（课程与教学论专业论文）优化实验教学培养学生科学探究能力.pdf

硕士孝位论文 m a s t e r st h e s i s 中文摘要 在新一轮课程改革的浪潮中，人们逐渐认识到科学探究教学在化学教学中的重 要地位。让学生主动探究，通过探究性学习加深对科学的理解，培养探究能力是当 今科学教育改革的一个重要方向。普通高中化学课程标准( 实验) 明确指出：要 强化学生科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力， 以改变传统的、不利的教学方式。 本文包含三个章节，并从理论和实践两个方面对探究性学习的实施进行了探讨。 在论文的引言中，简单介绍了在中学化学实验教学中培养学生科学探究能力的时代 背景和现实意义。 在论文的第一个部分，笔者首先对科学探究的基本定义和基本组成要素进行了 介绍。然后系统地阐述了本论文的相关理论基础科学哲学理论、教育学理论、 心理学理论等相关理论基础。 第二部分则对化学实验教学的功能、中学化学实验教学的主要类型进行了简略 的介绍。并基于此探讨了在中学物理教学中培养学生科学探究能力的目标和原则。 第三部分是本文的核心。本人进行了近半年的研究，试图对教材编写提出了新 的建议，分析教师依然抱有陈旧观念的原因，通过学习分析和具体探讨了中学化学 实验教学中培养学生科学探究能力的几种培养模式的优势与不足，设计出一套优化 的探究性实验教学方案。在进入高中教学第一线的实战，验证预期设计的探究性学 习的优化设计，并初步得出一些结论。最后对实验教学媒体的优化使用也做了探讨。 本文的特点是将科学探究的理论运用到化学实验教学的实际教学中去，并设计 出一套具体的方案，应用到实际的教学中去。 关键词：探究学习；实验教学；化学教学；基本理论；模式 a b s t r a c t d u r i n gt h en e wc u r r i c u l u mr e f o r m a t i o n ，p e o p l eg r a d u a l l yr e a l i z e dt h ei m p o r t a n c e o fs c i e n t i f i ci n q u i r yi nc h e m i s t r yt e a c h i n g o n eo ft h em o s ts i g n i f i c a n to r i e n t a t i o n si st o i n v o l v et h el e a r n e r si na c t i v e l ya c q u i r i n gk n o w l e d g e ，l a r g e l yo nt h e i ro w n ，t o d e v e l o p a b i l i t i e so fi n q u i r i n gi n t os c i e n c e ”t h eo r d i n a r yh i g hs c h o o lc h e m i s t r yc u r r i c u l u m s t a n d a r d ( e x p e r i m e n t ) ”p o i n t e de x p l i c i t l yo u tt h a tw em u s ts t r e n g t h e nc o n s c i o u s n e s so f s t u d e n t s s c i e n t i f i ci n q u i r i n g ，p r o m o t et h et r a n s f o r m a t i o no ft h e i rl e a r n i n gw a y ，a n d r a i s et h es t u d e n t s i n n o v a t i o ns p i r i ta n dt h ep r a c t i c a la b i l i t y ，b yc h a n g i n gt h et r a d i t i o n a l a n dd i s a d v a n t a g e o u st e a c h i n gw a y t h i sa r t i c l ec o n t a i n st h r e ec h a p t e r s ，a n dp r a c t i c e dt w oa s p e c t sf r o mt h et h e o r yt o c a r r yo nt h ed i s c u s s i o nt ot h ei n q u i r i n gi n t os t u d yi m p l e m e n t a t i o n i nt h ep a p e r i n t r o d u c t i o n , s i m p l yi n t r o d u c e dr a i s e st h es t u d e n ts c i e n c ei nt h em i d d l es c h o o lc h e m i s t r y e x p e r i m e n tt e a c h i n gt oi