（课程与教学论专业论文）中学化学教学中探究活动的频率及所用时间的探查研究.pdf

摘要 我国是在梳理和橛括国际上化学课程改革的一些基本趋势的基础之上，第一次将科 学探究引入中学化学教学中。并将科学探究作为此次课程改革的突破口，倡导以科学探 究为主的多样化的学习方式和教学方式。关注基础教育化学课程改革试验工作已成为一 线教磐与化学教弯研究工作者的曹黉任务。 本文通过调查、访谈有探究教学经验的一线化学教师，得到关于在化学教学中安排 探究活动的频率及所用时间的经验性结论，结合理论分析，从而实现从时间的维度对科 学探究教学进行较为科学合理的整体设计，指导广大一线教师农今后的化学教学中更好 的健进全体学生科学素养的全面发鼹，同时，也给佬学教育研究工 乍者提供一定的理论 参考与借鉴。 本文共包括四个部分，每部分的内容如下： 问题摄甾部分，对选邃的由寒，研究鲍方尚及硪究价值作了筒要翡介绍。 理论赫础部分，着重对科学探究的本质、科学探究的构成要素、探究活动及探究活 动的类型进行了文献梳理、概括和分析。 探究活动的频率及所用时间的调查统计与结果分析部分，主要对从时闻维度对科学 探究教学进彳亍整体设计所涉及的问题包括用于探究教学的时滴寿总学对豹跑甥l 、每学麓 安排完熬探究活动次数、一堂课中局部探究活动的安排频率及每次活动所用的时间等进 行调查统计并加以分析。 结暴与讨论部分，搬据淫套绝聚与理论分丰厅摄窿如何从睡闻维度对科学探究教学进 行整体设计，并分析了探究费时的主要原因及提出解决探究教学出现拖堂、完不成教学 计划的有效措施。 关键词：科学探究；探究教学时闻 一、问题的提出 新一轮基础教育化学课程改革最突出的特点是将科学探究作为化学课程的重要内 容。依据基础教育课程改革纲要( 试行) 编制的全日制义务教育化学课程标准( 实 验稿) 和普通高中化学课程标准( 实验) “将科学探究作为课程改革的突破口 使获得化学知识和技能的过程成为理解化学、进行科学探究、联系社会生括实际和形成 科学价值观的过程。“。经过四、五年的努力，大部分化学教师都已接受了这理念， 并在实际教学中根据具体情况不同程度地在文旌探究教学。然而，在这一过程中，也突 显出了一些问题。 例如，“探究就比讲授好吗? 所有的知识都要探究吗? 什么样的知识适合探究? 探 究到什么程度? 探究完不成教学任务怎么办? ”等等。 同讲授相比，其中最突出的问题在于：探究教学所需要的时间要比讲授花费多。首 先，探究式教学是需要一定时问的，没有足够的时问是无法真正开展有意义的探究的， 这个时间是必须花的，也是值得花的。其次，如果单从知识的传授来说探究式教学是要 比讲授式教学饨费的时间多，但是，如果从知识技能、过程方法、情感态度价值观的全 面培养来看，探究式教学就是一种非常经济的教学方式了。另外，单纯从一节课来比， 探究式教学的时间效益比较低，但是如果从一个单元或一个专题的教学来比，大量的教 学实验表明，设计合理的以探究为核心的多样化教学方式的时自j 效益则不比传统教学方 式的差。因此，科学合理地处理好探究教学与传统教学的关系，对科学探究教学进行 整体设计，是解决这一问题的关键。 那么，探究教学所用学时占总学时的比例是多少为宜? 在一学期的教学中，进行几 次完整的探究合适? 局部探究活动的安排频率及占一节课的时间多少为宣? 探究费时 的主要原因是什么? 以及解决因探究而完不成教学计划问题的有效措施等等。这些问题 也让课程与教学论研究者感到困惑。实际上这是从时间的维度对科学探究教学进行整体 设计的问题，而探究是长期的优势、整体的优势，必须对其进行整体设计。 本研究拟通过调查、访谈有探究教学实践经历的一线化学教师，得到关于安排探究 活动的频率及所用时间的经验性结论，结合理论分析，从而实现从时间的维度对科学探 究教学进行较为科学合理的整体设计，指导广大一线教师在今后的化学教学中更好地促 进全体学生科学素养主动全面的发展。 进全体学生科学素养主动全面的发展。 二、理论基础 ( 一) 科学探究及其构成要素 1 科学探究的本质 关于科学探究的含义有多种解释，其中具有代表性的解释列举如下： 美国国家科学教育标准中对什么是科学探究是这样表述的：“科学探究指的是 科学家们用来研究自然界并根据研究所获事实证据做出解释的各种方式。