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《科学课程标准》中规定:在科学课程中,学生将通过科学探究等方式理解科学知识,学习科学技能,体验科学过程和方法,初步理解科学本质,形成科学态度、情感与价值观,培养创新意识和实践能力。新课程提倡的科学探究是指在教师引导下学生通过动口、动手、动脑,亲自体验的过程。然而,从目前的教学实际情况看,出现了实践上的盲目性,为此,笔者对如何引导学生进行科学探究做一番阐释。
一、研究的理论依据
1.学生心理发展具有规律性
从心理学角度讲,初中学生的思维是从具体思维向抽象思维过度的阶段。初中学生的这种思维特征使得学生对事物的认识将逐渐从需要具体形象作为支柱转向可以抛开具体形象而进行抽象概括。这样的心理发展特征为科学探究活动奠定了心理学基础,也是如何引导学生进行科学探究的心理学依据。因此,对于初中学生来说,在学生进行科学探究时进行有效的引导是必要的。
2.现代教育观——建构主义理论
现代建构主义理论认为:教学是教师的价值引导与学生自主建构的辨证统一过程。这意味着从为掌握而教向为发展而学的转变:在教师引导下学生在交往互动中进行主动探索和自主建构,也意味着教师角色的转换——从知识的提供者变成学生学习活动的协作者、组织者、促进者、引导者。而新课程下的学习方式主要倡导探究式学习方式,所以,教师如何引导学生进行有效的科学探究成了必须研究的课题。
3.科学方法论
科学教育本身具有科学性和真理性,只有运用科学的方法才能去学习探究科学知识,只有科学的学习探究才可能产生科学的结果。所以,在引导学生科学探究时,不但要注意讲究引导方法的科学性,还要注意传授学生科学的方法——观察和实验,提高学生的科学能力和素养。
二、引导学生进行科学探究的策略
如何引导学生进行科学探究,笔者就从提出问题、建立假设、探究验证、交流与评价等几个环节谈谈。
1.形成问题情境、激发学生探究欲望的策略
爱因斯坦说过,“提出一个问题比解决一个问题更重要”。提出问题是创造性思维的表现。
(1)教师设疑产生问题情境。由教师引导创设问题情境,可以直接切入主题,激发学生的好奇心,并产生一种探究的动力,支持他们不遗余力地去探索。
(2)演示实验引发问题情境。科学是以实验为基础的,通过实验现象可以引发很多问题情境。例如,在讲解“物质的酸碱性”前,教师可以先准备一瓶滴有无色酚酞的试液和一瓶无色的碱液,然后将碱液滴入酚酞液中,学生看到明显的颜色变化会产生极大的兴趣,就想要问明白其中的道理。
(3)联系生活引发问题情景。在自己生活与学习过程中出现的某些偶发事件或现象,学生常常感到有趣又无法解释,如树荫下的光斑为什么是圆的?天狗吃月亮的现象到底是怎么回事?插入水中的筷子为什么会弯折?从飞机的模型去探究飞机的升力是怎么产生的?这些都可以成为探究教学中的一些非常有研究价值的问题。
2.启发学生假设的策略
牛顿认为:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现。”猜想是科学发展的动力,它可以激发学生的求知欲望。学生认识问题后,就进入新的知识领域,教师要从各个角度去指导他们观察与分析事物,活用已有的经验知识,不断思考,提出合理的假设。为了让学生更容易进入状态,教师要适时提供经验。例如在引导学生探究浮力的大小与哪些因素有关时,先提供了下列两个探究性演示实验。
实验一:拿两个相同的烧杯,分别注入相同体积的盐水和清水,把一个新鲜的鸡蛋放在清水中,鸡蛋沉到水底,再把它放入盐水中,则鸡蛋浮在水面上。
学生提出问题:为什么同一个鸡蛋在清水中下沉,而在盐水中却浮在液面上?于是,他们猜测物体所受浮力的大小可能与液体的密度有关。
实验二:每个实验小组在课前准备好一支空牙膏皮(尾端剪开)和一只玻璃杯。实验时,先让学生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里,放手后可观察到它下沉,然后将牙膏管鼓起一些,它就能上浮。
学生在亲身经历体验之后,定能产生疑惑:为什么同一支牙膏皮原先下沉,现在却浮起来?于是,他们提出浮力的大小与物体排开液体的体积有关。于是,我引导:排开液体的体积乘以液体的密度等于液体的质量。通过引导,学生提出了合理的假设。
3.探究验证阶段的引导策略
课堂探究毕竟是要在有限的时间内完成的,而探究教学本身是一个开放的教学过程,只有把握好探究的开放度,才能在有限的时间内取得最好的学习效率,同时也不挫伤部分学生的学习积极性。在探究教学中,学生们置身于开放、自主的学习环境中,获取知识的方式和渠道更为畅通了。