n q u i r ei n t ot h ea b i l i t yt h et i m eb a c k g r o u n da n dt h ep r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e i nt h ep a p e rf i r s tp a r t ，t h ea u t h o rf i r s tt h eb a s i cd e f i n i t i o na n dt h eb a s i cc o m p o s i t i o n e s s e n t i a lf a c t o rw h i c h i n q u i r e di n t ot ot h e s c i e n c eh a sc a r r i e do nt h ei n t r o d u c t i o n t h e n s y s t e m a t i c a l l ye l a b o r a t e dt h ep r e s e n tp a p e rr e l a t e dr a t i o n a l e s c i e n t i f i cp h i l o s o p h y t h e o r y ，t h ep e d a g o g yt h e o r y ，t h ep s y c h o l o g yt h e o r ya n ds oo nt h er e l a t e dr a t i o n a l e t h es e c o n dp a r tt oc h e m i s t r ye x p e r i m e n tt e a c h i n gf u n c t i o n ，t h em i d d l es c h o o l c h e m i s t r ye x p e r i m e n tt e a c h i n gp r e d o m i n a n tt y p eh a sc a r r i e do nt h eb r i e fi n t r o d u c t i o n a n dd i s c u s s e db a s e do nt h i sh a sr a i s e dt h es t u d e n ts c i e n c ei nt h em i d d l es c h o o lp h y s i c s t e a c h i n gt oi n q u i r ei n t ot h ea b i l i t yt h eg o a la n dt h ep r i n c i p l e t h et h i r dp a r ti st h i sa r t i c l ec o r e m y s e l fh a v ec o n d u c t e dt h en e a r l yh a l fy e a r r e s e a r c h ，a t t e m p t e dt op r o p o s et ot h et e a c h i n gm a t e r i a lc o m p i l a t i o nt h en e ws u g g e s t i o n ， a n a l y z e dt h et e a c h e rs t i l lt oh o l dt h eo b s o l e t ei d e at h er e a s o n ，a n ds p e c i f i c a l l yd i s c u s s e d i nt h em i d d l es c h o o lc h e m i s t r ye x p e r i m e n tt e a c h i n gt h r o u g ht h es t u d ya n a l y s i st or a i s e t h es t u d e n ts c i e n c et oi n q u i r ei n t ot h ea b i l i t ys e v e r a lk i n do fr a i s e sp a t t e r ns u p e r i o r i t ya n d t h ei n s u f f i c i e n c y , d e s i g n e ds e to fo p t i m i z a t i o n st h ei n q u i r i n gi n t oe x p e r i m e n tt e a c h i n g p l a n i se n t e r i n gt h eh i g hs c h o o lt e a c h i n gf i r s tl i n et h ea c t u a lc o m b a t ，t h ec o n f i r m a t i o n a n t i c i p a t e dd e s i g ni n q u i r i n gi n t os t u d yo p t i m i z e dd e s i g n ，a n di n i