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科學探究教學存在的問題及建議論文
[摘要]探究教學是新課程改革的核心理念之一，廣大一線科學教師在教學實踐中進行了以本學科知識為依托的科學探究教學的積極嘗試與探索。目前中學科學探究課堂教學實踐中還存在著諸多問題，如教師對科學探究教學缺乏真正的理解和把握，對科學探究教學缺乏應有的指導，將科學探究教學等同于科學家搞研究，不愿開展科學探究教學等。針對這些情況，學校應為開展科學探究教學創(chuàng)設基本的條件；開展科學探究教學時，做整體規(guī)劃設計；重視對教師的培訓；完善考核制度。另外，問題、假說、求證是科學探究必不可少的核心部分，澄清這一點，有利于教師更好地在課堂教學中開展科學探究教學。
[關鍵詞]理科課程；教學改革；科學探究教學
一、科學探究教學實施中出現(xiàn)的問題
開展探究教學是新課程改革的核心理念之一。物理、化學、生物等以實驗為主要學科特點的理科課程實施過程中，科學探究教學是其主要形式。廣大的一線科學教師在教學實踐中，進行了以本學科知識為依托的科學探究教學的積極嘗試與探索，積累了一些寶貴的經(jīng)驗。有些科學探究教學取得了初步的成效，學生的科學素養(yǎng)得到了一定的提高。然而，目前在中學科學探究課堂教學實踐中，科學探究教學的開展狀況并不樂觀，實踐過程中還存在著諸多問題。為有效開展科學探究教學，我們有必要對這些問題進行歸納與分析。
教師對科學探究教學缺乏真正的理解和把握。很多教師在開展科學探究教學中，對科學探究教學的理論認識尚不明晰，對科學探究教學的核心要素還缺乏應有的把握。有些教師認為將原來教師的演示實驗改為讓學生親自動手操作的學生實驗，就等同于實施了科學探究教學。教師講解占用了大量時間，主要關注的是實際教學知識內(nèi)容的發(fā)展、教學任務的完成、實驗活動的監(jiān)控、實驗材料與程序的組織，而很少把重點放在科學探究的實踐上。
教師對科學探究教學缺乏應有的指導。有些教師在開展科學探究教學時，不知如何把握自己在其中的角色和作用。將科學探究課堂完全交給學生，放任學生“自由”探究，出現(xiàn)了“放羊現(xiàn)象”。甚至有些教師實際上不開展科學探究教學，不讓學生親自動手做實驗，只是讓學生機械地背誦科學探究的幾個主要步驟——提出問題，形成假說，收集資料，制訂研究方案，實驗檢驗，得出結(jié)論，討論與交流等，用以應付考試。教學中出現(xiàn)了教師脫離科學探究實踐孤立地傳授科學方法的現(xiàn)象。
將科學探究教學等同于科學家搞研究。有些教師在開展科學探究教學時，倡導單純化的科學實驗，刻意追求正確性和技術效率，使得科學教學局限于小規(guī)模的研究框架之中，要求所有的學生都像科學家搞研究那樣學習科學，脫離了探究教學多樣性的特點，模糊了科學探究教學與科學研究之間的界限和區(qū)別。
有的教師不愿開展科學探究教學。由于受實驗室條件、課時、教師培訓、考試評價等方面的原因影響，有些教師不愿開展科學探究教學，認為開展探究教學麻煩、耗時，擔心完不成教學任務，影響學生的成績。
此外，教師對科學探究教學理論方面的認識與把握是目前制約廣大教師有效開展科學探究教學的主要原因之一。
二、科學探究教學的核心要素分析
針對科學探究教學，一線教師進行了積極探索，在此過程中，也產(chǎn)生了許多疑問和困惑，如怎樣界定科學探究教學、其核心要素有哪些、探究的本質(zhì)是什么等。對這些問題學術界在積極地進行著研究、探討。筆者認為以下三個方面是開展科學探究教學必不可少的核心要素。
(一)問題
科學只能從問題開始。正是問題才激勵我們?nèi)W習，去發(fā)展我們的知識，去實驗，去觀察。一個不善于提出問題和捕捉問題的人，其動手操作的技能再強，也無法用所學的知識解決現(xiàn)實中的問題。因此。培養(yǎng)學生的問題意識，使學生能夠捕捉到或發(fā)現(xiàn)有探究價值的問題是學生進行科學探究的一項最基本的技能，是科學探究教學的核心要素之一。
1.探究的問題可來自不同的渠道
在科學探究教學過程中，問題可以由教師、教材、教輔資料等直接給出；也可由教師創(chuàng)設一定的情境，師生在此情境中針對一定的現(xiàn)象和事實，根據(jù)學生原有的知識基礎，師生共同提出；也可由學生針對自己比較感興趣的現(xiàn)象提出，但學生提出的問題要經(jīng)過教師或師生共同討論，篩選，最后確定是否值得探究或是否具有可行性。