科学探究也指 学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动。”根据科学探究的含义， 在实际教学中并不容易把握科学探究活动的实质，郑长龙教授在分析科学研究具体案例 的基础上，高度概括出了关于科学探究的本质： 科学探究始于问题 除了科学问题以外，化学教学中的科学探究还可以是与科学有关的生产、生活中的 问题，科学探究始于问题，提不出问题，就没有科学探究的目标和方向，问题的发现和 提出，是进行科学探究的首要步骤，正是它启动着科学探究机制的运行，规定了科学探 究的方向和内容。因此，问题是科学探究的起点，而且贯穿于科学探究的始终。 解释是科学探究的核心 科学的作用就在于对自然事物和现象的解释，这是科学最基本的功能。解释是需要 证据的，对同一个问题，可以形成多种解释，这多种解释就是假设；科学的假设，需要 检验，对假设的检验，实际上就是对假设的推断，通过推断的结果看假设是否正确，解 释或假设只是一种猜测，有可能正确，也有可能错误，也有可能是部分错误、部分正确， 这就需要去验证，所以说对科学假设的检验过程，实际上就是进一步收集证据，证实或 证伪解释的过程。如果一个解释或假设被证明是正确的，那么，它就会转变为理论，成 为结论，被人们继承。 因此，从本质上说，科学探究就是运用证据对科学及与科学有关的问题进行解释， 并进行检验，从而得出结论的过程，见图l 所示： 固 图1 科学探究核心要素示意图 从图中可以看出： 问题是科学探究的起点。 解释是科学探究的核心。 解释是需要证据的；解释的实质就是一种假设，证据就是假设提出的依据：对一 个问题可以提出多种解释，从而形成多个假设。 2 过程。 假设的检验同样需要证据，验证实质上就是进一步收集证据，证实或证伪解释的 被证明是正确的“解释”就是问题的结论。 “问题”、“证据”、“解释”和“检验”是反映科学探究本质的最核心要素。 2 科学探究的构成要素 全日制义务教育化学课程标准( 实验稿) 中将科学探究的过程概括为8 个要素： 提出问题、猜想与假设、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。科学探究活动中的要素可多可少，可以进行各种灵活的组合，这样使教学 中科学探究活动的模式多样化、灵活化。 1 ) 提出问题 在化学新课程中，“提出问题”是科学探究能力的第一个要素，它占有重要的地位。 爱因斯坦( a l b e ne i n s t e i n ) 说：提出问题比解决问题更重要。“问题”是整个学习过程 的核心和关键。通过有疑问，发现问题，提出问题，才会试图找出解决问题的方法与途 径，从而产生创造性的发现，这就是“提出问题”的教育价值所在。化学教学以问题为 导向，并联系学生的实际生活体验，努力创设问题情景，给学生提供了很多发现和提出 问题的机会，在问题的引导下去学习化学知识。 2 ) 猜想与假设 猜想与假设是自然科学发展的形式。科学的发展过程从一定意义上说，是猜想或假 设不断被证实或证伪的过程。科学探究活动中的猜想与假设，是学生运用已有的知识经 验，以获取的事实材料为基础，对问题的可能答案进行猜测，并试图提出自己的见解和 主张。在学生的科学探究活动中，猜想和假设能为收集信息、分析和解释信息提供一个 框架，也能为制定探究计划或设计实验方案奠定必要的基础，在这一过程中，也可以调 动学生主动地参与学习活动积极性，促进学生的思维能力、创造能力的发展。 3 ) 制定计划 如何检验假设的正确? 应收集哪些资料? 如何收集所需要的资料? 应该采取哪些活 动方式? 小组内将如何进行分工? 这就是制订计划所要解决的问题。在科学研究中，对 科学问题提出的假设或猜想，必须通过实践进行证实或证伪。为使验证假设或猜想的实 践能顺利并且有效地进行，必须精心设计实验方案、制定计划。制订计划是科学探究活 动中的重要环节，因为它可以帮助学生理清自己的探究思路，并为学生解决问题提供一 条清晰、具有可操作性的线索，从而保证探究过程的顺利进行。 