t i a l l yd r a w s s o m e c o n c l u s i o n s f i n a l l yt ot e s t e dt h et e a c h i n gm e d i at h eo p t i m i z e du s ea l s ot om a k et h e d i s c u s s i o n t h i sa r t i c l ec h a r a c t e r i s t i ci st h et h e o r yw h i c hi n q u i r e di n t ot h es c i e n c eu t i l i z e sc h e m i s t r y e x p e r i m e n tt e a c h i n gi nt h ef i e l dr e s e a r c h ，a n dd e s i g n ss e to fc o n c r e t ep l a n s ，a p p l i e si nt h e a c t u a lt e a c h i n g k e y w o r d ：i n q u i r yl e a r n i n g ；e x p e r i m e n t a lt e a c h i n g ；c h e m i s t r yt e a c h i n g ：b a s i cp r i n c i p l e ： m o d e 硕士学位论文 m a s ，1 e r slh l 三s l k 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人存导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：啼射导廷日期：砷年月9 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：幽射浆 日期：叫年6 月8 日 导师签名 呐：叼年叫 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l l s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。显童论文提交后滞后：口半年；口一年；彤年发布。 作者签名：啼射叛 日期：哪年6 月g 目 导师签名： 日期：矿7 争厂月 物1 式 锄翼 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 引言 1 问题的提出 2 0 世纪末，科学技术已在世界范围内出现了信息化、电脑化、生态化、社会化、 综合化与专业化的新趋势，整个科学世界的图景发生了深刻而迅捷的变化，学科结 构体系中悄然出现了众多的知识综合生长点和学科结合部，政治一经济社会一教 育一文化得到一体化发展，人类的新实践达到了前所未有的广度和深度，人们的时 空观念、价值观念、伦理意识、社会心理、行为模式、审美情趣等有了连锁变化。 这些由科学技术高速发展带来的巨大变化，不仅动摇了全球性经济结构的原有体 系，全球性文化交流的既定框架，也动摇了无数当代人曾经赖以生存、生活和发展 的能力基础。随着知识经济和信息化时代的到来，知识创新的水平和速度已经成为 经济增长的关键因素。任何一个国家要想在新的时代浪潮中立于不败之地，就必须 培养大批具有创新能力的劳动者，全面提高劳动者素质。随着全球竞争的日益激烈， 加上我国正式加入w t o ，与国际各组织发生接轨，国民经济面临巨大的挑战和机 遇，社会发展需要大批具备创新能力、实践能力和终生学习能力的知识分子。可以 毫不夸张的说，增强创新能力关系到中华民族的兴衰存亡。 教育在社会发展不同时期承担着不同的任务。过去由于物质文明的不发达所造 成的应试教育主要是面向少数尖子生的发展，大多数学生只是陪衬，即使是这样受 到青睐的少数学生的发展也是不全面的。同时，人们往往只看重学生的理论考试成 绩，而忽略学生的能力培养和考查。随着经济和社会的发展，传统观念中的教育已 经不能适应当前社会进步的需要，因此以科学探究为主的多元化教育便成为当前教 育界研究的主题。 目前，我国教育是以提高国民素质为根本宗旨，培养学生的创新精神和实践能 力为重点，以培养社会所需要的能够创造性解决问题的、独立的、终身学习者为培 养目标。要实现这个目标，在中学时就开始培养学生的探究能力，积极开展新一轮 课程改革研究是一个重要途径。学生科学探究能力的培养则是知识经济时代科学教 育的首要任务。 化学教育作为科学教育的一个分支，也必须适应社会变革发展的需要，作为整 个化学学科的基础和根本的实验教学部分，则承担着不可推卸的责任。义务教育化 学课程标准指出：“化学实验是进行科学探究的主要方式，它的功能是其他教学手 段无法替代的。教师要注意改进传统的实验教学，精心设计各种探究性实验促 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 使学生主动的学习，逐步学会探究。实验教学在当今的教学过程中仍然是一个薄 弱的环节，因此如何优化化学实验积极主动地引导学生进行探究式学习，培养学生 的探究能力具有重要的现实意义。 