如何在科学实验教学中实施探究式学习

1、如何在科学实验教学中实施探究式学习【摘要】我们无论是引导学生探索科学规律，还是引导学生学习科学概念，都离不开科学实验。正因为如此，科学实验尤其是学生自主的探究性实验在整个科学教学中具有无可替代的重要作用。而新课程积极倡导探究性教学，科学教育应该以探究性理念为指导，在科学实验教学过程中渗透探究性的理念，创设情景与条件，充分发挥学生的自主性，通过激发兴趣，唤起好奇心，培养学生探究的意识、创新意识与实践能力，培养学生的科学素养与人文素养。 【关键词】倡导 探究 设计 实验教学   新课程积极倡导探究性教学，而科学是一门以实验为基础的自然科学，如果把整个科学比作是一座摩天大厦，那么科学实验就

2、是通向这摩天大厦的一级级阶梯。我们无论是引导学生探索科学规律，还是引导学生学习科学概念，都离不开科学实验。正因为如此，科学教育应该以探究性理念为指导，让科学实验尤其是学生自主的探究性实验在整个科学教学中融会贯通，使之具有无可替代的重要作用。本文着重从探究式学习方法上阐述新课程理念下实验教学的一些新构想。以期能和各位同行交流，并能得到大家的指点，共同促进科学实验教学的实施。 一、探究性实验的设计原则1探究性设计原则 探究性设计原则是指：所设计的实验包含的科学规律往往隐藏在较深的层次，需要学生去挖掘；实验的条件和结果之间往往存在着较大的距离，需要学生去跨越；解决问题的方法与途径

3、往往不太明确，需要学生通过尝试错误，提出假设并验证假设来寻找。例如教科版六年级上册的杠杆实验，如果学生单单停留在只了解如何省力这一层次，那学生通过改变杠杆一端重物重量，进行多次测量，会轻松掌握杠杆确实省力了，那费力杠杆，平衡杠杆就根本无从下手，老师必须引导学生在重点与力点，支点与力点的距离处着手深入，才能更进一步揭开杠杆的所有秘密。2趣味性设计原则 趣味性设计原则是指：探究性实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水平，实验设计要求生动、有趣，能使学生在进行实验探究时，自始至终保持很高的兴趣。例如磁铁一课的教学中，将磁铁南北极粘上可爱的卡通图片，利用“找朋友”、“摔跤比赛”的游戏进行

4、教学，让学生在玩中、游戏中探究出磁铁的性质，磁铁南北极奥秘所在。3理论联系实际设计原则 理论联系实际设计原则是：探究性科学实验的设计不仅有观察、测量的过程，而且需要建立科学模型，对实验的现象和结果用根据科学模型得出的表达式进行解释，从而培养学生运用理论解决实际问题的能力。例如电路的连接实验中，学生设计自己喜爱的房间，将电路设计好，对房中需用到的电器、照明、线路进行模拟装配，这样一来，学生理论联系实际，学以致用，然后对自己和伙伴的设计进行评价、点拨。4简易性设计原则 简易性设计原则是指：实验的设计要尽可能采用较少的仪器，所使用的仪器要尽可能简单，设计的方案要尽可能与日常生活实

5、际相联系，实验的原理要尽可能在小学科学范围之内。 二、探究式实验教学的流程  1、问题的引发 探究是从问题开始的，发现和提出问题是学习的开端。问题情境的设置就是要促使学生在原有知识与掌握的新知识之间发生激烈冲突，激化学生意识中的矛盾。教师在教学中要善于创设问题情境，使学生在阅读、观察、调查中对自然现象、生活现象或实验现象产生好奇，发现或提出一些有探究价值的问题。使之在获得知识的过程中，让学生得到体验，基于这样的理念，例如有关探究“拱形的力量”的实验，我是这样进行的：在进行拱形能承受多少个垫圈实验时，学生观察到垫圈数量增多，拱桥有所变化，拱桥中央慢慢下塌，拱脚逐渐向

6、两边外移，老师在此时趁机引导：那么大家看到这一现象，你能提出什么问题需要解决？ 2、大胆的猜想与假设 猜想与假设是学生运用已有科学实验和实践经验，对问题的可能答案进行猜测，尝试性地提出自己的见解和想法。这一环节有利于调动学生参与学习的积极性和主动性，有利于促进学生思维能力、创造能力的发展。在教学中可根据具体的内容，采用多种方式，鼓励每位学生大胆说出自己的想法。 前面所举教学实例中，在老师的引导下，学生会提出各种问题：拱桥究竟能承受多重的物体？承受重物多少与什么因素有关？等问题。师：同学们提出的问题都很不错，今天我们就来研究拱桥承受重物多少与什么因素有关？这时老师将

