学教学中科学探究的实施策略

给科学学习插上飞翔的翅膀——学教学中科学探究的实施策略自然科学教育经历了“传授科学知识（《常识》）——关注科学方法（《自然》）——培养科学素养（《科学》）”三个阶段。每个阶段都有它侧重的部分。《常识》教学阶段重在系统的科学知识的传授，完全以知识教学为中心。《自然》教学阶段开始关注科学方法的学习，把观察、实验作为学习科学的重要方法，学生通过验证性的观察、实验来学习科学知识，但仍是以知识获取为目标。进入二十一世纪，世界在向多极化发展，而教育目标也在向多元化发展。科学教育不再是背一些条目，做一些实验这么简单的事了。科学教育更注重学生的能力发展，更接近他们的日常生活，更强调他们学习科学的亲历过程，更重视他们的情感体验，更关注他们大胆想象、尊重证据、敢于创新的科学态度和正确的、积极向上的价值观、人生观。因此，《科学》课程改革就以培养小学生科学素养为宗旨，积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习活动，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身的学习和生活打好基础。在科学学习中，科学探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。科学探究犹如给科学学习插上了飞翔的翅膀，使学生真正成为科学学习的主人，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，从而逐步领会科学的本质，学会用科学的思维方式解决自身学习、日常生活中遇到的问题，达到培养良好科学素养的目的。科学探究包括提出问题，猜想与假设，制定计划，观察、实验、制作，搜集整理信息，思考与结论，表达与交流等，贯穿整个科学学习的全过程，在《科学》教学实践中，我结合不同的课型，针对不同的探究过程，采取相应的科学探究实施策略，螺旋式的、循序渐进地培养、提高学生的科学探究能力，使科学学习获得持续进行的强大动力。一“提出问题”过程中的科学探究实施策略问题在科学探究中具有极为重要的作用，它是探索的出发点和动力。有问题，才会有思考；有思考，才会有探究。因此，科学探究必须从问题入手。在教学实践中，我采取以下策略培养学生提出探究性问题的能力。1．十分珍视孩子的好奇心好奇心是学生科学素养的重要内容，是学生从事科学探究的源动力。“好奇心使我们不停地提问题，并谋略找出答案”（《科学》教材语）。对自然的好奇，对现象的关注，是儿童的天性。在教学中，我们不要因为学生提出的问题幼稚可笑、稀奇古怪而故意漠视甚至予以打击。学生提了问题就说明学生进行了思考，哪怕这个问题没有什么价值，但至少对这个孩子是有价值的。因此，对学生因好奇而提出的任何问题，我都真诚地予以赞扬、鼓励，把问题写在班级的“奇思妙想”问题记录本上，并注上他的名字。同时，巧妙地引导学生去关注更有价值的问题，让学生感觉到老师对他提出问题的重视和对他提问题能力的信任，从而激励学生更积极地去留心观察，去发现更多的问题，使科学课堂成为孩子们放飞思维的广场。在此过程中，学生提出有价值问题的能力也就会逐渐得到提高。．积极创设问题情境并不是所有科学探究的问题都可以由学生自己提出来，切实可行而且效果良好的方法是由教师设置问题情境，并通过引导优化和集中学生的问题，使得后续的探究有明确的目标和内容，这样的教学策略也可以培养学生提出问题的意识和能力。创设问题情境的方法很多，一般采用设置开放性问题，如“关于，你想研究什么”进行发散性提问，然后从中选择有价值的问题。