2 历史发展和现状 关于“探究”的研究国外发展很早，据记载最早是在古希腊时期，当时的哲学 家苏格拉底就认为知识和智慧是不能由教师传授给学生的，而是用探讨问题的方法 让学生自己去探索。随后在欧洲“启蒙运动”、两次产业革命以及2 0 世纪上半叶新 科学技术革命的蓬勃发展，“探究”的教学思想得到了空前的发展，在此期间涌现 出了大量的学术成果。1 9 世纪后半叶，“德国教育家第斯多惠于1 8 3 5 年在其著作写 给德国教师的教学法指南中提出了探讨发现的教学法原则。英国化学家、教育家 阿姆斯特朗也在其教育论著科学方法的教学中提出了要把科学探究发现的方法 引入科学教学中的主张炒；2 0 世纪初期著名的教育家杜威认为：“为了解决一个问题 或为了达到某个目标而观察事实、搜索事实从而构成某些假设，再通过时间把这些 假设加以验证的过程就是探究过程，而这些探究活动便是人类的智慧。”；1 9 9 0 年美 国科学促进学会( a a a s ) 制定的“2 0 6 1 ”计划，其核心就是科学探究： 1 9 9 5 年 1 2 月美国的国家研究院( n r c ) 指定的国家科学教育标准指出：“科学探究是 科学和科学学习的核心一，探究教学在全世界范围内开展的如火如荼。 我国对于科学探究的研究起步较晚，起点较低。1 9 9 9 年教育部启动的新一轮基 础教育课程改革标志着素质教育的全面开展。重大改革举措包括：( 1 ) 1 9 9 9 年，高 考内容和形式改革削弱了“指挥棒”作用，推动素质教育；高校扩招，减缓高考的 压力：( 2 ) 1 9 9 9 年，面向2 l 世纪教育振兴行动计划提出，初步形成现代化基础 教育课程框架和课程标准，改革教育内容和教学方法，推行新的评价制度，启动新 课程的实验：( 3 ) 2 0 0 0 年，正式启动新一轮基础教育课程改革实验：( 4 ) 2 0 0 1 年6 月，教育部颁布基础教育课程改革纲要，提出要“改变课程过于注重知识传授 的倾向，使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的 过程”的改革思路，并指出：“从小学到高中设置综合实践活动并作为必修课程， 其内容主要包括：信息技术教育、研究性学习、社区服务与社会实践以及劳动与技 术教育”。 然而，目前我国中学化学能和“探究紧密相关的实验教学中还存在许多弊病： 赵梦奕试论化学实验教学的优化四川师范大学学报( 社会科学版) ，2 0 0 5 ，5 ( 美) 美国科学促进协会科学素养的基准科学普及出版社，2 0 0 1 硕士学位论文 m a s t e r 。st h e s i s ( 1 ) 教学内容老化 目前，中学教材的实验部分虽然有所改进，但仍没有达到优化的程度，许多方 面还存在不足。几十年来，学生走了一批又一批，教材换了一套又套，教学内容 却大同小异。加之配备的仪器、药品及操作手段和方式陈旧，远远滞后于现代科技 的发展，缺乏现代性、前瞻性和探索性。比如个氨气喷泉实验做了几十年还是那 样个装置。 ( 2 ) 教学观念陈旧 师生对于教学观念的陈旧认识源于错误的价值取向。教师的“教”和学生“学 由于趋向功利主义，学生的全面发展受到了严重的束缚。教学过程中出现严重的轻 视实验教学的倾向。教材中不论是演示实验还是学生实验几乎都是对现有结论的验 证，实验的目的只是通过对结论的正确性进行检验，让学生记住结论，甚至出现“做 实验不如讲实验，讲实验不如背实验、画实验的现象。这一切与当前素质教育的 宗旨是全然背道而驰的。 ( 3 ) 教学方法教条化 现行课程中的化学实验多半是以验证为主，不少中学教师只重视实验结论不重 视实验过程。许多教师在实验前就告诉学生接下来的实验会有什么样的现象，要求 学生集中注意力来观察，这样的实验只是帮助学生记忆的辅助工具，丝毫达不到培 养能力的作用。而有些老师只重实验过程轻视实验结果，在实验结束后忽视了对实 验结果的科学分析，造成许多学生只是盲目的记忆实验操作过程以及结论，忽视了 对产生结果的原因分析。事实上在进行实验教学时过程与结论分析是同等的重要， 根据不同的实验采取不同的教学方法是十分必要的。 ( 4 ) 实验教学模式单一化 当前的化学实验教学仍然是以课堂演示实验和课内分组实验为主，缺乏科学探 究性实验。此外，教师的演示实验与学生的分组实验在教学效果上并没有太大区别。 大多数学生实验基本上只是对教师演示实验的一种模仿，操作过程几乎是老师操作 过程的重复套用，学生并没有通过亲自动手真正挖掘出自身的创造才能。 ( 5 ) 实验设计没有绿色化 在当前的实验教学中，由于实验带来的环境污染f j 益受到人们的重视，要预防 化学污染，就应该从小培养学生的环保意识，使学生掌握环境保护的基本知识和技 能。由于学生接触比较系统的化学知识是在中学阶段，所以，在中学化学实验教学 中贯穿绿色化学思想是极为关键的。实验中产生的有毒气体、有刺激性气味的气体， 有毒、易燃易爆的液体和固体的储存、使用以及回收都是重要的研究内容。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 科学探究的理论基础 1 1 内涵及其要素 1 1 1 科学探究的定义 科学课程应当发展学生对科学探究的理解，培养学生科学探究能力是当前教育 界一致认可的事实。