由于學生的知識基礎、生活閱歷、經(jīng)驗等方面尚不成熟，可能會提出在中學階段還無法探究或缺乏可行性的問題。如某學生在喝礦泉水時，發(fā)現(xiàn)某品牌的礦泉水含有許多元素，如鉀離子、鈣離子、鎂離子、硫酸根離子等，提出能否設計實驗來檢驗水中所含有的離子。這時就需要教師引導學生討論。礦泉水中所含有的是微量元素，在中學階段用常規(guī)的化學方法還無法進行鑒別，需要用到原子吸收、等離子發(fā)射光譜儀等現(xiàn)代儀器才能檢測。對學生能夠提出這樣的問題教師應該給予表揚、鼓勵，肯定學生善于觀察、思考與提問的精神。
2.提出的問題應該是融于情境的
探究的問題必須是與學生原有知識基礎和學生的生活情景、經(jīng)驗相關的。教師在開展探究教學過程中，應為學生創(chuàng)設一定的問題情境，在所創(chuàng)設的情境中引導學生自然而然地提出欲探究的問題。如某教師在講碘遇淀粉變藍時設計了這樣一個情境：先讓學生用碘酒給手指頭消毒，然后請學生做用手抓米飯的實驗，當學生觀察到用消毒的手抓米飯時顏色變黑了，學生提出了疑問：
“米飯為什么變黑了?”從而自然而然地引出了這節(jié)課要探究的問題。 3.提出的問題必須具有探究價值
科學探究的問題必須是難易適中的，具有一定的探究價值。問題過易和過難都不能有效地激發(fā)學生的思維活動。問題過易無法激發(fā)起學生的探索興趣、探索欲望，學生覺得索然無味；問題過難，學生易產(chǎn)生畏難情緒，覺得可望而不可及。只有那些難易程度適度、有助于學生形成“心求通而未得”的問題，能夠達到學生“最近發(fā)展區(qū)”的問題才具有探究價值。尤其在目前中學課時比較緊張的情況下，問題的設計要能夠突破教學中的難點，突出重點。如在學習沉淀的轉(zhuǎn)化、溶度積等方面的內(nèi)容時，絕大多數(shù)教師設計的是AgCl→AgBr→Agl，學生能夠觀察到白色沉淀轉(zhuǎn)化成了淺黃色沉淀，之后轉(zhuǎn)化成了黃色沉淀。學生通過一系列沉淀顏色的變化也能夠理解沉淀的轉(zhuǎn)化，但印象不夠深刻，因前后顏色的變化對比不明顯，沒有給學生一個感官上的刺激。某教師在學習同樣內(nèi)容時，設計了這樣一個探究實驗：先將NaOH溶液與CuSO4溶液反應生成Cu(OH)2沉淀(NaOH要過量)，將沉淀用離心泵過濾分離(學生了解此方法是一種物質(zhì)分離的方法即可)，取上層的部分清液，滴加Na2S溶液；接著向有Cu(OH)2沉淀和清液的試管中滴加Na2S溶液。學生觀察到單獨盛有清液的試管幾乎沒有觀察到黑色沉淀，而盛有Cu(OH)2沉淀和清液的試管中瞬間出現(xiàn)了黑色沉淀，給學生視覺上一種強烈的刺激，沉淀一下子由藍色變成了黑色。學生對此產(chǎn)生了極大興趣，急切地想探究黑色沉淀哪來的，是什么，為什么清液中并沒有產(chǎn)生黑色沉淀。這個前后沉淀顏色對比非常明顯的實驗，通過探究使學生一下子突破了沉淀轉(zhuǎn)化和溶度積這一概念上的難點，印象尤為深刻，達到了事半功倍的教學效果。可見，設計出一個好的具有探究價值的問題對學生思維的發(fā)展具有至關重要的作用。
科學探究教學所設計的問題還應是開放的，能夠引出其他的問題，使探究持續(xù)下去，如上面所介紹的案例，可以請學生繼續(xù)探究還有哪些沉淀可以轉(zhuǎn)化，由此能夠引發(fā)出更多的探究課題。
(二)假說
面對教師所設計的問題情境和一定的現(xiàn)象、事實，當學生運用原有的知識無法解釋時，就需要學生運用想象、猜想，針對一定的問題，試圖提出自己的假設。
假設必須依據(jù)事實材料、科學原理等，按照一定的邏輯經(jīng)過推理而得出，是對實驗將要出現(xiàn)的結(jié)果所做的一種推測性的結(jié)論。
學生應該能夠通過各種途徑和手段收集信息，針對所提出的問題整理信息，依據(jù)已有的科學知識、經(jīng)驗和所獲得的信息等，通過思考提出猜想和假設。在探究教學過程中，教師要引導學生意識到猜想和假設不是憑空的、不著邊際的瞎猜、亂猜，而是根據(jù)以往的知識、經(jīng)驗、所掌握的信息等方面，積極調(diào)動各種思維方法，提出假設和猜想。猜想和假設必須經(jīng)過實驗的驗證、實驗結(jié)果的檢驗才能得出是否是科學定律、科學理論或者是符合科學的結(jié)論。