4 ) 进行实验 实验，实际上是在条件控制下所进行的观察。学生的实验能力，是运用实验方法， 完成各种实际操作任务的能力。3 实验需要观察、实验和观察都应该做好记录、实验要 进行条件的控制、定量实验还要对测得的数据进行分析和处理。所以，通过化学实验， 能够培养学生学会化学实验这种科学方法，同时学生也学会了观察、测定、实验条件控 图2 科学探究活动构成要素关系图”1 ( 二) 探究活动及其类型 1 探究活动 所谓探究活动是指在教师的指导下，从自然界和社会生活中选择和确定探究专题， 以类似科学研究的方式，主动地获取知识，应用知识，解决问题的学习活动。 2 探究活动的类型 2 1 从活动的内容来划分 从活动的内容来划分，可以将科学探究活动分成对化学知识的探究活动、应用化学 知识的探究活动和s t s 方面的探究活动三种类型。 ( 1 ) 对化学知识的探究活动 这类探究活动主要指向具体的化学科学知识的学习，一般与物质的性质、存在、制 取等化学知识相关。学生通过这些活动的学习，一方面可以主动地获取化学知识，另一 方面也可以体会到科学探究对于学习化学的重要性，学习进行科学探究的基本过程和方 法，逐步发展科学探究能力。3 ( 2 ) 应用化学知识的探究活动 这类探究活动主要指向一些具体的化学科学知识的应用。应用化学知识的探究活动 是直接应用化学知识去解决与化学相关的问题，通过这些探究活动，学生可以体验到化 学知识在实际生产生活中的重要作用，学会运用化学的观点和视角去解释和解决实际问 题的方法，在这样的探究过程中，学生也可以更深刻地理解和掌握所学习的化学科学知 识。 ( 3 ) s t s 方面的探究活动 这类探究活动主要是选择为学生所熟悉的、与学生实际生活联系紧密的化学知识内 容，通过探究活动体验化学与技术、化学与社会的密切联系，认识化学在人类社会发展 器 增强学生对自然和社会的责任惑；使学生在面临与亿学有关的社会闯题的挑战时，能傲 出更理智、更科学的决策。 图3 化学与技术和社会生活 通常调查类活动对学生的探究水平层次要求较高，需要多种知识( 包括自然辩学， 社会科学等知识) 、科学方法和技术手段的整合，而且一般要在课外来完成。因此，调 查类活动擞适合于对s t s 课题进行探究。 义务段课稼中调查类活动占3 1 8 ； 高中段课标中调查类活动占4 0 1 ； 高中段课标中化学与生活模块中调查类活动占5 7 2 ； 高中段课标中伍学与技术模块中调焱类活动占6 1 1 。 ( 3 ) 交流类的科学探究活动 在课嫩中，学生的知识来源大体包括三个方俩，如下图所示：【l o 】 交流探究是指基于交流( 讨论) 来进行的一稚化学学科科学探究活动，交流类的科 学探究活动，一般都以明确的问题为导向，学生以小组的形式围绕问题进行讨论、交流、 表达自己的观点，进而修正、改进和完善自己的观点，并深刻地探究出事物或现象的本 质。交淀朝可单独作为一类搽究淫动，霹时逢是实验探究和调查探究活动中f | ；呼不可缺少 的环节，没有交流的实验活动和调焱活动是不存在的。 群体动力理论认为，当人们不是独自地而是在群体中探讨解决问题时，解决问题的 知识是群体成员所拥有知识的函数，丽不是简单的总和。在解决闻题的过穗中，群体成 员互相沟邋、互楣作用，知识与策略的共享与租容，会影响群体闻题解决的过程；群体 成员的相互讨论可以使得对信息的加工更深入，会使群体的知识表征发生然结构性的 7 另夕 ，上两讨论豹“实验”是指实验活动，也就是说要通过傲实验来进幸亍探究。事 实上，根据“以实验为基础”的四熏含义，“基于实验事实”的探究、“基于实验史实” 的探究，也是实验探究，也是应该提倡的。只不过这里按探究途径对科学探究进行划分， 实际上已经包含在调查类和交流类探究潘动当中，因此，对实验探究形式的域解不应绝 对化。 图7 一学期中安排完整探究的次数 上表数据中，在一学凝的教学中安援 完整搽究活动豹次数润怒上，选择2 次莘眭3 次 的分别占3 5 4 8 和3 3 8 7 ，选择4 次及5 次以上的占1 6 1 3 和1 4 5 2 。 