然而，由于科学探究在科学、教学中所处的地位和运行模式没 有相应的明确的规定，人们对于科学探究的认识很难达成共识。目前，对于科学探 究的内涵可谓仁者见仁、智者见智。牛津英语辞典中对探究的解释是：求索知 识或信息，特别是求真的活动；是搜寻、研究、调查、检验的活动；是提问和质疑 的活动。“现代科学观认为，科学是知识和过程的统一体，科学的本质是探究。但 是一般的探究和科学探究却有着很大区别，两者所涉及、包含的范围是截然不同的。 美国学者韦尔奇等人作了简单的说明：“探究是一种思维方式。科学探究是一般探 究的子集，它的对象是自然界，是在某种信仰和假设的指导下进行的。 显然， 对科学探究下一个比较客观的定义需要从广义和狭义两方面进行分析。 从广义上看，科学探究内容包含极其广泛，美国科学教育标准指出：“科学 探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的 多种不同途径。科学探究也指的是学生们用以获取知识，领悟科学的思想观念、领 悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。 它所涉及的范围非常广 泛，自然科学、社会人文科学、心理科学都是科学探究的组成部分。同时，从探究 活动的本身看，它不仅是一个探索和发现的过程，同时也是一个实际应用的过程， 不仅在理论上需要有所突破，更重要的是能够将研究出来的成果与现实的生产、生 活相结合，成为推动政治、经济、文化发展的巨大动力。 从狭义上讲，“科学探究是指科学家或者研究人员在某种观念和假设的启导下， 通过观察、调查、实验等方法获得新的证据，依靠新颖的想象和合乎逻辑的思维做 出新的解释及新的预见的过程。 这是将科学探究局限在科学研究的领域内所下的 定义。如果将科学探究进一步缩小到中学化学教育的范围内进行讨论，我们可以将 其描述成：通过“充分调动学生主动参与探究学习的积极性，引导学生通过实验、 观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种方式，在提出问题、猜想与假设、 毕华林刘冰化学探究学习论。山东教育出版社，2 0 0 4 w a y n c w e l c h l e o p o l d k i o p f e r o l e n a i k e n h e a d j t r o b i n s o n ：t h er o l eo fi n q u i r yi ns c i e n c ee d u c a t i o n ：a n a l y s i s a n dr e c o m r r l e n d a t i o n ss c i e n c ee d u c a t i o n v 0 1 6 5 n o 2 1 9 8 l 【美】国家研究理事会戢守志等译美国国家科学教育标准科学技术文献出版社，1 9 9 9 ，3 0 崔相录主编研究中学习( 下册) 教育科学出版社，2 0 0 2 ，4 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等活动中， 增进对科学探究的理解，发展科学探究能力。 由于从不同的角度对科学探究进行定义会得出不同的结论，以上种种观点和理 解对于我们的研究工作都是有着重要意义的。由于本文旨在于探讨科学探究在中学 化学教育中是如何发挥其积极作用，结合中学教育的现实状况进行总结，我们可以 发现科学探究最根本的特征就是明确地教给学生科学的方法，让学生在通过学习科 学知识的过程中培养和加深对科学方法和过程的理解。 1 1 2 探究教学的发展历史和内涵 1 9 6 1 年美国课程专家、芝加哥大学教授施瓦布正式提一种重要教学方式探 究学习。他认为：传统的课程对科学进行了静态的、结论式的描述，掩盖了科学知 识是试探性的、不断发展的真相，期望教师能够积极地引导学生像科学家那样对 世界进行探究。随后又出现了多种探究学习的模式，例如：萨其曼的探究训练模式、 施瓦布的生物科学探究模式、马希尔斯和考克斯的社会探究模式以及学习环模式和 5 e 模式，“探究学习”得到了快速的发展。 我国的探究教学开展的比较晚，最早是1 9 9 8 年上海市教科院、上海市教委教研 室提出的“研究性学习 理论。1 9 9 9 年中央颁布的中共中央国务院关于深化教育 改革全面推进素质教育的决定强调学生创新精神和实践能力的培养。2 0 0 1 年7 月 教育部颁布基础教育课程改革纲要( 试行) ，“纲要”中明确提出要“改变课程 实施过于强调死记硬背、机械训练的现状，倡导学生的主动参与、乐于探究勤于动 手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力， 以及交流与合作的能力。 近年来，随着教育改革的深入和素质教育的全面推进，探究式教学和学习越来 越受到广泛的关注。科学课程标准明确提出“探究是科学学习的主要途径，也是科 学学习的主要内容。在开展中学化学教育的同时，我们必须面向全体学生，积极 的引导他们主动参与探究活动。在理念上我们必须明确中学化学教育不是去要求学 生去开拓新的知识领域，发展出新的理论成果，而是创造一定的条件，引导和启发 学生去模拟探究科学家的实践活动过程，发现“新现象”，通过独立的思考和综合 分析，找到答案。