7、自主权交给学生，让他们大胆的进行猜想和假设。学生：承受重物多少可能跟纸张厚薄有关，我想用两张不同厚薄的纸张进行实验。学生：承受重物多少可能跟拱桥的弯曲程度有关，拱弧大的承受物体重，拱弧小的承受物体轻。学生：承受重物多少可能跟拱脚有关。学生： 3、实验方案的设计 针对探究的目的和条件，设计明确、具体的操作步骤，达到预期目标。学生自我设计实验方案的成败，决定于学生是否具备基本的科学方法。教学中教师应根据探究问题的难易程度，在设计实验方案时给学生必要的方法指导，注意实验设计的层次性和典型性，使学生逐步掌握统筹问题、分析问题及控制变量的意识。“拱形的力量”案例中，在学生思维的不断碰

8、撞中，设计和想法得到论辩，学生跃跃欲试开始进行实验设计。 师：同学们提出的猜想是否正确，需要实验来进行验证，请以小组为单位，讨论实验方案的设计。通过讨论及交流，各小组确定不同的实验方案：厚薄纸张实验组、拱弧不同大小实验组、拱脚设计实验小组。 4、实验操作证实 通过实验，获取事实与证据；正确操作，确保实验顺利进行；科学记录实验现象及数据。拱形的力量”教学案例中，各小组按上述计划进行实验操作，观察、测量和收集数据，填入设计好的数据表中。5、推导结论 引导学生对实验进行解释并通过理性分析形成结论，这是实验的目标。教学中注意引导学生逐步学会用报告形式将实验进行总结，包括：实验的目的

9、、方法、步骤、注意事项、结果、分析和讨论，学生通过比较、分类、归纳、概括等方法，对事实与证据进行简单的加工、整理、归纳、处理和分析，得出正确的结论。 “拱形的力量”教学案例中，各小组通过对自己记录的数据和观察分析比较、处理得出各自的结论，汇报给全体同学和老师，在此基础上，师生通过概括共同得出拱桥承受重物多少与什么因素有关。 在得出拱桥承受重物规律后，要求学生们通过与组内外同学进行交流与合作，写出简单的探究报告。 三、优化探究性实验教学的手段  1、优化问题艺术性  学生探究实验学习的积极性、主动性，往往来自于一个对于学习者来讲充满疑问和问题的情境. 优化问题艺术性

10、，就是在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”，注重提问技巧，创设问题情境，使学生明确探究目标，给思维以方向；同时产生强烈的探究欲望，给思维以动力。 例如，我在上“检测电路”的教学过程中，设计了以下问题：先在课桌上放置一组正常的简单电路，学生上台操作，使小灯泡亮起来，然后老师暗箱操作使小灯泡不亮，适时提问：你们来当一回“啄木鸟”医生，诊断病因在哪里？  对于问题情境中所隐含的“问题”，教师不要简单地直接给出，应该让学生在学习实践活动中自己去发现、去提出.学生自己发现问题更贴近其思维实际，更能引发其探究。  2、引导学生自主探究 探究性实验教学既是探究实验学习

11、的重要内容，也是促进学生自主学习的有效途径。在实验教学过程中让学生自主探究，老师要有意识的给学生创设一些问题，问题以能够引起学生的兴趣，能够引起学生的求知欲望为准，学生针对需要解决的问题进行观察、思考，运用已掌握的科学知识和实验的方法、手段等来解决问题，在解决问题的过程中进一步的提出新问题。教师要根据问题的要求和相关条件，创造相关的实验情景，有意识地引导学生来确定解决问题的实验程序，最终得出准确合理的结论，达到我们的教学目标。 例如，探索导体与绝缘体教学过程中 ：教师创设老鼠咬断导线的动漫情景，提出问题：小灯泡不亮了？怎么办？用什么来替代呢？动漫中小伙伴搬来许多材料来帮忙，提出问题：