也可以利用给学生提供有结构的材料，通过观察、实验，挑起学生的认知矛盾，“一石激起千层浪”，引发学生提出有价值的探究问题。如在《种子里有什么》一课，先出示干种子，让学生观察后，再提供用水泡过的种子，让学生进行比较，符合“有层次地提供探究材料”这一原则，学生自然会提出“种子里面有什么”的后续探究问题。又如在《沉与浮》一课中，通过演示“重的木块在水中浮着，而轻的橡皮却沉入水中”，与学生原来的认知水平：“重的物体在水中下沉，轻的物体在水中上浮”相矛盾，从而激起学生提出进一步的探究问题：“物体在水中的沉浮到底与什么有关系？”3．筛选富有探究价值的问题对学生的问题进行梳理，从中筛选出那些适合学生探究的、可能会引发富有成效的探究活动的问题，与提出好的问题同等重要。因此，当学生对所要研究的内容提出丰富多彩的问题后，我就引导学生先给问题分类，然后讨论：在这些问题中，哪些可以通过查阅资料获得答案；哪些问题可以当堂进行探究；哪些问题需要课后在家长的协助下进行探究。这种做法，使学生感受到不是提出问题就是任务的完成，同时也建立了课内课外的联系，将课内的探究延伸到课外去，使学生深刻体会到科学探究是无止境的，同时又解决了科学课内容丰富而课节过少的矛盾，实为一箭多雕。二“猜想与假设”过程中的科学探究实施策略恩格斯说：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假设。”牛顿说：“没有大胆的假设就做不出伟大的发现。”猜想与假设是科学认识过程中的基本环节，在培养学生的创造性思维及自行探究的学习过程中起着不可替代的作用。1．创设宽松、自由的表达环境猜想，是“搞科学”道路上的第一步。因为学生到课堂上来的时候并非一无所知，他们已经有了丰富的经验，已有的知识经验就是他们获取新知识的基础。猜的过程也是动脑思考的过程，猜得对不对并不重要，然后动手试一试，验证一下，可能猜的是对的，这就验证了自己的看法；也可能猜的不对，猜得不对的通过动手验证，会有新的看法，会重新组合自己已有的知识，在原有的基础上形成对新知识的理解，这符合建构主义的教学观。因此说，学生只要能提出猜想也就意味着为问题的解决搭起了一座桥梁。假设是科学探究的重要前提。科学探究活动中最可贵之处就是在真理尚未得到证明之前，敢于大胆提出自己的看法。儿童有了自己的假设，才会带着自己的假设去做实验，真正让儿童“用做科学的本来方式学习科学”。没有猜想与假设也就没有了真正的科学探究。为鼓励学生大胆猜想与假设，首要条件是创设宽松、自由的表达环境。因此，在科学教学中，我总是经常地走下讲台，来到学生当中，真诚地与学生交朋友，以幽默、风趣的语言和学生交流，让学生“在民主中学会民主”，积极营造一个宽松、自由的交流氛围，鼓励学生想别人未想到的，说别人没说过的，做别人未做过的，对学生异想天开的猜想与假设充分加以肯定，因为在这些奇思妙想中蕴藏着学生的创新因子。正如我的实验班学生对科学课的评价：“我们的科学课特像奇思妙想节目。”正是在教师热情的鼓励和由衷的赞赏下，才能充分调动学生的创新潜能，使他们敢想、敢说、敢做，增强学生科学探究的能力和信心。2．组织“头脑风暴”式的讨论组织学生进行“头脑风暴”式的讨论，能让学生在信息的相互交流、思维的相互碰撞过程中产生更新颖的猜想与假设。如在《玩陀螺》一课教学中，组织学生对“影响陀螺转动时间长短的因素”进行“头脑风暴”式的讨论，鼓励不同的见解，引导他们思考自己的假设并说出理由，并把假设结果记录下来，而不评判对错。