探究过程是一个开放的过程，最忌讳的就是思想的束缚，所以教 师在进行探究教学时要注意对学生进行正确的引导和适当的帮助，不可“牵着学生 的鼻子”，顺着即定的途径，走入早就安排好的答案。这样的学习方式只会造成学 生思维定势的形成，使学生潜在的能力被束缚住，缺乏创新意识。 值得注意的是，学生的探究活动也不能过于自由，探究学习的过程也必须是在 老师的指导下完成。 夏宏字祝贻林银镜反应中若干问题的探讨化学教学，2 0 0 6 ，l 5 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 1 3 科学探究能力的基本要素 探究性学习不是一个简单的过程，它是极为复杂和灵活多变的。萨其曼曾经在 探究训练一书中指出开展探究教学的4 个条件：自由、丰富的环境、明确的目 的和小压力。在参照美国国家科学教育标准的探究能力标准并征求专家建议的 基础之上，相关部门对科学探究能力的组成要素和基本能力要求作出了界定( 见表 1 1 ) 。科学探究能力是由提出问题并形成课题的能力、提出假设的能力、制定探究 方案的能力、收集证据的能力、分析证据并形成结论的能力、评价与反思的能力及 合作与交流的能力等七种基本能力要素组成的有机整体，它本身具有独特的完整结 构。 ( 表1 1 科学探究能力要素及基本能力要求) 要素 基本能力要求 提出问题、形成 1 具有问题意识，能从日常生活和化学学习中发现并提出问题。 2 能从发现的问题中筛选出适当的课题进行科学探究。 问题的能力 3 能明晰地表述探究课题。 1 能对问题的答案提出可验证的假设。 2 能对提出的假设进行质疑。 提出假设的能力 3 能寻找与课题有关的背景知识，恰当地确定研究的方向、内容、 起点和方法。 1 能提出解决问题的工作思路。 指定探究方案的 2 明确探究目标、能提出可操作的探究步骤。 能力3 能描述观察或测量变量的方法。 4 能考虑到影响探究结果的因素。 1 认识科学地收集证据的重要性。 2 了解收集证据的基本方法，能用合适的方式收集验证假设的证据。 收集证据的能力 3 知道化学实验在化学探究中的重要作用，能顺利实施实验探究方 案、能如实地记录实验事实。 分析证据、形成 1 能对收集的证据进行选择、加上整理。 2 。能对实验事实或数据进行描述、解释并形成结论。 结论的能力 3 能应用有关的科学知识解释结论。 1 能注意假设与探究结果问的差异。 2 能发现探究过程中未解决的问题，发现新的问题。 评价与反思能力 3 能对探究活动进行质疑、调整和完善。 4 能对自己和他人的探究成果进行客观的评价。 合作与交流的能 1 在探究活动中能够与他人很好地合作。 2 乐于与他人分享资料、探究成果等。 力 3 能将探究的成果用书面或口头等形式比较准确地表达和交流。 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s ( 1 ) 提出问题、形成问题的能力 探究性教学始于问题，探究过程事实上就是解决问题的过程。要培养学生提出 问题、形成课题的能力，首先要训练学生对学习过程中遇到的问题有所察觉。这是 整个学习活动得意开展的前提条件。 ( 2 ) 提出假设的能力 学生的猜想与假设是学生在已有知识经验的基础上，通过对现象的观察，借助 自己的思考想象对现象或结果产生的原因做出假设和预测。它直接涉及到学生的直 觉思维、逻辑思维和发散思维。“猜想与假设在科学探究的过程中具有非常重要的 作用 ，是否具备这种能力是整个探究学习过程能否顺利进行的关键因素，也是 学生在思维和创新能力上有所差异的重要体现。要培养学生的猜想、假设能力，教 师要注意在教学中随时打破学生的思维定势，鼓励学生从多角度对问题进行思考， 利用发散思维，大胆提出各种猜想，但这样的猜想也不能是毫无根据的胡猜。它必 须有一定的根据、明确的方向性和目的性，必须受抽象思维的指导和调节，因此， 正确把握在丰富的感性认识的积累上产生的直觉思维、逻辑思维和充满创新意识的 发散思维之间的关系，是培养学生猜想假设能力的核心。 ( 3 ) 制定探究方案的能力 在明确了问题和提出猜想之后，就必须付诸实践才能找到原因。要想这一探究 活动顺利进行，就必须制定出切实可行的研究方案，这是极其重要的一个环节，它 是学生将猜想具体到实际操作的过渡阶段，是充分调动学生的积极性，展示学生的 智慧，培养学生的创新意识的重要途径。 由于在解决具体问题时不同的学生会有不同的方法，同时，学生的能力水平等 各方面都存在差异，可能会遇到不同的困难和阻力，因此，最好的方法是采取合作 探究。先在小组内进行讨论，找出解决问题的途径和方法设计实验制定方案，然后 小组交流，经过筛选比较确定最佳方案。 ( 4 ) 收集证据的能力 学生在收集证据的过程中方法是多种多样的，除了己有的知识和经验、对自然 现象和生活生产实际的观察以外，还可以通过查阅文献，观看影视资料以及上互联 网等途径获得更多的有价值的证据。 ( 5 ) 分析证据、形成结论的能力 分析证据必须对所搜集的证据首先应初步筛选和归类，然后进行统计和列表， 林承志周芳乙醛银镜反应最佳条件研究辽宁教育学院学报，1 9 9 9 ，5 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i $ 运用已有知识和经验对其进行综合处理，努力尝试对问题做出科学的解释。