下表为教师选择的根据： 表6 教师选择的原因 学生及教师没有精力和时间 让学生体验几次就可以了，常规教学任务还是很重的 需适合学生认知水平，并与教材有联系的课题：不影响教学进度 a学生年龄特点帮心理特点 如过多，会冲击正常教学内容的完成 个人能力有限，学生潜能未开发 学校的条件，学生的素质 教学进度 尝试，不宣太多 所学内容及学生接受能力 学生从传统模式转变过来需要时间，有些内容不窟用探究式教学 探究潆选择内容要蠢价值，关键褒于探究豹过藤器| 意义，精砥不在于多 b学生的接受情况 占时多，不易多上- 学生身心特点 据教学藏律性 不影响常规教学，又有更多时间分析探索更台适方法 教学任务多，不宜多搞 对一个问题的探究需要大块时间，形成风格，一次半次无意义 教学侄务於紧张程度 c 预备知识丰富，铺垫充足，深入浅出，逻辑性强 一学期大约可以讲4 章，每章开设一次较为合理 应尽量多的安排探究课 d激发学生学习兴趣，寤发学生惑维 根赫学生的年龄及生理特点 1 4 元) 不是1 次豹占1 7 7 4 说明大部分一线教师认为，即使是局部探究活动，既不能每节课都有，也不能一单 元连一次都不安排，而应该每章( 单元) 安排l 到2 次。 表8 局部探究活动占用的时间 选项 您在一节课的教学中所安排的局部探究活动 a 约l o m n 6 7 7 4 b 约1 5 m i n2 4 1 9 通常占用的时间为： c 约2 0 m m8 0 6 d 约3 i n0 o o 图9 局部探究活动占用的时间 从表8 数据可以看出，在一堂课中局部探究活动所用的时间问题上，选择约1 0 m i n 的占6 7 7 4 ，选择约1 5 撕n 的占2 4 。1 9 ，选择约2 0 i n 的占8 0 6 筠，没有入选择约3 0 m i n 。 下表为教厢选择的根据： 袭9 教师选择的原医 完不成教学任务 激发学生兴趣为目的，德不能占太多的课内时间 与正常的教学活动结台，激发学生的学习兴趣 适用探究式教学的内容决定，再者就是学生的自身因素，如基础、年龄等 学生豹年龄特点所在，不能放得过长，以免造成浪费 教学任务及学生程度 探究时间过长会影响本节课的内容 a 培养能力为主要目盼 本节课的内容及与实践的联系情况 可通过探究来引导学生对本课内容的兴趣 由于教材和教学进度的安摊，很少宥时闻探究 学生能力水平限制 撮据具体内容选择 具体问题具体分析 表1 0 探究费时的主要原因 选项 您认为探究费时 a 学生的自主性加强了，课堂难以控制，因而费时 2 0 9 7 的主要原因是什 b 探究要走很多弯路，探究的结果具有不确定性， 5 4 8 4 有时甚至是错的，因而费时 么? c 分组汇报，占用时间多 1 6 1 3 d 其他原因 8 0 6 备注：在d 选项“其他原因”中，一些教师认为“受课时、同备课组进度、考试、练习等制约： 教师的预设不明确，对学生不了解：对探究的方式许多学生不适应，跟不上路子费时；学生的思维 活跃，涉及的范围往往超出原设计：学生思维发散，且知识贮备太少( 初三) ；学生的探究习惯缺 乏”等原因的影响。 通过调查，一线教师反映探究费时的主要原因是：“探究要走很多弯路，探究的结 果具有不确定性，有时甚至是错的，因而费时”和“学生的自主性加强了，课堂难以控 制，因而费时”，另外还包括“分组汇报，占用时间多”“教师的预设不明确，对学 生不了解”“对探究的方式许多学生不适应，跟不上路子费时”“硬件不够，校长不 支持”“学生的探究习惯缺乏”等因素。 解决探究教学常会出现拖堂、完不成教学计划的问题，可以采取以下措施：有目 的地选择一些有探究价值的内容设计成连堂课进行探究；将一节探究课分为课前、课 堂两部分去进行；将一节探究课分为课堂、课后两部分去进行；将本节课的复习提 问、引入课题、巩固练习等环节省略，在课堂上只对该探索的问题进行探究内容的教学。 调查表明，一线教师对这些措施是认可的，是有效的措施。其中，措施更适用于完 整探究，措施则更适用于局部探究。 在解决“探究费时”的这个问题的过程中： 一方面，广大教师