探 究─《科 学》教 学 的 核 心

建构主义教育理论认为：知识是人脑对客观事物的本质属性和规律的能动反映。它属意识范畴，即它不是“东西”。学生的学习过程，不是接受“东西”的过程，是学生大脑对客观事物的属性及规律自我构建反映的过程，这一“过程”因学生的已有知识基础、生活经验、兴趣爱好、思维方式等的不同而不同；教师的教学过程，不是传递“东西”的过程，是激发学生求知兴趣、铺设学生知识基础、启发学生思维、指导学生求知方法、培养学生解决问题能力、帮助学生归纳总结知识的过程。为此，新课程依据认知规律、倡导探究式教学。探究式教学是指在教师指导下，采用类似科学探究的方式，从形成问题、建立假设、制定探究方案、实施方案和检验假设、作出结论等活动过程中寻找问题答案的一种教学活动。七年级《科学》（浙教版）篇首号召广大师生“一起进入科学的大门，探究科学的奥秘。”开展探究式教学活动，学生在简约复演科学探究的过程中，既能经历“科学研究”中的痛苦、茫然、焦虑与挫折，又能体验探究过程中灵感突现的惊奇与激动，体验探究成功的兴奋与喜悦，并从中领悟到：“科学并不神秘”。 目前，探究式教学实践中，教师往往事先为学生安排好探究的方案步骤，预设探究的结果，步步牵着学生走，使探究活动徒具形式。缺乏学生的自主探究，就谈不上发展学生的探究技能、培养学生的科学精神和理解科学本质了。为此，笔者从以下几方面与同行商榷。一、 探究模型：首先，通过建模方法，明确探究模型。模型是创新的基础，对于七年级学生，了解和掌握科学探究的基本模型，是今后进行自主探究性学习的基点。1、模型方法：科学研究中，在对客观对象进行了一定的观察实验和对所获得的科学事实进行初步的概括后，利用想象、抽象、类比等方法，建立一个能反映和代替客观对象，并可揭示客观对象的形态、特征和本质的模型，这就是模型方法。2、模型分类：（1）物质模型：① 形态结构模型：如地球仪、DNA分子结构模型等。② 形象模型：如地图、元素符号、细胞结构模式图等。（2）思想模型：① 原理模型：如物质三态变化图、光合作用反应式等。② 程序模型：如中医诊断（望、闻、问、切）、科学探究模型等。3、探究模型：探究式教学的探究过程是根据科学探究的基本模型展开的，它是：观察现象 ↓ 提出问题 发 ↓ 现结 建立假设 新论 ↓ 的与 制定方案 问假 ↓ 题设 实施方案 时不 ↓符 得出结论时 ↓表达与交流二、探究式教学：《科学》（浙教版）教材的框头语有“活动”、“读图”、“讨论”、“实验”、“思考”、“观察”、“探究”、“阅读”、“练习”等，其中安排了许多“探究”课题，要求学生进行比较完整的探究。下面是七年级《科学》探究课题及特点： 类型课 题特 点（1）规律探究1、怎样根据人脚印的长短来判断人的身高？课题研究具有一定的探索性，研究目标、方法及结果具多样性，。2、食盐在水中溶解快慢的影响因素。3、小车运动状况与阻力的关系。4、水稻种子萌发的最适温度和含水量。（2）知识应用5、怎样绘制学校平面图。原理、规律已明确，重在知识应用，操作性强（3）实验验证6、为什么要用两只耳听？原理清楚，目标明确，重在实验设计和验证，也有一定的发现性和创造性。7、阳光下树阴中的圆形光斑是怎样形成的？8、是什么将蝴蝶吸引到花上去的？（4）综合活动9、黑盒里面有什么？人人参与，交流共享。10、节气和物候。11、寻找地壳变动的证据。教材中“探究课题”的穿插安排启示我们：探究式教学是主流，除了对“探究课题”进行系统性探究式教学外，诸如对“活动”、“讨论”等内容应采用环节性探究式教学，以培养和强化学生的科学思维方法。1、探究式教学目标： （1）获得自主探究的体验。探究式教学强调学生通过自主参与类似于科学探究的学习活动，获得亲身体验，形成善于置疑、乐于探究、勤于动手、努力求知的积极态度和情感，激发学生探索、创新的欲望。