如何培养中学生科学探究能力

1如何培养中学生科学探究能力摘要中学科学课程作为学生科学学习领域的一门基础课程,它的根本目标在于提高全体学生的科学素养。论述了中学科学教学中培养学生科学探究能力的四个途径一是加强实验教学,培养学生的科学意识二是重视探究过程,培养学生的科学探究能力三是实施人文教育,培养学生科学品质四是开展科技实践活动,全面培养学生的科学探究能力。关键词中学科学课堂教学科学探究全日制义务教育科学（79年级）课程标准（以下简称标准强调“科学课程以提高每个学生的科学素养为总目标。”1并将科学课程的分目标定位在以下4个方面科学探究（过程、方法与能力）,科学知识与技能,科学态度、情感与价值观,科学、技术与社会的关系。而培养科学能力是培养和提高学生科学素养的首要任务。全日制义务教育物理课程标准（实验稿）提出“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探研过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神，实践能力及创新意识”，在物理教学中有意识、有目的、有计划的提高学生的科学探究能力，是实施素质教育的重要内容。提高学生的科学探究能力,主要体现在培养多方面的能力上,比如观察和实验的能力、归纳和演绎的能力、类比和推理的能力、查阅资料和使用工具的能力等等,这其中的核心是创新思想和创造能力的培养。所以,在教学中不仅要学生掌握扎实的基础知识,更需要在传授科学知识的过程中培养科学意识、科学能力和科学品质,提高学生的科2学境界。科学探究能力的培养是一项长期而艰巨的工程,只有在整个科学教育过程中,都注意到科学探究教育的渗透,才可能达到较理想的效果科学教学中对学生科学探究能力的培养和渗透可通过以下几种途径来实现1加强实验教学,培养学生的科学探索意识科学是以实验为基础的学科,可以说没有实验就没有科学课本身。尤其是探究性的实验,既可以增加科学课堂的趣味性,挑战性和知识性,又可以在实验过程中培养学生的好奇心和兴趣。例如在液体性质中,有的学生研究小组做液体表面张力实验,把硬币放在水面获得了成功,有的小组用一个小铁珠从圆形的细铁丝圈中的肥皂沫穿过而肥皂沫并没裂开,有的小组通过两片玻璃中水面的上升来计算水的表面张力系数等。学生设计的实验大大激发了同学的学习热情和兴趣,同时通过实验培养了学生的观察能力和动手能力,从中学会以实事求是的态度面对科学,体会科学研究的一般方法,并从学生间的团结协作中感受成功的快乐。笔者从一次科学课程教学试验中观察到,学生们在试验中都能大胆尝试,积极实践,但有些同学也许由于时间有限,没有如期找到确切的答案。然而,不管实验结果如何,学生们对此兴趣浓厚,而且还给他们留下了思考的空间。这一过程为学生们提供了一次学习的经历,让学生体会到理论和实际的差距,让学生真正成为了学习的主人,通过自主的探究、动手实践,体验和感悟了科学研究的方法,培养了学生的科学意识和勇于创新的精神。然后通过学生间的相互交流,让他们体会交3流协作的乐趣,培养他们实事求是、尊重科学的精神,学会提出问题,并借助实验手段研究、检验和归纳结论。开放式实验室可以提供一个发挥个人潜能的实验环境,并能适应不同水平和能力的学生的要求,从而使学生由被动学习转变为主动学习可以为学生提供更多自己动手做实验的机会,这对提高学生独立思考、独立操作能力以及从事实验研究的兴趣是非常重要的可以鼓励学生参与科研活动,实现对学生的综合素质和创新意识的培养。尽管开放式实验具有诸多优点,但是由于存着实验设备不易管理和实验人员素质要求高两个显著的问题而没有被广泛采用。因此,可以根据专业设置和科研方向的需求建立单独的开放实验室。首先,开放实验室的建立要与专业设置和科研方向紧密结合。开放实验室作为教师指导学生进行教研的场所,其根本宗旨是培养具有较高专业素质和创新能力的专业人才开放实验室与科研项目结合,走/产、学、研相结合的道路,能营造一支高水平的实验教师队伍,解决设备管理与维护和提供高水平指导的问题。