12、这么多材料我们用哪种呢？ 学生议论纷纷，各抒己见，怎样才能证实自己的观点是正确的呢？ 学生自主开始进行实验方案设计，找到与自己相符合的实验计划，并跃跃欲试想动手操作来验证。 这样的设计比单纯的从理论介绍的角度更能让学生接受，关键是让学生亲身参与探索实践活动，并获得对新知识的积极的情感体验，学生的动手能力，分析、判断、论证的能力得到进一步的培养。 3、加强合作交流，进行探究  合作交流，是指在学生自主独立探究的基础上，让学生在小组内或班级集体范围内，充分展示自己的思维方法及过程，揭示知识间内在规律和解决问题的方法、途径.在合作交流中学会相互帮助，实现学习互补，增强合作意识，提

13、高合作能力，分享探究性学习的成果。 例如，在学完“简单机械”一章以后，学生对自行车中隐藏的机械知识很感兴趣，课堂中学生自发组成了“自行车中的秘密”研究小组。该研究需要进行原理分析、实验、测量、总结交流等，小组学生分工合作，各展所长，协作互补。其中一位学生担任组长，全面负责课题组的活动安排，包括实验地点、活动内容确定，时间部署、人员分工等全方位的工作，是小组活动的总指挥。另外，还有一名副组长、两名操作员、一名记录员.首先确定该研究所要达到的目标，然后制定方案，确定研究方法，制定具体实施步骤.小组成员通过查阅资料、学习与咨询、实验、分析，共同得出结论，并在交流会上进行论证、探讨。一位研究

14、小组的记录员深有感慨地说：“活动中我学会了如何利用网络查阅资料，从组长那里学到了对问题的正确判断和决策，从操作员那里学到了如何提高动手能力，实际的研究过程让我积极主动地配合其他小组成员，形成了默契，交流的过程锻炼了我的表达能力.通过交流、研讨，学会了与别人分享成果，学会了欣赏和发现他人的优点，学会了理解和宽容，学会了客观地分析和辩证地思考。” 四、探究式学习在实验教学中应注重的问题1、注重演示实验教学，加强能力培养我们对科学实验教学，教师掌握好教材中哪些地方学生感到抽象、容易混淆、难以解决，并结合教学实际，研究解决的方法，努力开发一些直观的演示，例如：火山的喷发用图片、文字对学生进行讲解，学生

15、能接受，但往往不能深入理解喷发原因，如果在教学中，增加可观性的模拟实验，这样不仅培养学生对科学的学习兴趣，更多地拓宽学生视野，丰富他们的想象，而且能有效地提高了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。2、在演示实验中注重学生的参与 演示实验是教师利用课堂时间为学生演示，在操作的同时又引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种科学实验教学方式。传统的课堂教学，演示实验通常教师演示，学生看，但是很多实验学生根本看不清，特别是后边的学生。不同程度的限制和阻碍了学生智能和潜能的发展，直接影响学生实验心理素质的提高。因此，在演示实验中，应积极引导学生观察、猜想、分析、归纳总结，甚至在实验操作上

16、让学生积极参与，让学生充分了解实验的内容，多次重复，加深印象，巩固记忆。例如：在“地震”一节的教学中，我变原来的课堂演示实验为边做边讲实验，每两位学生发一套实验器材（小木棍、毛巾），实验中让学生首先观察毛巾褶皱变化，再感受折断木棍时，振动使手产生的感觉，把直观的材料作为培养学生知觉、观察力的材料，引导学生仔细、准确地进行观察，然后引导学生讨论、研究、对比、总结出地震产生的原因，最后训练学生用科学的语言描述，并解释所观察到的现象，从而顺理成章地完成教学任务。可见，演示实验在教师指导下让学生参与，不仅有显示学生实验技能的机会，又能得到科学方法的训练及能力的培养，加深理解和掌握科学概念和规律，同时可

17、领略科学的思想，培养科学态度和科学方法。3、注重验证性实验与探究性实验的转变 小学科学课堂实验可分为验证性实验和探究性实验，验证性实验是对知识的正确与否加以验证，巩固和加深对基本规律和基本原理的认识。可学生在学习科学的科学方法和科学态度方面却不能得到锻炼，也不利于培养学生主动探索科学规律的能力，而探究性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用。因此两者之间适当互换，转变，能让学生的思维、操作得到更有效的深化。 总之，探究性实验教学符合学生的认知特点，尊重学生学习的认知规律，学生对客观现实的认识来自于对外界尝试探索性的活动，而学生用自己的学习方式探究新知，对他们来说是最好的方法；教师再进行“因势利导”的教学，这样更符合学生的认知特点和规律。探究性实验教学符合中学生的心理特点中学生对周围的事物充满好奇，求知欲望强烈，他们具有一