谈培养学生科学探究能力的重要性.doc

义务教育科学新课程标准把科学探究放在突出的地位，把科学探究作为发展学生的科学素养的核心，强调科学探究是一种重要而有效的学习方式，明确地提出发展科学探究能力所包含的内容与培养目标。教师应给学生提供充分的科学探究机会，让学生通过手脑并用的探究活动，体验探究过程的曲折和乐趣，培养学生科学探究的能力并增进对科学探究的理解。 人是天生的探究者。婴儿呱呱坠地时，他们就动用所有的感官去感受、去了解周围的环境。当儿童发现令他们迷惑不解或者能引起他们兴趣、激起了他们好奇心的物体和现象时，他们就会发问并想方设法寻找问题的答案。然而长期的应试教育，把大部分学生探究的兴趣磨灭了。 “探究性教学实际上是一种精心设计的教学活动”。本文尝试通过教师精心的教学设计为主导，以课堂为主阵地，学生为主体，把学生培养成懂得思考的人，能较全面地发展他们的探究能力：能抓住问题本质，善于提出问题，对问题提出各种有价值的猜测，能考虑多种解决问题的方法，从多种途径收集和评判证据，运用科学概念并检验其正确性，能与同学和老师分享交流自己的成果。让学生有机会体验发现的乐趣，养成不屈不挠、敢于冒险、保持好奇、勇于创新等的科学态度。将来长大成人后，无论是在工作还是生活中，都将继续受用这些探究的技能。 一、培养学生提出问题的能力 大文豪巴尔扎克曾经说过“问号是开启任何一门科学的钥匙”。善于发现问题，提出质疑，进行释疑是思维的批判性高的重要表现。质疑不仅是思维的开始，正确的质疑往往还是成功的开始，纵观科学发展史，每一个阶段的进展几乎都是从质疑开始的。爱因斯坦指出：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅仅是一个数学或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”海森堡也曾说过：“提出正确的问题往往等于解决了问题的大半。”华裔物理学家李政道对此也深有体会“对于科研工作者来说，最重要的是自己会不会提出问题。” （1）、认识“问题”的价值是培养探究能力的可贵前提 胡适曾经对北大毕业生说：“问题是学问的老祖宗，古往今来一切知识的产生与积聚，都是因为要解答问题。”我们的思维受先入为主的影响，使思维容易陷入滞涩与休眠状态；而问题的出现，往往会造成某种不确定性，使思维活跃起来，从而打破思维定式。当学生碰到令自己感到困难的问题时，他就会受到刺激。布鲁纳研究表明：难易适中且富有挑战性的问题足以激励学生向下一阶段发展，促进学生进行“反省性”探究，使思维从“前反省状态”进入“后反省状态”，在这种状态转变的过程中，智力活动总是尝试性、探究性的，始于问题的提出，终于问题的解决 （2）、创设各种教学情境，是培养学生“提出问题”能力的关键 促进学生的有效探究的基本条件之一是，将学生置于有意义的情境中，并引导他们提出问题，或者向他们提出恰当的探究任务。4教育心理学认为，兴趣是一个人倾向于认识、研究并获得某种知识的心理特征，是推动人们求知的一种内在力量。兴趣必然引起追求，而追求和研究就会导致对事物的深刻认识和理解。创设情景的目的是促使学生已有的知识与未知知识产生激烈冲突，使学生意识中的矛盾激化，从而激发学生发现问题、探究问题的欲望，产生问题意识，提出有价值的探究问题。教师以积极的态度为学生创设一个良好宽松的质疑环境，善于运用多种途径，如实验、多媒体技术、科学史、生产生活和社会中的实际问题等，为学生创设发现和提出问题的情景逐步引导启发学生进行质疑，激发学生产生强烈的探索动机。 以学生日常生活经验为前提，启发学生提出问题。 陆九渊曾提出：“为学患无疑，疑则有进” 。学生要有问题、想问问题、敢于问问题、好问问题，更应该会问问题。要使学生认识到不会问就不会学习，会问才是会学习的重要标志。 传统的科学教学设计中，教师往往重视自己在课堂中如何向学生提出问题，却忽视让学生自己发现提问，提出问题。学生把教材和教师当成是权威和真理，学生也很少对课本或教师提出质疑，很少认真思索过一个问题。