例如，学生通过以橡皮泥为材料，模拟“受精卵分裂”的探究活动，对细胞分裂的数量变化印象很深，避免了“细胞分裂：一个变两个，两个变三个”的错误。 （2）培养发现和解决问题的能力。 探究式教学通常围绕一个需要解决的实际问题展开。在教学过程中，通过引导和鼓励学生自主地发现和提出问题，设计解决问题的方案，收集和分析资料或实验验证，得出结论并进行成果交流活动，引导学生应用已有的知识与经验，学习和掌握一些科学的研究方法，培养发现问题和解决问题的能力。例如，为什么夏天将剩余的饭菜存放在电冰箱的冷藏室内呢？为什么浆糊比面粉容易“生毛”变质呢？引导学生从生活现象中发现和提出问题，然后开展“食物上微生物滋生的条件”的探究。 （3） 培养收集、分析和利用信息的能力。探究式教学是一个相对开放的学习过程。在学习中，帮助学生掌握获取信息的有效手段和途径，培养学生围绕探究主题主动收集、处理和利用信息的能力。（4）学会分享与合作 合作与交流能力，是现代人应有的基本素质之一。探究式教学中，应努力创设有利于人际沟通与合作的教学环境，使学生学会交流，分享探究中他人的信息、创意及成果，培养精诚合作的团队精神。　　（5）培养科学精神科学精神作为人类文明的崇高精神，它表达的是一种敢于坚持科学思想的勇气和不断探求真理的意识，它具有丰富的内涵和多方面特征。具体表现为求实精神、实证精神、探索精神、理性精神、创新精神、怀疑精神、独立精神和原理精神。 在探究式教学中，要求学生认真、踏实的探究，实事求是地获得结论，养成严谨、求实的科学态度和不断探索的进取精神，磨练不怕苦、不畏难的意志品质。 （6）培养积极的人生观在探究式教学的过程中，通过社会实践和调查研究，学生要深入了解科学对于自然、社会与人类的意义和价值，学会关心国家和社会的进步，学会关注人类与环境的和谐发展，形成积极的价值观和人生观。2、探究方法：探究的科学方法很多，探究式教学活动中应参照科学方法开展探究活动。 （1）基本方法: 观察法、实验法、调查访问法、科学抽象法等； （2）逻辑推理法: 比较与分类法、分析与综合法、归纳与演绎法、类比法等。 （3）其他方法: 科学假说法、数学方法、物理方法、化学方法、生物学方法等。3、课堂探究式教学模式：探究式教学的开放性，决定了探究式教学模式的多样性。平时课堂教学中，定向性探究（围绕一个目标问题而进行的探究）比较多，其基本模式为： （情境材料） （隐含问题） 初始问题 （诱导形成） 系列拓展问题 （分析归类） 非目标问题 目标问题 （分析引导）确定探究问题 （组织帮助）设计探究方案 （合作探究）实施探究 （观察指导） 结论与表达 （迁移）（新问题） 关于课堂探究的“问题”，有教师或教材直接提出来的；有根据情境材料和教师诱导，学生自己提出来的。但都必须引导到“目标问题”上来。 课堂探究式教学关键是要体现科学探究的思想和方法。有专家认为“问题──阅读──归纳──结论”、“问题──实验──归纳──结论”、“问题──阅读──实验──总结——练习”等，都属于探究式教学的范畴。4、探究式教学应注意：（1） 探究方案精设化：探究式教学与科学探究存在许多差异。因科学探究具计划性强、过程复杂、周期长等特点，故实施探究式教学时，教师应在内容、形式、设备、时空等方面作精心设计和准备，建立教学预案。（2） 探究情境生活化：探究的情境设计越贴近学生的生活实际和认知水平，学生的体验越深，感性认识越丰富，则探究的兴趣就越浓。（3） 探究过程活动化：探究过程是一个“看、听、说、做、思” 的综合训练，培养学生观察、动手和思维等能力的过程；是师生之间、生生之间合作交流的活动过程， （4） 探究主体学生化：学生是学习的主体，探究只是一种新兴的教学方式，故学生也是探究的主体。探究不能因探究课题的难度、探究过程的各种困难、探究时空的局限而削弱学生的主体地位，更不能教师包办代替。