其次,开放实验室开放的具体形式可分为学生参与科研型、学生科技活动型以及自选实验课题型,实验内容贯彻/因材施教,讲求实效的原则,采用以学生为主体、教师加以启发指导的实验教学模式。学生参与科研型开放实验主要面向高年级本科学生,实验室定期发布科研项目中的开放研究题目,吸收部分优秀学生进入实验室参与科学研究活动学生科技活动型开放实验学生自行拟定科技活动课题,结合实验室的方向和条件,联系相应的实验室和指导教师开展小发明、小制4作、小论文等的实验活动自选实验课题型开放实验实验室发布教学计划以外的自选实验课题,鼓励学生进行创新设计实验。2重视探究过程,培养学生的实践能力科学学习要以探究为中心。探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式。重视学生的智力探究过程,把科学知识体系、学生的认知发展和社会的需要这三方面有机地联系起来综合考虑,将科学思维过程融入学生的知识结构之中。在开发这方面的内容时,教师必须让学生通过动手动脑、亲自实践,在感知、体验的基础上建构自己的知识体系,而不是简单地通过讲授把知识和结论教给学生。把科学思维过程转变为可操作的培养过程,这样不但循序渐进地培养了各种科学思维过程,而且把每个过程都分解为不同层次,按照学生的认知发展规律循环上升,学生科学探究能力得以培养和提高。因此,要提倡以科学探究为中心的教与学方式。探究教学是指学生在教师指导下,采用科学探究的方式进行的一种科学活动。我国标准将其基本过程表述为以下6个要素提出科学问题进行猜想和假设制定计划,设计实验观察与实验,获取事实与证据检验与评价表达与交流。在实际教学中,某些探究过程只包含其中的几个要素,而且也不一定按上面呈现的顺序进行。任何能力的形成和发展都离不开相应的活动。同样，学习科学方法也需要我们的教学过程和科学研究过程相适应。在物理学中，引出物理概念、规律的方法主要有两种。其一是运用实验方法建立物理概念和规律。其二是运用演绎推理的方法引出物理概念和规律。对于前5者，我们采用师生协调活动进行探索性实验的研究或教学过程。即首先引导学生提出研究课题，进而进行科学猜想，然后设计实验，进行实验探讨，最后得出结论。如在牛顿第二定律的教学中，我们首先引导学生通过定性分析得出A与F、M有关，从而启发学生提出探讨A、F、M三者数量关系的研究课题。接着指导学生通过定性实验对三者关系进行科学猜想，然后设计实验进行探讨，几届学生的教学实践证明，学生开始探讨的结论总是与猜想不一致，这时告诉学生在科学研究中，实验结论与猜想矛盾，有两种可能，一种是猜想错了，另一种是实验问题。经过分析，学生错误的原因是认为沙桶的重量等于小车所受拉力。然后指导学生转变研究对象再做实验，结果往往又与猜想不一致，师生共同分析可知小车还受到摩擦力，从而使学生明确探讨的力是指合外力，摩擦力不好测定怎么力再引导学生得出平衡摩擦力的方法（学生提出方法往往是多种），最后得出与猜想一致的结论。在我们的教学中，牛顿第二定律一般用课时；这样，学生不仅明确掌握了牛顿第二定律的内容、研究对象的选取方法，实验数据的处理方法，加速度的测定等等，更重要的是熟悉了探讨物理规律的科研过程，这无疑会有助于学生熟悉和掌握科学研究的基本方法。探究教学不是先将结论直接告诉学生,再通过演示实验或学生实验加以验证,而是让学生通过各式各样的探究活动诸如观察、调查、制作、收集资料等,亲自得出结论。在这种教学过程中,学生亲自参与并体验知识的获得过程,不仅可以从多角度深入地理解知识,建立知识间的联系,使他们在面对实际问题时,能更容易地激活知识,灵活地运用6知识解决问题,也有利于他们建构起对自然界新的认识,培养他们的科学探究能力,还可以使他们形成科学的情感、态度与价值观,培养他们不迷信权威和书本,勇于创新的意识和实践能力。只有这样,学生的学习才是积极主动的,才能够真正激发学生学习的内在动机。