形式多样、材料丰富，热热闹闹的课堂教学其实是“华而不实”。我们科学不追求“花俏”，而要追求“质”。要提高课堂教学效率，我们每位教师应“用心”去深思、去钻研、去探索，去思考每一实验的功能是什么？该用在课堂的哪个环节？需要几个实验？要精选实验，深入挖掘实验的功能，这样才能使课改“开花结果”。
　　 课例：“大气压强”。有的老师一堂课做了十几个实验，确实材料非常丰富，形式也多种多样，学生也很兴奋。但笔者想：做得越多就越好吗？非要用那么多实验吗？一堂课做了这么多实验，还有时间学习其他内容吗？其实，做实验，对学生的学习也是有负面作用的，因此，教师要懂得取舍。我们需简化省略，否则会出现“富营养化污染”。
　　
　　 三、为后续学习开打好基础
　　
　　 学生的思维长时间停留在同一水平的问题上，往往会产生疲劳，阻碍学生思维的充分展开和创造能力的培养。任何事物发展的根本动力都在于该事物所包含的内在矛盾，教师要能设计出激发学生认知冲突的问题情境，使这种认知冲突转化为推动教学过程不断展开的根本动力。教师要善于利用知识的内在联系，提出问题，揭示矛盾，激发学生不断探究的欲望，构建拓展的平台，为今后的学习开启窗口。
　　 课例：“伏安法测电阻的实验”。我们似乎都达成了共识，书本的电路图也是这样的：电压表接在被测电阻的两端，这种电流表外接法。学生也都默认了。教师如果设计问题：这样的设计对电阻的大小是否有影响？可以让学生再设计另一组实验：电流表内接法，即电压表测电阻和电流表的电压。通过这样的探究实验学生会发现，两组结果是不一样的。学生的学习动力得到了激发，迫切想知道其中的原因。教师分析原因，我们一般在初中阶段将电压表的电阻当作无穷大，电流表的电阻当作零。其实电压表的电阻不是无穷大，有小量的电流会从电压表通过，所以外接法时，电流读数偏大，因而电阻偏小。同样，电流表的电阻也不为零，它两端也有一定的电压，所以内接法时，电压读数偏大，因而电阻偏大。增加这一探究活动，不仅让学生思维上有一定的跨度，同时也为高中的后续学习开启了窗口。
　　 新课程标准要求以培养学生的科学要素为宗旨，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面对学生进行科学教育和综合评价，挖掘和发展学生多方面的潜能，以富有层次的情境设计引领学生探究科学，倡导探究性学习。教师应努力为学生创设能够充分认识科学本质、摆脱束缚、解放思想、敢于质疑、勇于创新的学习氛围，使学生的批判性思维能力、逻辑思维能力以及创造性解决问题的能力得到充分的发展。教师要想出色地完成探究性学习组织者的任务，必须学会使用任务驱动的方法，让学生在探究活动中不断地产生问题，努力完成任务，通过解决问题来学习知识、培养能力、发展科学素养，从而为学生个体的今后发展铺平道路。
　　 新课程倡导的教学理念是学生在课堂教学中通过探究性学习获取知识，并在此过程中让学生学会科学的研究方法、思维方式和应用技能。科学探究是学生获取科学知识的重要途径；因此，教师要注重创设学生学习科学的情境，激发他们的好奇心与求知欲，使学生在探究过程中体验学习科学的乐趣；然而，当前科学探究课中，存在着诸多不尽如人意的环节，明显影响了教学质量。因此，如何开展富有成效的探究性教学，是近年来科学课堂教学改革的重点课题，也是科学老师追求的目标。
　　 （作者单位 浙江省嵊州市城关中学）

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