(三)求證
探究教學就體現(xiàn)在“探”與“究”，究根溯源，不斷探索，努力求證。
在科學探究教學過程中，學生根據(jù)所提出的問題、猜想和假設，設計具體的實驗方案，制訂計劃，來驗證假設和解決問題，包括所采用的實驗原理、目的、實驗條件的控制、儀器設備、藥品、影響實驗結(jié)果的因素、操作步驟等具體實驗方案；針對如何觀察、收集哪些信息，如何記錄數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)等必須要制訂出詳細的計劃。為了解決一個問題，有時需要設計多種方案，反復研討、實驗、探索，才能得出結(jié)論，而這個結(jié)論還需要繼續(xù)接受實踐的檢驗�？茖W的發(fā)展過程就是一個不斷求索的過程。 總之，筆者認為問題、假說、求證是科學探究必不可少的核心部分。澄清這一點，有利于教師更好地在課堂教學中開展科學探究教學。
三、有效開展科學探究教學的建議
第一，為開展科學探究教學創(chuàng)設基本的條件�？茖W探究教學是一個實踐性很強的教學方式，需要具備基本的實驗條件、課時的保證和班額的限制。目前有很多學校實驗室條件較差，缺乏最基本的實驗儀器、設備和藥品，缺乏專任的實驗教師，應該為教師開展實驗探究教學創(chuàng)設基本的實驗條件。中學教學面臨著課程門類較多，教學任務重，課時相對有限的實際情況，在保證教學順利進行的前提下，應為開展科學探究教學提供一定的課時保證；班額要有一定的限制。我們應該提倡小班化教學，為教師開展科學探究教學創(chuàng)設基本的條件。
第二，開展科學探究教學時，要做整體規(guī)劃設計。針對目前課時緊張的情況，開展科學探究教學需要基于學生未來終身發(fā)展需要來整體規(guī)劃，如初中主要培養(yǎng)學生使用常用儀器、掌握基本的操作方法和科學探究的一般過程等方面，為高中學生開展科學探究打下良好的基礎；針對高中三個年級，側(cè)重于不同的探究培養(yǎng)重點，針對不同的內(nèi)容進行學科整體單元設計，將相關內(nèi)容整合起來。教師要根據(jù)不同的學生和學校的條件設計不同的探究內(nèi)容，使學生的思維能力、創(chuàng)新能力和實踐能力都能得到較好的發(fā)展。
第三，重視對教師的培訓。自從推行新課程以來，有關部門進行了大量的教師培訓，取得了良好的效果。不過同時也暴露出了一些問題，培訓的內(nèi)容與方式還有待于進一步改善。首先，對教師要進行有針對性的培訓，不僅僅要針對課程改革的通識理念進行培訓，更要針對理科教師進行科學探究理論方面的培訓，如：科學探究的內(nèi)涵、本質(zhì)、基本要素，與科學研究的區(qū)別；在科學探究中教師的地位與作用以及教師如何發(fā)揮指導作用；如何通過科學探究教學使學生掌握科學方法；科學探究教學案例解析；等等。培訓要針對教師的需要，解決教師的困惑與問題，培訓方式也應靈活多樣，能夠使教師積極主動地參與。其次，要針對學科方面的內(nèi)容，對教師進行引領與指導。經(jīng)過幾年的課程改革實踐，我們已經(jīng)意識到成功地實施探究教學，對教師的素質(zhì)要求較高。教師對所授學科知識的理解、深度及廣度的把握，直接影響教師的課堂教學設計，而這一點在培訓中往往被忽視。教師對教材的理解與把握、課堂教學設計、知識點的理解等都需要同行、專家的引領與指導。最后，要重視職前培訓(大學師范生的課程培訓)。培養(yǎng)未來教師的高等院�？刹扇±碚撆c實踐相結(jié)合的方式，采取大學教師—教研員一一線教師的三級培訓模式。
第四，完善考核制度。要使教師能夠順利地開展科學探究教學，學校在制度方面要有一定的保證，學校內(nèi)部對教師的考核也要有制度上的傾斜。無論是國家或地區(qū)的統(tǒng)一考試，都要增加科學探究方面的評價內(nèi)容，改革評價方式，比如可以從自主招生的院校開始，針對某一專業(yè)增加考核學生實驗設計方面的內(nèi)容，有利于促進科學探究教學的開展，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
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