由此可见,在科学课程中实施探究教学是提高学生科学素养的一条有效途径。3实施人文教育,培养学生的科学探究品质科学教育侧重于科学技术知识的工具价值,人文教育着重于精神价值,两者的有机结合可以促进科学素养的全面发展在科学教育中,人文教育的目标是由人文精神的内涵、科学学科的特点以及人的本质所决定的。科学探究的品质是科学探究能力的重要组成部分,也是人文教育的核心内容。科学探究品质主要包括态度、情感、意志、价值观等内容。良好的科学探究品质主要表现为勤奋努力、热情自信、独立思考、谦虚谨慎、团结协作、尊重事实、客观公正、实事求是、勇于探索、坚持真理、修正错误等。科学课具有丰富的科学品质教育内容,科学教学中科学品质的教育应该渗透在科学教学的各个环节,融入科学知识之中,而不是单纯的说教教育。教师可通过科学情感教育及加强科学伦理道德教育来实现。第一,进行科学情感教育。科学情感主要包括对科学知识的热爱和渴求,关心自然,关心与社会密切相关的话题,具有强烈的社会责任感和爱国热情。科学情感对于学生学习科学知识起着远景动机的作用,同时也是他们将来走进社会后为国家和人民贡献力量、为人类造福的内在驱动力之一。在科学课中有许多科学家爱国奉献的事迹,也有我国7所取得的科学成就,这些内容都是进行情感教育的良好切入点。第二,要加强科学伦理道德教育。科学技术的迅猛发展使人们的生活有了很大的变化。在多数情况下,发生的变化都表现在物质福利的巨大改善上,如人的寿命的延长、人口数量的增加。另一方面,单纯受到利润和权欲的驱动而导致了自然资源原材料、能源的迅速枯竭、日益普遍的污染、核战争的威胁、温室效应及气候巨变,使得人类的生存面临巨大的危机,从而导致了科学与生活日益割裂开来,科学日益为单纯的功利所支配。这些都需要人们在新形势下重新审视科学、技术与人类社会的关系。科学实验教学和科学史料是进行科学伦理道德教育的有效途径。在科学教学中,要注重展示科学的客观真实性,培养学生以实事求是为基础的科学求真精神。在实验教学时,要求学生充分尊重实验事实要求学生按照一定的程序规范操作,有目的、有计划地观察实验现象,如实记录实验现象和数据,不弄虚作假、臆造事实。当实验现象与自己所学理论不相吻合时,更要认真分析、寻找原因,大胆质疑,培养一丝不苟的求实态度。比如学生在做实验时,常出现改动实验数据的毛病,其目的是使计算结果与课本的数据一致。例如“测定物质的比热”实验中,改动混合温度使比热值与课本上的数值相同,而不是认真分析产生误差的原因。这种编造实验数据的做法是科学实验中不能允许的,是违反实事求是的科学态度的。教师针对这一问题,一方面向学生讲清,限于中学实验条件出现稍大的误差是正常的,分析误差是进行科学实验的重要方面,这一过程也体现了科学研究的一般过程。教师还可以以科学家为例教育学生,比如,布朗运动是布朗对不可能解8释的现象进行的如实记载,没有一丝一毫的改动、编造、虚构和夸张,这就留下了宝贵的资料。根据这些资料,40年后人们才确立了分子运动理论,弄清了这一运动的本质。通过科学教学,使学生初步具备基本的科学道德水准热爱科学,献身科学,尊重事实,实事求是,坚韧不拔,追求真理,反对封建迷信了解科学同时具有积极和消极的作用,增强道德责任感,正确对待科学,支持利用科学技术推动社会进步,为人类造福反对利用科学危害人类根本利益的行为。4开展科技实践活动,全面培养学生的科学探究能力科技实践活动可以根据学科的内容以及每个学生的特点和特长进行,为学生开辟了一条获得科技知识的新渠道,提供了广泛接触自然和生产实际的机会。科学科技实践活动为学生提供进行力所能及的科学探究与创造的场所和机会,具有学生参与的广泛自主性、活动过程的创造性。科技实践活动的组织形式机动灵活,活动方式趣味刺激,主要形式有常见的小实验、小制作、小设计、小论文、小发明等各种内容的兴趣小组,组织学生进行安装检修照明电路、装配收音机、制作航模、自制教具和学具、修理自行车、制作电子产品等实际操作具有课题研究和科学探究性质的活动,如水的电阻率的研究各类科技讲座、科技竞赛、科技展览、科技节等活动。