学生们提出的问题越多,反映他们对所研究对象的关注程度越深。学生的问题会比较零碎,对教师而言,怎样处理这些问题是值得探究的。对于学生的问题,一般处理方法有3种:①让学生自己选择感兴趣的问题进行研究;②集体选择一个或几个问题,整堂课全班对这几个问题进行探究;③先选择一个问题,探究完毕后再进行下一个问题的探究,形成一个层次。
经过反复实践,如果在一堂课内采用第①种方法,容易引起课堂混乱,给人一种“东打一拳,西打一棒”的感觉,难以体现教学的逻辑严密性。但这种方法,却可以广泛应用在课外的探究活动中去,而且效果比较好。而第②、第③种方法可根据教学内容进行取舍,不可能面面俱到,只能解决学生们最感兴趣或最需要解决的问题,而其他问题可作为后续活动展开。如在探究“液体内部压强跟哪些因素有关”时学生提出:可能跟液体的质量、液体的体积、液体的密度、液体的深度有关。根据具体情况探究液体内部压强可能是否与液体的密度和深度有关。另外猜想请到课后继续探究。
4.学生交流引导策略
科学探究之后组织学生认真钻研,共同探讨,这种交流不是盲目的,是以探究过程为基础,有目的、有针对性地对探究的问题进行交流。美国有一位博士对下面两种情况进行比较:一是探究后立即进行交流,一是探究后不进行交流。研究结果表明:前者概念水平的发展达到更高层次,交流使认识深化。
在教学中,笔者采取分组交流与全班交流相结合的方法,即先以实验小组为单位进行,再由各实验小组汇报交流结果,然后教师帮助汇总全班交流的信息。在此基础上,进行不同角度、不同层面的归纳概括,把感性认识上升到理性认识,从而得出科学的结论。
教学中教师都有这样的体会,每次学生探究后都有许多话要说。而学生对各种现象的理解不尽相同,这样就激起了许多“矛盾”,重视学生对各种现象的理解(学生的个人知识),首先倾听他们现在的想法,洞察他们这些想法的由来,并鼓励学生之间相互交流和质疑,了解彼此的想法,引导学生总结取得了哪些经验,还有哪些不足,接着还可以探讨什么,使学生把科学探究活动向课外延伸。
通过一段时间来的正确引导,学生形成了科学的学习方法,培养了学生的科学能力,提高了学生的科学素养,为学生的发展奠定了素质基础。学生虽然不能在科学课上做出像科学家一样的历史性发现,但却能让学生充满科学家一样的探索热情,享受创造性的学习乐趣。价值不在于学生得到结论,而在于培养学生的探究创新精神,通过科学探究,学生的科学素质以及能力都能得到充分的培养。
一、研究的理论依据
1.学生心理发展具有规律性
从心理学角度讲,初中学生的思维是从具体思维向抽象思维过度的阶段。初中学生的这种思维特征使得学生对事物的认识将逐渐从需要具体形象作为支柱转向可以抛开具体形象而进行抽象概括。这样的心理发展特征为科学探究活动奠定了心理学基础,也是如何引导学生进行科学探究的心理学依据。因此,对于初中学生来说,在学生进行科学探究时进行有效的引导是必要的。
2.现代教育观——建构主义理论
现代建构主义理论认为:教学是教师的价值引导与学生自主建构的辨证统一过程。这意味着从为掌握而教向为发展而学的转变:在教师引导下学生在交往互动中进行主动探索和自主建构,也意味着教师角色的转换——从知识的提供者变成学生学习活动的协作者、组织者、促进者、引导者。而新课程下的学习方式主要倡导探究式学习方式,所以,教师如何引导学生进行有效的科学探究成了必须研究的课题。
3.科学方法论
科学教育本身具有科学性和真理性,只有运用科学的方法才能去学习探究科学知识,只有科学的学习探究才可能产生科学的结果。所以,在引导学生科学探究时,不但要注意讲究引导方法的科学性,还要注意传授学生科学的方法——观察和实验,提高学生的科学能力和素养。
二、引导学生进行科学探究的策略
如何引导学生进行科学探究,笔者就从提出问题、建立假设、探究验证、交流与评价等几个环节谈谈。
1.形成问题情境、激发学生探究欲望的策略
爱因斯坦说过,“提出一个问题比解决一个问题更重要”。提出问题是创造性思维的表现。
(1)教师设疑产生问题情境。由教师引导创设问题情境,可以直接切入主题,激发学生的好奇心,并产生一种探究的动力,支持他们不遗余力地去探索。
(2)演示实验引发问题情境。科学是以实验为基础的,通过实验现象可以引发很多问题情境。例如,在讲解“物质的酸碱性”前,教师可以先准备一瓶滴有无色酚酞的试液和一瓶无色的碱液,然后将碱液滴入酚酞液中,学生看到明显的颜色变化会产生极大的兴趣,就想要问明白其中的道理。