（5） 探究环节侧重化：环节性探究教学与系统性探究教学相结合。如在“观察”、“活动”、“思考”等教学中可侧重“提出问题”、或“建立假设”、或“制定计划”等某个环节进行探究性教学。（6） 探究因果对应化：对学生提出众多的“现象、问题、假设、方案、结论”，既要及时肯定和分析“问题”、“假设”与“结论”的开放性，又要理顺各“现象、问题、假设、方案”在因果关系上的对应性； 如：现象 问题 假设 方案雨后某种 植物为什么会死亡？ 酸雨危害 收集雨水植物大量 哪些植物先死亡？ 同科植物 调查统计萎焉死亡 哪些器官先死亡？ 幼嫩部分 观察比较 动物是否也死亡？ 水生动物 观察统计 （7）探究问题细节化：教学的每个细节，都应渗透探究性教学理念，实施细节性探究学习。如，笔者在教学调研中发现，针对 “蚕豆种子是怎样萌发的？（学生回答）蚕豆是先长出根的”时，教师及时提出 “这是假设？还是结论？”，“你是怎么知道的？”从探究的环节、方法等引导学生作细节性探究学习。4、探究式教学个案分析：例：探究课题：是什么将蝴蝶吸引到花上去的？ 假设：是花“颜色”将蝴蝶吸引到花上去的。（1）指导学生进行方案设计：① 分析对照实验的设计原则：对照组与实验组除“花颜色”不同外，其它如形状、大小、气味、有无蜜腺及化学引诱物、花朵数量及场地、温度、时间、季节等因素均应相同。②提示方案设计中的细节：如花（纸花、布花、塑料花、植物花）的选择，观察及记录项目的拟定。（下面是两组学生设计的观察记录表）组别 第一组第二组花白色纸花彩色纸花彩色纸花玫瑰花现象记录蝴蝶盘旋次数停憩次数停憩时间 蜜蜂盘旋次数停憩次数停憩时间其他昆虫盘旋次数停憩次数停憩时间 （2） 实验现象的分析：如应去掉“盘旋次数”和“其他昆虫”非关键因素，抓住蝴蝶在花上的“停憩次数和时间”这一本质特征，进行科学统计和分析。 （3） 结论与表达：根据第一组“花色不同，蝴蝶和蜜蜂停憩次数及时间基本相同”与第二组“花色基本相同，蝴蝶和蜜蜂停憩次数及时间不同”的统计结果，分析得出怎样的结论？如何表达？是否继续探究？如何进行再探究？三、教师在探究式教学中的角色和作用在探究式教学活动中，如何为学生构建起一个自主、体验、探究、合作、交往的平台，教师所扮演的角色与作用是：1、教师是探究活动的组织者传统的课堂教学中，教师教学活动的管理者和主导者。开展探究式教学活动，对教师的组织管理能力提出了更高的要求。教师既是选择探究主题和方式的组织者，也是时间和空间的调控者。例如，在“寻找地壳变动的证据”活动中，因历经时间长，跨越地域大，教师必须在观察人员组合与分工、观察地点和内容的选择、时间安排以及安全等方面，进行精心策划。2、教师是探究活动的帮助者从现状看，开展探究式教学活动，多数学校和教师还是起步不久，学生接触这种学习方式不多，不可避免地会遇到一些预想不到的问题和困难，需要教师及时地发现和帮助他们顺利地进行探究活动。但不能包办代替。3、教师是探究活动的引导者对于七年级的学生，无论是探究的知识基础，还是探究的经验方法都很缺乏，需要教师全方位地引导。例如，在“水稻种子萌发的最适温度和含水量”的探究活动中，对实验温度和含水量的设置，教师应从一般生物维持生命活动的最低温度（0℃）和最高温度（40℃）、最低含水量（10%）和最高含水量（90%），引导学生利用“黄金分割点（0.618）”的取值方法，来拟定实验中的系列对比温度和含水量。在探究活动中，教师是引导者，引导学生质疑、探究、发现；引导学生设计、操作、总结；引导学生交流、合作、共享。4、教师是探究活动的促进者由于传统教育模式的影响，学生习惯于接受现成的知识并运用已知知识进行解题。开展探究式教学初始，有些学生有畏难、退缩、放弃的心理。教师应在创设良好的探究条件和氛围，激发学生探究动机，培养学生探究兴趣的同时，及时反馈、激励、肯定，让学生充分享受每一微小成功的喜悦，给学生以心理上的支持，精神上的鼓舞。