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科学探究学习教学实施的研究
作者：熊士荣 肖小明
[关键词]科学探究，教学方法，模拟性。
[中图分类号]O6[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2008)04-0340-07
0引言
科学作为一种知识体系，是科学研究活动的结果。为了掌握科学知识与技能，领悟科学的本质，学会科学的方法，养成好的科学态度，发展科学探究能力，以便更好地促进科学和社会的发展，人们设想教学也可以采用科学研究的形式来进行，于是便有了科学探究教学的研究和实践。科学探究教学实质上是一种模拟性的科学研究活动，它不直接把构成教学目标的有关概念和认知策略告诉学生，而是创造一种智力和社会交往环境，让学生通过探索发现有利于开展这种探索的学科内容要素和认知策略。探究教学模式概括为：提出问题、进行猜想和假设、制订计划和设计实验、获取事实与证据、检验与评价、表达与交流。这种教学的基本原则是：由学生自己亲自制定获取知识的计划，能使学科内容有更强的内在联系、更容易理解，教学任务有利于激发内在动机，学生认知策略自然获得发展。同时，在这个过程中学生还认识到能力和知识是可变的，从而把学习过程看作是发展的，它既要以现有的学习方法为基础，又要将其不断地加以改进。科学探究教学的基本特征有以下几点：第一，结构性。结构性是指探究教学涉及到理论、方法和手段这三种要素及其相互制约关系。而科学研究主要涉及理论、实验和技术这三个方面，其中理论总是以假设的形式对实验和技术起指导作用，实验和技术对理论起着检验作用，而新的技术及产品又有助于提出新理论、改进实验性能。在模拟科学研究开展探究教学时必须处理好这三方面的关系；第二，真实性。用来开展探究教学的问题必须反映学生的现实生活，是发生在学生身边的自然和社会现象中的问题，而不是脱离学生生活实际的纯学术上的问题。教师要把在课堂上、户外或者实验室里的探究活动集中在现实的现象上，让学生去研究、调查和设计有相对难度又不超出其能力限度的研究方案；第三，启发性。在探究教学过程中，教师要善于激发学生学习的主观能动性，创造条件引导学生积极分析和思考，在教学的各个阶段加强对学生探究活动的引导；第四，开放性。要正确看待探究教学与其他教学方式的关系，诸如掌握学习、合作学习、启发式教学等等，这些先进的教学方式都是在反省传统教学中过分注重灌输知识的背景下产生的，实质上也含有“探究”的某些因素，要善于从中汲取它们的独到之处，对探究教学本身不断反省，以促进探究教学的不断完善和发展[1]。
新课程实施以来，一些教育学专家和教学一线的部分中小学教师对国外探究教学的现状、探究教学实施的理念、探究教学的本质特征和教学模式的建构等理论认识问题进行了理性的思考和研究。也有人对新课程背景下科学探究教学活动、Internet环境下的初中科学教学、依托化学实验的探究教学等教学的策略和方法做了一些尝试。探究教学理论要转化为教学实践，须解决好探究教学的实施问题。科学探究教学是一种复杂的过程，涉及因素众多，需要通过诸如情境设计、提问、讨论、演示、实验、科学辩论活动、学习环教学方法和利用信息技术支持等途径来完成。
1科学探究教学的实施
1.1科学探究教学活动的问题情境设计
建构主义理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，在获取知识的过程中，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式而获得的。探究教学是以解决问题的形式出现，那么在有意义的探究教学中，教师首先就必须把学生要学习的内容巧妙地转化为问题情境。因此，笔者提出创设探究教学活动情境的策略为：①针对一定的教学目标，力求使探究始于真实和接近学生所处的真实环境（自然、生活和社会的环境）；②情境中隐藏着可能被学生发现的问题，给学生发现问题和提出质疑的机会。同时还要使问题的难易程度适合全班同学的实际水平，以保证大多数学生在课堂上都处于思维活跃状态；③问题的情境设计和表述要有新颖性、奇特性、生动性、综合性、实践性和可探究性，以使问题有真正吸引学生的力量，从而产生积极的情感体验；④关注情境中“协商”过程的设计。协商有“自我协商”与“相互协商”，在此基础上再将两种协商结合起来，就能达到有效的会话和协作；⑤关注信息技术资源的应用。下面对《分子》的教学进行问题情境设计。
案例1：用多媒体在屏幕上显示一个情境：展示几幅美丽的风景画和一幅多种物质的画面，让学生尽情的欣赏。教师插话：我们生活在一个五彩缤纷的物质世界里，这些形形色色的物质是由什么构成的呢？然后教师往教室里放几盘花卉或喷一些香水，问学生闻到了什么？你能观察到香气这种物质吗？这是为什么？让学生积极思考、大胆猜想。
随着科学技术的进步，人们逐渐揭开了物质结构之谜，科学研究表明：物质是由分子、原子等粒子构成的。如以前学过的氧气、水、二氧化碳等物质都是由它们本身的分子构成的。分子具有哪些性质呢？分子大小怎样？分子是否运动？一般的物质为什么会有三态的变化？从而引出课题。从真实的情境切入教学的主题，学生就会感到兴趣盎然。
案例2：用多媒体在屏幕上显示一个情境：暑假时，小明和小华去海边玩耍。中午，他们赤脚走在海边的沙滩上，觉得沙子很热，当他们跳进海里时，觉得海水很凉。傍晚，他们又去海边，却发现沙子变凉了而海水却很温暖。
为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样。由创设的情境提出问题，很自然地就会激发学生对可能的答案进行猜测和思考。这是一种真实生活的情境，象海洋性气候、大陆性气候、不同时间赤脚漫步河滨和涉水时的感觉、稻田放入灌秧等都与物质的比热容这个主题相关。
问题意识会激发学生强烈的学习愿望，激发认识的冲动性和思维的活跃性，有利于开发学生的求异思维、发散思维和创造思维。创设一定的问题情境，使学生产生相应的问题意识，才能着手探索和解决问题。
1.2科学教学探究性提问
探究性提问是一种有助于学生进行科学探究学习的重要方法。它能激发和维持学生主动探索学习，积极进行发散思维。亚里士多德曾说：“人的思想是从疑问开始的。”恰到好处的提问，可以揭露学生认识中的矛盾，引起学生探究知识的欲望，激发学生去积极思维，使学生情绪处于最佳状态，有利于学生掌握知识、发展智力、培养能力。
案例：水污染的秘密：水力发电厂附近的河里，发现成千上万的鱼在非常短的时间内死亡，从表皮向外流血冒泡（通过计算机网络或多媒体展示有关图片）。死鱼包括斜齿鳊、河鲈和鲤鱼。河水看上去并无异味和怪味，把水样过滤后未发现有特别物质，表层也没有游浮物。造成鱼突然死亡的原因是什么？
引导学生进行异质分组，制订探究计划。教师将有关资料制成课件，以图表的形式提供资料，包括：河水的离子浓度，河里常见鱼可生存的最高温度，河水的pH值，水中氧气的溶解度曲线，河水每月最高温度和氧气溶解量，适合鱼生存的氧气浓度和温度情况等等。各小组讨论发现鱼的死亡与河水无关。那么是什么原因造成鱼的死亡呢？科学探究进入高潮阶段，假若学生能迅速建立新假设，与水压有关，就可使探究继续进入下一阶段[2]。