新课程背景下科学的教学，要求教师在创设问题情景的基础上，鼓励学生大胆想象、质疑、勇于求异，主动发现和提出问题。教师在教学过程中，能以学生在日常生活中的真实体验为前提，围绕某一个科学知识点，设置教学情境，启发学生发现与此科学识点有关的问题。然后让学生带着问题去学习，从而激发学生的创造欲望。教师对敢于提出问题、善于提出问题的学生给予及时充分的肯定和表扬，努力建立一种平等互信的新型师生关系，营造一种民主、和谐、宽松、自由的课堂教学气氛，让学生消除思想障碍。让问题成为学生感知和思维的对象，使学生在问题中求知，在问题中发展，不断提高发现和提出问题的能力。 从学生认知规律出发，“以学生为本”提出问题。 教师根据学生已有的认知结构和思维水平，在探索科学规律的过程中设置一个个、一组组彼此相关、循序渐进的探索性问题，通过连续提问，诱导学生去发现问题、分析问题和创造性地解决问题，在这种方式下，教师以问题为引子，让学生带着问题去学习，从而激发学生的创造欲望。 留给学生思维的时间和空间 在教学大纲背景下科学实验，分为教师演示实验和学生分组实验，通常都是老师演示学生看、 老师讲学生听，学生分组实验则是学生按教材按部就班，照方抓药，再现教材中既定实验现象和结果。学生不需要思考提问，学生也很少有思考和质疑的时间和空间。而新课程理念下的科学实验探究教学是以一个问题或主题为中心，教师启发学生质疑、提出问题，学生独立思考、独立发现和提出问题，实验的方案多样，结果也不是唯一的，学生有足够的思维时间和空间。 引导学生对问题的口头和书面表达 学生提出问题的能力是逐步发展的。学生发现问题后，教师应启发学生把自己的发现以问题的方式表述出来。之后，教师再根据学生的认知情况，鼓励学生对发现的问题作出进一步的思维加工，形成一个有价值的探究问题，并用口头或书面语言加以表述出来。对学生所表述的科学实验问题，教师要及时进行指导：正确的表述，要给予充分的肯定和鼓励；不恰当的表述，要及时给予纠正。学生经过多次的经验积累，随着他们科学知识、技能的提高，就可以逐步发展他们发现和提出实验问题的能力。 二、培养进行学生猜测与假设的能力 牛顿对猜测作出过精辟的论断“没有大胆的猜测，就作不出伟大的发现。” 猜测和假说是科学发展的必由之路，没有猜测和假设，就没有研究的方向，更谈不到科学的发现。 （1）通过具体的实验探究活动，使学生认识猜测与假设的重要性 在科学探究过程中发展学生的猜测与假设能力，不能离开具体的实验探究活动。那种为了培养猜测与假设能力而孤立地进行这方面训练的做法，是不可取的，培养应当是学生的主动发展。因此，教师应注意通过具体的实验探究活动，使学生认识猜测与假设对于发展他们的实验探究能力、培养他们的创新精神和提高他们的科学素养的重要性。同时，使学生体会到，猜测与假设还是科学实验学习的重要且具体的学习方式，对所要解决的问题敢不敢、会不会作出猜测与假设，是衡量学生是主动学习还是被动学习的一个重要标准。 （2）创设生动活泼的情景，引导学生主动、大胆地对所探究的问题进行猜测与假设 对于长期习惯于被动接受学习的学生来说，要立刻使他们形成一定的猜测与假设能力是不现实的。为此，教师在科学教学中，一方面要制定发展学生猜测与假设能力的计划，让学生通过一段时间的学习和体验，逐步转变被动接受学习的习惯；另一方面还要注意创设生动活泼的教学情景，在探究式学习氛围中，自然而然地激发学生的想象力，这一点在猜测与假设能力发展的初始阶段尤为重要。同时，还要对学生作出的猜测与假设给予肯定和赞赏，强化学生主动、大胆地提出猜测与假设的积极性。 （3）发挥小组合作学习的作用，引导学生主动对猜测和假设进行交流和探讨 由于每个学生的生活经验、知识基础、学习习惯和实验探究能力不同，他们提出猜测与假设的方式、角度、深刻程度等，也都有着较大的差异。如何消除或弱化这种差异呢?教师在科学在教学过程中，要注意发挥小组合作学习的作用，使每一名学生在小组内都有提出猜测与假设的机会，都能对别人的猜测与假设发表个人的看法。事实上，小组内或小组间的主动交流，对于学生发展他们的猜测与假设能力起着相当重要的作用。 