在科技实践活动中,教师要加强引导、鼓励、指导和帮助。科技实践活动能够使学生及时了解现代科技的发展动态,开阔视野,激发学生的探索欲望,培养自学能力、探究能力、操作能力、组织能力和创造能力,全面培养学生的科学素养。9学生能力的培养越来越受到关注，学生在课本学到的知识是前人实践的结果，对这部分知识的学习的态度不尽相同，因而学习的重视程度也不相同，而他们对自己亲身实践所获得的知识是很珍惜的，由于学生通过实践获得亲身，产生积极情感，长期坚持，学生通过自主参与类似于科学研究活动，逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑、乐于探究、努力求知的心理倾向，激发探索和创新的积极欲望。因此在学科教学，一从学生的实际生活问题开始。学生对知识的渴求是从生活需要开始的，在讨论平面成像规律时，关于物体在平面镜中成等在的实像，学生语言表达不会错，但遇到下列情况时就困难了，一个人从远离平面镜向平面镜靠近时人在平面镜中所成的像将发生怎样的变化，学生认为像在变大，这与生活的实际比较相符；又如讲到凸透镜、凹透镜时学生对为什么近视眼要用凹透镜作镜片，而老花镜为什么用凸透镜表现出不可理解，为此我结合教学实际引导学生进行“我对眼睛的认识与保护”的研究。在学习质量时又引导学生进行“农贸市场上使用的秤的调查”研究。学习，生活用电时引导学生进行“小区（村庄）居民家庭电器拥有率的调查”通过社会实践活动使学生学会收集、阅读、整理资料、实验、调查、访问等研究问题的基本方法。培养学生的社交能力，实验能力、创新精神、开拓学生的视野。二做好实践活动的思想为帮助学生开展好实践活动，教师要做好各方面的准备工作，10首先要使学生知道实践活动的意义，激发学生参加活动的积极性，初中其次要将活动过程中可能出现的问题或困难想的周到些，以免挫伤学生活动的积极性。为了组织好学生的社会实践活动，我给愿意参加实践活动的同学家长发了致学生家长信向他们讲清组织学生参加实践活动的意义，组织形式，活动内容、时间等以取得家长的持，同时还以学校的名义发了致广大市民信以便学生在实践活动中得到人们的理解，获得必要的帮助。三做好实践的指导工作由于学生对实践活动的理解问题，因此在学生实践活动中要给予一定的指导是必要的。第一，组织课题活动组。在学生的实践活动中，首先对学生进行组织，采取自愿报名的方式，让学生报名参加活动，然后，将所选择的课题公布给学生，让他们自己选择课题。第二进行立题指导，向他们介绍立题的意义，告诉学生课题选择要有价值，第三指导学生获取信息搜集信息应该使学生知道获取信息的搜集信息常用的方法观察法、实验法、查阅资料、学习与咨询、调查法（跟踪调查、抽样调查、实地考察）访问等。指导学生搜集信息渠道，调查的形式（设计问卷调查的形式；访谈形式；调查、采集数据的形式）、可去地方、可查的资料、访问的方法11（例出范例，如表格，调查访问的方式，问卷样式等）。第四指导学生整理资料（处理信息）学生在实践活动中采集到许多信息，这些信息有的是有用的有的是不可取的，这就要求学生会对获得的信息进行处理，使学生知道信息处理常采用定性、定量分析法；比较分析法；因果分析法；综合法。第五，指导学生撰写研究报告，使学生知道研究报告一般包括题目；作者或报告完成人；摘要；报告主体；参考资料；致谢。报告主体一般分引言、工作方法与过程、结果或结论、比较与讨论。研究工作方法与工作过程是整篇报告的主体要详细阐明工作的各个环节。结果或结论部分是整个报告的中心，主要写出通过实验、观察或是调查分析或是理论研究所得的结果。四做好实践活动的调控为了使学生的社会实践活动取得收获，也为了防止出现一些其它情况，我要求参加实践活动的学生，在每次活动后，要求参加实践活动的提供实践活动的必要材料社会活动记录卡，其中有这样一些内容活动时间活动地点12活动证明参加活动的