结果，学生居然探讨出陀螺转动时间长短与十几种因素有关系。接下来，学生就会带着自己的假设去自主探究了。又如在研究“水的表面张力”现象时，对“向已装满水的杯子里能放入几个曲别针而水不溢出来”的问题，学生根据自己的生活经验猜想：1个也不能放；只能放1个；可以放5个；最多放10个„„结果放了50多个水仍未溢出来。此时组织学生展开讨论：“为什么水不会溢出来？”有学生说可能是水中存在肉眼看不见的小空隙；有认为与杯子形状有关；有的说与水中存在空气有关；有认为是曲别针不占空间的；还有认为是特制的水；也有的认为是未发现的水的新性质„„在讨论的同时，不停地有学生站起来反驳、辩论。这一过程，不仅激发了学生的创新意识，而且使学生明白：“假设”要有一定的科学事实作根据，它不是凭空的猜测。科学研究中的绝大多数实验及许多观测都是以验证假设为目的来进行的。通过组织“头脑风暴”式的讨论活动，既给了学生充分展开想象的机会，又使学生逐步学会科学猜想与假设的思维方法，培养了学生科学严谨的探究精神。三“制定计划”过程中的科学探究策略在探究活动前，在对问题进行猜想与假设的基础上，让学生对探究活动制定出具体的计划，可以使学生的观察、实验、考察等探究活动更具科学性和可操作性。1．指导学生以小组合作的方式制定计划科学课中的科学探究活动大多是以小组合作的形式进行的。在选择研究问题的时候，学生就可以根据自己的爱好自由选择组成研究小组。以小组合作的方式制定探究计划，每个学生可根据不同的操作水平、不同的认识水平去提出自己的建议，彼此的发现再互相补充、完善，集思广益，从而制定出适合本小组的探究计划。在此过程中，老师要引导学生考虑到：要注意哪些问题，才能使我们的实验公平、容易进行，得出的结果更具公正性。培养学生科学地看事情、想事情，教会学生处理问题的方法，久而久之形成能力。2．组织小组间的计划交流在学生制定计划的过程中，老师不仅要引导小组内学生之间的相互交流合作，更要组织好不同小组之间的计划交流。通过汇报交流，让不同小组同学之间大胆质疑，提出不同意见，修改完善计划。在此过程中，可以使学生认识到：同样的问题，可以用不同的方法来解决；同样，不同的问题，有时候也可以采取同样的方法来解决。让学生学会在以后制定计划时，能够从不同的角度来考虑解决问题的方法。这一环节，可以培养学生制定计划、设计实验的能力，提高学生的科学素养，也使小组成员团结合作，并感受到交流、合作的力量。四观察、实验、制作过程中的科学探究策略“科学课的教学要重在‘动手做’，要彻底打破‘教知识’、‘教书本知识’的旧的教学观。”（《科学》教材主编郝京华、路培倚语）。观察、实验、制作的过程是学生“真刀实枪”地“搞科学”的过程，是学生亲身经历探究和发现的过程，是体验科学探究的乐趣、获得科学探究的能力、培养科学素养的主要过程。在此过程中，我主要采取以下教学策略培养学生的科学探究能力。1．给科学探究活动的开展提供足够的支持条件（1）给学生提供充足的有结构的自助餐式的材料没有充足的材料，在较短的时间内想组织学生开展探究是比较困难的，即使激起了探究活动，也难于开展和深入。因此，在每一次探究实验活动前，我都会精心钻研教材，预测探究活动中学生将要用到什么活动材料和工具，并组织学生也参与到有结构材料的准备活动中来。在组织学生参与准备材料的过程中，通过必要的指导让学生明确为什么要准备材料，应准备哪些材料，以及如何准备材料等。这样做，既解决了由老师准备材料的精力、时间有限的问题，又避免了学生研究时需要材料老师却无准备的现象，更会使学生因准备的材料不同，而设计出独特的观察、实验、制作方法。