尽管猜测、假设不一定是最终的科学结论，但猜测也不是胡猜乱想，假设更不是瞎说。因此，在科学教学过程中，教师要注意启发学生对所提出的猜测与假设，应根据已有的经验和知识，从不同的侧面给予论证。小组内的讨论，更有利于学生取长补短，开阔思路。 三、培养学生实验操作的能力 实验是培养学生各种能力、提高综合素质的大熔炉。教师在实施新课程标准中更应大胆转变教学观念，大胆开展各项实验教学，培养学生的学习积极性和主动性，让学生的智力和思维的深刻性、严密性、广阔性、创造性和敏捷性等得到进一步的开拓和提高，让学生学有动力，学有方法，学有创造，学有个性，把学生培养成为具有独立学习能力的人。 （1）、学生亲手实验，加强科学知识的感性认识。 动手能力是学生创新能力的最直接的体现，一个连基本操作都不会的学生，很难想象他有多强的创新能力。提高学生的实验的动手能力，加强学生对科学知识的感性认识。在传统的教学中，教师都十分重视强调实验操作的规范化和技能的培养，学生来到实验室做实验时，往往是按实验台上的实验用品和教材的步骤而进行“照方抓药”式的实验操作，除了操作技能的练习外，科学实验和其他重要功能只停留在表面。而新课程标准教材在实验上取消了传统教学的这种模式，要求学生自己通过学习去完成，这样教师就要精心设计科学教学实验活动和学生参与活动的方式，加强学习方法的指导，使学生通过实验而体验实验过程，让学生在实验中能清楚地观察现象，实验结束后对实验现象进行分析、形成思路得到结论，并且可以与同学就实验及结论进行交流，展开讨论；对实验中产生的错误偏差进行分析，找出原因。 通过学生有目的地参与实验，增强了他们的感性认识和经验，体验实验过程中所蕴含的乐趣。这样让学生一方面在快乐中增强对所学知识的理解，另一方面通过交流学习掌握处理信息的技术和方法。如在讲授“空气成分的测定”实验时，我设计了三组实验（每组让三名学生上台演示），实验中所用装置相同，药品不同-A组为：红磷、水；B组为木炭、水；C组为：木炭、石灰水。实验现象是A、C两组的同学基本上能看见烧杯中的液体能倒流进集气瓶中，且液体体积约占集气瓶总体积的1/5，探究出空气中O2的体积含量；而B组的同学几乎看不见水倒流进集气瓶中。根据这些实验情况，教师及时引导学生思考问题并让学生自由讨论，找出原因，最后教师归纳总结，得出结论；最后让学生回去思考并做作业：假如用燃烧蜡烛的方法能否得出正确的实验结论，为什么？通过这样的对比实验，激发了学生的学习兴趣，培养了他们的学习科学的严谨的科学态度和思考问题的能力。 （2）、积极开展探索性实验的实践活动。 现代科学观点认为：科学应包含着科学知识和认识科学知识的过程与方法。因此，在科学教学中不仅要向学生提供已经获得过的系统知识，还要有效地传授用来探索及检验这种知识的方法。实验是一种探究性活动，实施探究性科学实验教学不仅能够为学生充分发挥实验的能动性，还能让学生体验科学的发现的过程、了解知识的全貌，同时培养学生的创新精神和实践能力。 传统的科学实验是验证性的，它可以以“读教材”和“听教材”来代替，新教材的实验教学中，要尽量发挥实验的探究本性，让学生理解科学探究的方法和过程，丰富学生探究活动的亲身经历。探究性实验强调学生的主体作用，但并不忽视老师的主体作用，相反，它对教师的要求更高，要求老师帮助学生设计方案，启发学生全面考虑问题，建议他们对某些问题进行解释或讨论，或变换实验方法，把实验探究做得更深入，并指导学生用文字或图表表述来完成探究的过程与结论，让学生在动手进行探究的过程中，提高探究水平。老师在教会学生如何阅读科学资料，如何描述宏观的科学物质和元素与微观的粒子运动状况，如何定量地揭示科学变化规律的同时，更应重视学生的动手实践，尽可能地让学生到显示世界中亲自观察，体验事物的变化过程、条件和结果，体验这些变化对人们的生产、生活的影响。 例如：在燃烧的条件和灭火的原理的实验探究中首先让学生联系日常生活中常见的燃烧和灭火的方法，猜想燃烧需要的条件和能灭火的原因；然后指导学生开展实验进行研究：在盛有热水的烧杯中放入一小块白磷，在烧杯上方盖上一块薄铜片，铜片上两边分别放一小堆干燥的红磷和白磷，观察到现象后再对烧杯中的白磷通入氧气，再观察现象。