例如银 镜反应是高二化学教材中一个典型的演示实验，银氨溶液的配制是整个银镜反应实 验成败的一个关键因素。 在配制银氨溶液时，滴加氨水使沉淀刚好溶解时最好，有的同学在加氨水时不 小心过量则实验现象极不明显，甚至没有预计现象的出现。于是利用已有知识、书 籍和互联网等条件对这反常现象进行分析思考，学生们会发现原来氢氧化银和氧 化银均可溶于氨水，生成银氨配离子。银氨配离子在溶液中存在着配合平衡：a g + + 2 n h 3 一 a g o m 3 ) ：】+ 。实验中所用氨水较适宜的质量分数为2 5 。 ( 6 ) 评价与反思能力 探究式学习应当重视学生的自我评价和对所得结论的反思，这种评价包括口头 交流、观察记录、实验报告等方式。学生通过对实验所得的反馈信息进行反思，得 出对自身、他人甚至实验本身的评价，从而可以提高学习效率，增强对知识的理解 深度和广度。 ( 7 ) 合作与交流的能力 探究性实验，常常需要分组制定计划，分组实验，组员之间的讨论、争论和意 见综合是必不可少的组成部分。这种合作式学习“能使学生看到问题的不同侧面， 吸收和学习别人的观点，并对自己和他人的观点进行思考和质疑，从而建构起新的 和更深层次的理解，同时增强了集体精神和合作意识。 1 2 相关理论基础 1 2 1 科学哲学基础 教育“是根据一定社会的现实和未来的需要，遵循年轻一代身心发展的规律， 有目的、有计划、有组织的引导受教育者获得知识技能，陶冶思想品德、发展智力 和体力的一种活动，以便把受教育者培养成为适应一定社会的需要和促进社会发展 的人。教育自产生之日起，就随着人类社会的发展、变化而发展、变化。而科学 教育作为教育系统中极为重要的组成部分，同样也不可能是永恒不变的，它也会随 着社会的进步而不断发展。科学发展的历史清楚地告诉我们，没有哪种理论是绝对 的真理，对真理的认识和理解永远是一个不断探索和发现的动态的过程。“科学不 单是指某种被公众接受了的既定了的结论，更重要的是指人的自由的、不断的、持 续着的科学探究活动”。如果用静态的观点去对待科学教育是不符合客观规律的， 高积车科学教学应以探究为注重过程e d u c a t i o n a l e q u i p m e n t a n d e x p e r i m e n t v o i 1 8 n o 2 o c t o b e r 2 0 0 6 王道俊王汉澜主编教育学北京：人民教育出版社，1 9 9 9 4 1 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 没有哪种权威是永恒的权威。 在我国由于特殊的国情，社会发展的历史形态直接从封建社会进入社会主义社 会，受传统封建思想的影响，我国广大中小学生仍然是抱着学而优则仕的目的来学 习和应考，被动地接受科学知识，甚至通过死记硬背、机械训练来达到考高分的目 的。在这种应试教育下学生很容易产生定势思维，这与当今社会发展趋势以及对人 才的要求形成极大的冲突。新一轮化学课程改革将科学探究作为突破口旨在转变 学生的学习方式，使学生积极主动地获取化学知识，激发学习兴趣，培养创新精神 和实践能力。显然探究性学习具有深厚的科学哲学理论基础和理想的发展前景，是 顺应时代发展的要求，是历史的必然。 1 2 。2 心理学基础 1 2 2 1 建构主义心理学 建构主义心理学认为世界是客观存在的，但是人的经验世界是人的头脑创造 的，“知识不是通过老师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下， 借助其他人( 包括教师和学习伙伴) 的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构 的方式而获得，学习者是学习的中心，是信息加工的主体是意义的主动建构者。 囝 它特别强调学习者的主体性和主动性，认为真正的学习不是外部的刺激与强化的结 果，而是学习者自觉的构建内部认知结构。它认为教学应该重视学习者原有的知识 经验和心理结构，在这一基础上实现知识的建构，它不是对知识的简单积累，而是 由于新旧经验发生冲突，学习者对原有概念进行结构重组的积极的建构过程。 建构主义认为个人对事物的理解都是建立在自身经验的基础之上的，因此，对 事物的理解和评价不存在唯一的标准，没有谁一定是永远正确的，谁一定是永远错 误的。教师在教学中要充分尊重学生的观点，积极给予鼓励评价。对于同一事物也 要鼓励学生得出不同的看法，从不同角度去看事物的不同侧面，全方位进行观察思 考。 “建构主义者关注学习过程中的各种变量的相互作用”，而传统教学与之恰好 相反，它习惯于将事物从复杂的背景中剥离出来进行研究，或者将本来连续的过程 支解成一个一个的阶段，然后对每个阶段进行研究，还有的将整个教学过程分成若 干个部分，单独进行学习。这样做的结果不仅导致教学过程的简单化、片面化，而 且还直接影响学生的知识迁移能力的形成，这种“去情景化 的教学方式受到建构 主义心理学家的猛烈抨击。建构主义主张创设多样化的情景，激发学习者的探索精 杨文斌谈建构主义理论与中学化学教学化学教育，2 0 0 4 ，5 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 神，让学习者亲身体验探究过程，享受探究过程，并在这过程中感受各种变量之 间的相互联系，丰富已经存在的知识结构。 