在探究活动中，对材料的发放和使用，采用自助餐的形式，让学生自己选择需要的材料、工具进行探究活动，这样，既节约了教师分配材料的时间，又可以使学生之间准备的材料也相互补充，更避免了因发放的材料相同而束缚学生的思维，从真正意义上培养学生自主学习的能力，充分发挥学生的创造性。如在研究鱼鳍的作用教学环节中，对鱼鳍的固定方法，有用木夹子夹的，有用竹片夹的，有用泡沫板粘的，有用宽胶带缠的，有用硬纸片和回形针扣的„„方法五花八门，实验结果却相同，这样得出的结论学生会更信服。（2）给学生提供充足的探究时间和空间在孩子的心中，“做”什么的愿望永远那么强烈。路培琦老师曾说过：“经历就是人生”。只有亲身经历了过程，才会有真切的体验，而这种体验是永远留在脑中，不可磨灭的。因此，在科学教学中，我们要大胆放手，给学生留出充足的探究时间和空间，放“活”学生手脚，让他们根据自己的实验方案，自由支配材料去“探求知识形成”的过程。失败了，鼓励他们查找原因，再实验，充分挖掘他们的聪明才智，激发他们学习的积极性，促使他们“自己找水喝”。只有经历过失败与成功，失望与兴奋，学生才会不断思索，不断动手、动脑、预测、反思，“在探究中学会探究”，才能真正培养起他们“真刀实枪”“搞”科学的能力。如在三年级“常见材料”单元学习后，我设计了一个自由研究课题：用你能找到的材料包装一个生鸡蛋，使鸡蛋能从教学楼的四楼上落下来而掉不破。学生给这个研究活动取了个好听的名字，叫“给鸡蛋穿上防震服”。在一周的准备时间内，学生的那股认真与热情劲儿，简直无法形容。在周六上午比赛时，二十四位学生，每个人“给鸡蛋穿的衣服”都不一样。用泡沫、棉花、丝棉、绒布、毛巾等材料的多一些，有用鸡毛、鸭毛、兔的毛皮的，也有用沙子、锯末的，更奇特的有两个同学：一个用大口塑料瓶装上水，然后把鸡蛋用软泡沫包好固定在水中；另一个用一个大的一次性塑料餐桌台布做了一个特大的降落伞，把鸡蛋放在纸盒里挂在降落伞下面。实验时，每个学生都激动万分，看着自己的“宝贝蛋”从楼上落下时的那份紧张，成功时的那种自豪，对别人独特的好的方法的由衷赞叹，让我十分感慨：低估学生的潜能真的比高估学生的潜能更可怕！我们的学生真的很有创造性！只要我们老师确实“解放了他们的头脑”，给了他们展示才能的舞台，他们的表现真的很让人惊叹。我相信，我的实验班中的每一个孩子都会终生难忘我们共同“经历”的科学课！我更坚信，科学课程改革的前景会很美好，只要我们确实按照课程改革的要求去努力做了。（3）给学生提供必要的帮助由于年龄和认知水平特点，学生在探究活动中，会遇到一些困难和障碍，这就需要老师洞察一切，适时予以必要的帮助。我在教学中，一般采用提供“研究参考方法”和“观察、实验提示卡”的方式，给学生以方法上的指引，帮助学生将探究活动继续下去。2．给科学探究活动以有效的引导探究性学习强调学生的自主性，但并不排斥教师的指导。完全放任自流的探究是很难获得有意义的结论的，更不用说探究能力的提高，情感、态度、价值观的体验了。教师适时，有效的引导，可以把握教学方向，使学生真正从探究中有所收获，并使探究实践得到完善。（1）有效的引导，必须建立在学生的兴趣点与关注点上建立在学生兴趣点与关注点上的引导，才能使有目的的教育与学生的兴奋点相一致，将探究活动一步步引向深入，最终取得良好的探究效果。如在教学《让沉在水中的物体浮起来》时，学生对“向水中加盐可以使鸡蛋浮起来”很感兴趣，提出“向水中加糖或其它东西行不行？”于是，抓住学生关注的这个点，我又设计了“向水中加什么能使鸡蛋浮起来”的实验探究活动，由于捕捉到了学生有价值的兴趣点，因此又引发了新一轮的探究活动。