教师时刻成为帮助者、引导者和促进者。5、教师是探究活动的学习者《科学》探究性教学活动中，有些课题是教师也未涉及过的，在探究活动中，教师本人也是个学习者。例如，“黑盒里有什么？”是一个全新的探究活动。教师可以利用学生制作的“黑盒”，与学生一起探究，真心交往，从中汲取学生众多的信息资源、得到学生活跃思维的启迪。在此，教师不单是探究的组织者和引导者，也是学习者和受益者。四、探究式教学的意义新课程标准提出了“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的三维目标。开展探究式教学，是践行教学新理念，达成三维目标的需要。1、探究式教学改变了教师的教育观念开展探究式教学，彻底改变了以往那种以“教师讲、学生听”为主的教学模式，从而转向“学生探究问题”。在“自主、合作、探究”的教学活动中，教师可利用学生积极、活跃而敏捷的思维，丰富的想象力和创造力，实现师生互动，教学相长。2、探究式教学培养了学生的创新能力和实践能力传统的课堂教学也提倡培养学生的创新精神和实践能力，但其方式是间接的，效果是微小的。“探究式教学”基于“以学生为主体、以问题为中心、以探究为手段”的教学方式，促使学生提出问题，收集材料，对“问题”进行探索、分析、研究，在实际探究中培养学生的科学态度、创新精神和实践能力。3、探究式教学转变了学生的学习方式通过探究式教学，学生对科学的思维方法有了更深层次的认识，学习方式也有明显的转变，主要表现为：⑴从“被动学习”转变为“主动学习”学生在探究性学习活动中发现了《科学》的趣味性、方法性和科学性，在体验活动成功的同时也发掘了自己的能力和特长。所以在学习中，表现得更有信心、有耐心、有恒心，能主动预习后继教学内容，并时常关心有关科普知识、科技新闻及科学动态。⑵从“机械学习”转变为“探究学习”在探究性学习活动中，学生自主、独立地发现问题、提出问题，设计探究问题的方案，通过实验、操作、调查、搜集与处理信息，最后形成结论。尽管他们的探究是肤浅的，但亲身体验了知识的整个探究过程，对所学知识的理解和印象十分深刻。⑶从“个体学习”转变为“合作学习”传统教学中，因受应试教育和竞争意识的影响，学生的学习行为有一定的个体性、排他性倾向。随着教育机制的改革和教育形势的发展，普遍倡导探究式教学。探究小组为了共同完成学习任务，既有明确的责任分工，又有和谐的团结协作、相互交流和切磋、分享资源，体现出团队精神。作为探究小组中的每一个成员，既获得知识和技能，又有情感与态度的发展。形成“合作、交流、共享”性学习习惯。4、探究式教学激发了学生的潜能传统的课堂教学，强调接受、继承和积累，忽视研究、批判和创新，没有充分开发学生的潜能，扼杀了学生的聪明才智。开展探究式教学后，为具有不同潜能的学生施展自己的才华提供了巨大的舞台，为学生个性发展提供了充分的空间。5、探究式教学实现了三维目标的统一探究过程知识的整合性、方案的制定和操作性、情感态度的倾向性，有利于学生综合知识的运用、多种能力的培养和价值观的改变，实现新课程三维目标的统一达成。6、探究式教学改善了师生关系探究活动中，教师与学生共同观察现象、提出问题、设计方案、讨论和思考、分析和归纳，与学生分享成功的喜悦，分担失败的痛苦，分析成败的原因。了解每位学生的差异，尊重每位学生的个性，关注每位学生成功与发展，构建民主、平等、合作的融洽关系及和谐氛围，使教师与学生成了朋友。总之，探究式教学是《科学》教学的核心。贴近学生生活实际，依托已知知识为背景，联系生产、生活和社会实际，从质疑中提出问题，使学生在探究中体验，在探究中生成。参考文献： 《当代教育学》清华大学出版社 《现代教育理念专论》人民教育出版社 《探索性学习教学示例：生物》浙江教育出版社