化学课程标准在课程的基本理念中明确指出要“通过以化学实验为主的多 种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的 意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。 1 2 2 2 人本主义心理学 人本主义心理学亦称情感学派，主要研究和关心的是入的本性、人的内在情感、 智能、潜能、目的、爱好、兴趣和价值等人类经验的一切方面，强调学生是一个个 具有思想、意识、情感、欲望需求以及各种能力的活生生的人，认为教育与教学研 究的出发点和最终归宿是人的“自我实现 。可以说入本主义心理学把人的存在看 作是一种有能力自我发展的潜能，把人的存在理解为主体与客体的某种直接的、 不可分割的整体，把人的本性、潜能、价值、创造力和自我实现提到心理学研究 对象的高度，把心理学看作是一门重要的学科。罗杰斯是这一流派的代表性人物， 他认为：“一个人是一条流程，丽不是固定的和静态的实体；是一条流动的变化之 河，而不是一团固定材料；是不断变化着的巨大潜能，而不是一群特定的特征。 总而言之，人本主义心理学是以自我实现为核心的心理学发展理论。 人本主义心理学学习观是以“意义学习为核心和根本的。它认为学习内容只 有和学习者的内在情感、需要、兴趣、能力、知识经验等相联系时，学习才是有意 义的。罗杰斯曾经指出“只有学会学习和学会如何适应变化的人，只有意识到没有 任何可靠的知识，惟有寻找知识的过程才是可靠的人，是有教养的人。圆这正是有 意义学习的最终目标。 人本主义心理学的教学观是“非指导性教学观，主张让学生在“心理安全”、 “心理自由 的轻松气氛下充分的自我发挥。教师要绝对的尊重学生，教学过程不 应该变成一个行为制约的过程，反而应当努力解开学生的种种束缚。值得注意的是， 这一展开过程不能是盲目的、完全跟着学生跑，它应该具有控制引导作用。 人本主义心理学认为学习内容只有与学习者内在情感、需要、兴趣、能力、知 识经验等相联系时，学习才是有意义的，同时提倡创造“真实，易于“接受和 “理解”的人际关系，认为只有充分重视学生的情感需要，努力创造民主的环境和 和谐的心理氛围，真正做到“以学生为中心”，激发其内部的探究动机，鼓励学生 克服困难，建立信心，因此，在化学实验教学中利用人类天生所具有的对未知事物 普通商中化学课程标准( 实验) 人民教育i b 版社，2 0 0 3 ，4 邓育红，马佳宏科学探究化学学习的重要内容和方式，中学化学教学与参考，2 0 0 3 ，8 1 0 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 的渴望，充分调动学生的学习兴趣，通过满足好奇心的同时实现教育的最终目的。 1 2 2 3 认知心理学 认知心理学中对于学习的信息加工过程的研究，具有代表性的是加涅和梅耶两 种学习过程模型。加涅认为学习是学习者通过自己对来自环境刺激的信息进行内在 的认知加工而获得能力的过程。而梅耶则在加涅研究结果的基础上进行简化，最终 得出新旧知识的相互联系是学习过程的关键，因此，要促使有效学习的形成必须建 立合适的外部条件和内部条件，让学生处于较高的动机状态，愉快地接受知识信息， 这样才能有效的内化到已有的知识结构体系中，形成有效学习。 1 2 2 4 中学生的心理特征 在进入高中化学学习后，学生的心理状况也发生巨大的变化，其主要的特征表 现在好奇心强烈、求知欲和模仿性，可塑性大，自尊心强，同时他们感到自己长大 了，独立性也越来越强，能有效的自我控制，有目的有计划的制定实验计划，并有 条不紊的开展实验，但是，这种独立性是不成熟的。由于生活、学习等各方面的能 力还不够，不能够完全自我独立学习、独立发展。心理学家普遍认为，中学生心理 发展的基本特征是由少年半幼稚、半成熟向成熟过度。 从情感和意志上看，中学阶段是学生表现欲最强的时期，不少学生在学习中过 于冲动和草率，为了表现自己赢得大众的认同和赞赏，常常标新立异做出许多与众 不同的事情，有时甚至拿冒险当英勇。这种看似幼稚的举动恰恰是这一年龄阶段学 习的最大动力，此时教师应当尽量创设问题情景，满足学生的表现欲，并给予充分 的肯定，调动学生的学习积极性。 从思维特征看，高中生的抽象逻辑思维已从经验型迅速过度到理论型，其推理 能力和创造能力也得到迅速发展。此时的高中生自我意识非常强，他们有明确的学 习目标和质疑一切的叛逆思想，他们能够独立的进行学习和思考，喜欢按照自己的 意志行事。特别是上世纪末“多元主义”( p l u r a l i s m ) 的文化价值观的产生，人类彼 此之间的相互理解，尊重差异与特殊性，实现合作与融合被提升到一个很高的地位， 在这样的社会环境下，中学生对于精神自由的强烈追求是与过去的中学生大为不同 的。然而即使是在这样的良好环境下，由于高考制度的局限，我们发现随着年级的 递增学生有问题面“敢于向教师提出 的人数比例却呈下降趋势。 1 2 3 教育学基础 1 2 3 1 终生学习的教育理论 张淑华等编著中学生心理素质教育辽宁师范大学出版社，1 9 9 8 i l