课后，彭点同学写的《鸡蛋浮起来了》探究小论文在市科技小论文大赛中获一等奖。（2）有效的引导，必须是及时的在引导学生探究时，必须注意指导时机的介入。指导过早，扼杀了学生的思考时间；指导过晚，学生会感到困难重重，失去探究兴趣。及时发问是判断是否应该指导的有效策略，有助于老师了解学生在什么地方产生困难，以利于切实有效的引导。3．给科学探究活动留下“足迹”观察、实验记录是“做科学”的一重要组成部分，观察、实验记录要贯穿整个探究过程。在教学实践中，我要求学生用图画、简单的图表或文字、数字，及时记录下探究活动中的每一点发现，新产生的每一个问题，观察、实验的结果，自己的个性化解释等。在观察、种植项目中，记录尤其重要，这是保持观察、种植、实验探究活动持续进行的最好工具，也是激发和延续学生探究兴趣的最好方法。在这个过程中，老师要主动参与进去，教给学生一些必要的记录方法：如作图表、统计等，同时要指导学生如实记录，培养学生尊重事实、实事求是的科学态度。学生记录下的信息和经验，成为他们后续思考、总结、讨论、交流的基础，帮助他们依据事实得出结论。五搜集、整理信息过程中的科学探究实施策略1．让事实说话搜集、整理信息也是科学探究的一部分。对观察、实验探究过程中收集的相关信息、资料的整理，关键是要让事实说话，让学生形成尊重事实的观念，并教给学生制作简单表格、图形、数据统计的方法，逐步使学生形成能力。．培养学生利用网络信息的能力搜集、整理信息包括让学生围绕一定情境或问题开展的主动搜集资料的过程。这一过程，虽然是接受式学习，但却是主动的、积极的探究式学生过程一部分。对此项能力的培养，首先是要求教师要具备博览群书、收集信息的能力；其次是教会学生利用丰富的网络资源来获取自己所需要的信息。这一点，在教学中，我发现有的学生做得比老师还好。六思考与结论过程中的科学探究实施策略1．指导学生从证据中得出结论科学课“既强调学生亲历探究的过程，还重视在实验中搜集和积累数据，强调对事物的认识不仅要在质上认识，更要从量的分析中得出结论。由于定量分析会使学生的头脑更加精确化，更加科学化，只有用一定的数据来描述事物时，才算是达到了对事物内在性质的真正了解”（《科学》教材主编路培琦语）。结论就是通过动手实验的验证后，得出的最终结果，它是印证学生假设的根本依据。例如，在进行《热水变冷》的实验比较后，得出热水的温度变化情况为先快后慢。从数据中得出这一结论，必然会让原先是这种假设的学生兴奋不己，也可以使假设错误的学生受到刺激，促使他们更加留心观察日常生活中的每一细节，更加细致、更加认真地对新的问题进行假设。这种结论的得出，也会使学生体会到搜集资料和积累数据的重要性。2．淡化结论的科学规范性同样的实验，同样的观察，对于不同的孩子来讲有着不同的体验，不同的看法和不同的理解、因此，在教学过程中，我们要注意引导学生面对长期观察或实验后收集的证据，反思自己的探究过程，将探究的结果与假设相比较，留出充分的时间让学生进行有根据、有条理的思考，促使他们自觉地完成认识上的飞跃，指导学生得出自己的结论。只要学生有自己有根有据的见解，就要给予肯定和鼓励，而不要过分强调结论的科学规范性。七表达与交流过程中的科学探究实施策略在科学探究过程中，仅有动手做是不够的。“动手做”之后的表达与交流，是科学探究活动中不可或缺的重要内容。1．给学生提供多种展示平台探究过程中的小论文、图片、观察实验记录、研究日记等都是汇报交流的成果。在教学中，我不仅通过课堂上的讲台，还通过小论文比赛、图片展、海报展、报告会、辩论台等形式，多方面