(3)联系生活引发问题情景。在自己生活与学习过程中出现的某些偶发事件或现象,学生常常感到有趣又无法解释,如树荫下的光斑为什么是圆的?天狗吃月亮的现象到底是怎么回事?插入水中的筷子为什么会弯折?从飞机的模型去探究飞机的升力是怎么产生的?这些都可以成为探究教学中的一些非常有研究价值的问题。
2.启发学生假设的策略
牛顿认为:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现。”猜想是科学发展的动力,它可以激发学生的求知欲望。学生认识问题后,就进入新的知识领域,教师要从各个角度去指导他们观察与分析事物,活用已有的经验知识,不断思考,提出合理的假设。为了让学生更容易进入状态,教师要适时提供经验。例如在引导学生探究浮力的大小与哪些因素有关时,先提供了下列两个探究性演示实验。
实验一:拿两个相同的烧杯,分别注入相同体积的盐水和清水,把一个新鲜的鸡蛋放在清水中,鸡蛋沉到水底,再把它放入盐水中,则鸡蛋浮在水面上。
学生提出问题:为什么同一个鸡蛋在清水中下沉,而在盐水中却浮在液面上?于是,他们猜测物体所受浮力的大小可能与液体的密度有关。
实验二:每个实验小组在课前准备好一支空牙膏皮(尾端剪开)和一只玻璃杯。实验时,先让学生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里,放手后可观察到它下沉,然后将牙膏管鼓起一些,它就能上浮。
学生在亲身经历体验之后,定能产生疑惑:为什么同一支牙膏皮原先下沉,现在却浮起来?于是,他们提出浮力的大小与物体排开液体的体积有关。于是,我引导:排开液体的体积乘以液体的密度等于液体的质量。通过引导,学生提出了合理的假设。
3.探究验证阶段的引导策略
课堂探究毕竟是要在有限的时间内完成的,而探究教学本身是一个开放的教学过程,只有把握好探究的开放度,才能在有限的时间内取得最好的学习效率,同时也不挫伤部分学生的学习积极性。在探究教学中,学生们置身于开放、自主的学习环境中,获取知识的方式和渠道更为畅通了。
学生们提出的问题越多,反映他们对所研究对象的关注程度越深。学生的问题会比较零碎,对教师而言,怎样处理这些问题是值得探究的。对于学生的问题,一般处理方法有3种:①让学生自己选择感兴趣的问题进行研究;②集体选择一个或几个问题,整堂课全班对这几个问题进行探究;③先选择一个问题,探究完毕后再进行下一个问题的探究,形成一个层次。
经过反复实践,如果在一堂课内采用第①种方法,容易引起课堂混乱,给人一种“东打一拳,西打一棒”的感觉,难以体现教学的逻辑严密性。但这种方法,却可以广泛应用在课外的探究活动中去,而且效果比较好。而第②、第③种方法可根据教学内容进行取舍,不可能面面俱到,只能解决学生们最感兴趣或最需要解决的问题,而其他问题可作为后续活动展开。如在探究“液体内部压强跟哪些因素有关”时学生提出:可能跟液体的质量、液体的体积、液体的密度、液体的深度有关。根据具体情况探究液体内部压强可能是否与液体的密度和深度有关。另外猜想请到课后继续探究。
4.学生交流引导策略
科学探究之后组织学生认真钻研,共同探讨,这种交流不是盲目的,是以探究过程为基础,有目的、有针对性地对探究的问题进行交流。美国有一位博士对下面两种情况进行比较:一是探究后立即进行交流,一是探究后不进行交流。研究结果表明:前者概念水平的发展达到更高层次,交流使认识深化。
在教学中,笔者采取分组交流与全班交流相结合的方法,即先以实验小组为单位进行,再由各实验小组汇报交流结果,然后教师帮助汇总全班交流的信息。在此基础上,进行不同角度、不同层面的归纳概括,把感性认识上升到理性认识,从而得出科学的结论。
教学中教师都有这样的体会,每次学生探究后都有许多话要说。而学生对各种现象的理解不尽相同,这样就激起了许多“矛盾”,重视学生对各种现象的理解(学生的个人知识),首先倾听他们现在的想法,洞察他们这些想法的由来,并鼓励学生之间相互交流和质疑,了解彼此的想法,引导学生总结取得了哪些经验,还有哪些不足,接着还可以探讨什么,使学生把科学探究活动向课外延伸。
通过一段时间来的正确引导,学生形成了科学的学习方法,培养了学生的科学能力,提高了学生的科学素养,为学生的发展奠定了素质基础。学生虽然不能在科学课上做出像科学家一样的历史性发现,但却能让学生充满科学家一样的探索热情,享受创造性的学习乐趣。价值不在于学生得到结论,而在于培养学生的探究创新精神,通过科学探究,学生的科学素质以及能力都能得到充分的培养。