实验后引导学生进行讨论得出燃烧的条件。结合课本内容，教师又设计了一些实验供学生课堂上探究，如：点燃水和酒精，观察哪种物质能被点燃；在相同条件下点燃小木条、木炭和煤，比较哪种物质容易被点燃；让学生在理解燃烧的条件的同时，又得出不同的物质着火点不同的结论；将铁丝分别在空气中和在氧气中点燃，观察燃烧的不同情况，得出物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。又如让学生进行用不同的方法熄灭蜡烛的实验，结合生活中常见的灭火方法，得出灭火的原理。通过这些实验的对比，加强了学生对本节课的知识的理解和掌握。探究性实验可以让学生体验、理解科学探究的方法和过程，丰富学生探究活动的亲身经历，使学生在实践中学会交流，学会合作，让学生在与同学之间的交流中享受成功的喜悦，在交流中学习别人的经验，反思自己的不足，在交流中进行争辩和质疑，让学生在交流中获得收益，得到提高。这样更能有效地发展学生的思维能力，提高学生的科学素养，培养学生的创新精神。 （3）、课堂设计的实验要贴近社会生产、生活。 新科学课程标准突出关注社会现实，结合学生熟悉的生活情景和已有的实际经验提炼学习素材，从丰富、生动的生活中寻找学习主题，要求学生了解科学与生活的密切关系，使学生逐步认识和感受科学对日常生活和社会发展的重要影响。在课程标准中明确提出：保持和增进对生活和自然界中科学现象的好奇心和探究欲，发展学生学习科学的兴趣。作为科学教师就要发挥科学学科的自身优势，通过科学实验拉近学生与科学之间的距离，让学生体验知识的使用和价值。 在平时的教学中，教师应该选择和设计一些课外实验和家庭实验让学生亲手去完成，如利用食醋除去热水瓶中的水垢；利用肥皂水来检验硬水和软水；利用PH试纸来测定柑桔、苹果、香蕉、番茄、可口可乐等常见水果的PH值；铁钉生锈；树叶做成漂亮的书签等实验，让学生觉得生活中处处有科学，科学就在我们身边，学习科学有用，只要我们勤于思考，勇于尝试，就能有所创新、有所发明，更加激发了学生学习科学的兴趣和求知欲望，体验科学带来的乐趣。 四、培养学生得出结论的能力 科学教学中得出结论的方法，概括起来主要有比较、分类、归纳和概括，以及体验等。在课堂上通过具体的得出结论的过程，使学生认识到证据对得出结论的重要性；通过积极的情感体验，使学生体会观念、情感态度与价值观也是结论的重要内容；通过具体的科学探究活动，学习得出结论的方法培养学生得出结论的能力。 通过实验观察获得的实验事实，通过查阅、调查等获得的证据，并对所收集的事实和证据进行整理的基础上，运用比较、分类、归纳和概括等科学逻辑方法，将获取的证据与问题联系起来，提出现象或结果产生的原因，进而得出结论。在得出结论的过程中，将观察到的现象与已有知识联系起来，这必将产生新的知识，提出新的见解。对于科学家，这意味着新的发现，对于课堂上的学生，则意味着对现有知识的更新，是新知识的获得。所以，得出结论是探究过程的高级思维，是能力和知识双丰收的重要环节。 五、 培养学生反思与评价的能力 科学探究既作为学习的方式，又作为学习的内容和目标，必须落实在其他各主题的学习中，不宜孤立地进行探究方法的训练。对科学探究学习的评价，应侧重考察学生在探究活动中的实际表现。 学生的知识背景不同，思考问题的方式也可能不同，他们对同一个问题的认识角度和认识水平也存在差异。在探究教学中教师要有目的地组织学生相互交流和讨论，这样既有利于培养学生交流与合作的能力，也有利于发展学生的评价能力。要提倡以小组为单位的探究活动。 反思与评价是从严密的角度对探究行为和结果的可靠性、科学性进行重新审视的过程。通过反思与评价，能使学生发现实验探究中存在的问题，扬长避短，获得新的发现和改进建议，发展批判性思维，体验实验探究活动的乐趣和学习成功的喜悦。 （1）培养学生对探究结果进行评价的意识 对探究结果进行评价的意识是指对探究结