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科學(xué)探究教學(xué)存在的問題及建議論文
[摘要]探究教學(xué)是新課程改革的核心理念之一，廣大一線科學(xué)教師在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了以本學(xué)科知識(shí)為依托的科學(xué)探究教學(xué)的積極嘗試與探索。目前中學(xué)科學(xué)探究課堂教學(xué)實(shí)踐中還存在著諸多問題，如教師對(duì)科學(xué)探究教學(xué)缺乏真正的理解和把握，對(duì)科學(xué)探究教學(xué)缺乏應(yīng)有的指導(dǎo)，將科學(xué)探究教學(xué)等同于科學(xué)家搞研究，不愿開展科學(xué)探究教學(xué)等。針對(duì)這些情況，學(xué)校應(yīng)為開展科學(xué)探究教學(xué)創(chuàng)設(shè)基本的條件；開展科學(xué)探究教學(xué)時(shí)，做整體規(guī)劃設(shè)計(jì)；重視對(duì)教師的培訓(xùn)；完善考核制度。另外，問題、假說、求證是科學(xué)探究必不可少的核心部分，澄清這一點(diǎn)，有利于教師更好地在課堂教學(xué)中開展科學(xué)探究教學(xué)。
[關(guān)鍵詞]理科課程；教學(xué)改革；科學(xué)探究教學(xué)
一、科學(xué)探究教學(xué)實(shí)施中出現(xiàn)的問題
開展探究教學(xué)是新課程改革的核心理念之一。物理、化學(xué)、生物等以實(shí)驗(yàn)為主要學(xué)科特點(diǎn)的理科課程實(shí)施過程中，科學(xué)探究教學(xué)是其主要形式。廣大的一線科學(xué)教師在教學(xué)實(shí)踐中，進(jìn)行了以本學(xué)科知識(shí)為依托的科學(xué)探究教學(xué)的積極嘗試與探索，積累了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)。有些科學(xué)探究教學(xué)取得了初步的成效，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到了一定的提高。然而，目前在中學(xué)科學(xué)探究課堂教學(xué)實(shí)踐中，科學(xué)探究教學(xué)的開展?fàn)顩r并不樂觀，實(shí)踐過程中還存在著諸多問題。為有效開展科學(xué)探究教學(xué)，我們有必要對(duì)這些問題進(jìn)行歸納與分析。
教師對(duì)科學(xué)探究教學(xué)缺乏真正的理解和把握。很多教師在開展科學(xué)探究教學(xué)中，對(duì)科學(xué)探究教學(xué)的理論認(rèn)識(shí)尚不明晰，對(duì)科學(xué)探究教學(xué)的核心要素還缺乏應(yīng)有的把握。有些教師認(rèn)為將原來教師的演示實(shí)驗(yàn)改為讓學(xué)生親自動(dòng)手操作的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，就等同于實(shí)施了科學(xué)探究教學(xué)。教師講解占用了大量時(shí)間，主要關(guān)注的是實(shí)際教學(xué)知識(shí)內(nèi)容的發(fā)展、教學(xué)任務(wù)的完成、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)材料與程序的組織，而很少把重點(diǎn)放在科學(xué)探究的實(shí)踐上。
教師對(duì)科學(xué)探究教學(xué)缺乏應(yīng)有的指導(dǎo)。有些教師在開展科學(xué)探究教學(xué)時(shí)，不知如何把握自己在其中的角色和作用。將科學(xué)探究課堂完全交給學(xué)生，放任學(xué)生“自由”探究，出現(xiàn)了“放羊現(xiàn)象”。甚至有些教師實(shí)際上不開展科學(xué)探究教學(xué)，不讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，只是讓學(xué)生機(jī)械地背誦科學(xué)探究的幾個(gè)主要步驟——提出問題，形成假說，收集資料，制訂研究方案，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，得出結(jié)論，討論與交流等，用以應(yīng)付考試。教學(xué)中出現(xiàn)了教師脫離科學(xué)探究實(shí)踐孤立地傳授科學(xué)方法的現(xiàn)象。
將科學(xué)探究教學(xué)等同于科學(xué)家搞研究。有些教師在開展科學(xué)探究教學(xué)時(shí)，倡導(dǎo)單純化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，刻意追求正確性和技術(shù)效率，使得科學(xué)教學(xué)局限于小規(guī)模的研究框架之中，要求所有的學(xué)生都像科學(xué)家搞研究那樣學(xué)習(xí)科學(xué)，脫離了探究教學(xué)多樣性的特點(diǎn)，模糊了科學(xué)探究教學(xué)與科學(xué)研究之間的界限和區(qū)別。
有的教師不愿開展科學(xué)探究教學(xué)。由于受實(shí)驗(yàn)室條件、課時(shí)、教師培訓(xùn)、考試評(píng)價(jià)等方面的原因影響，有些教師不愿開展科學(xué)探究教學(xué)，認(rèn)為開展探究教學(xué)麻煩、耗時(shí)，擔(dān)心完不成教學(xué)任務(wù)，影響學(xué)生的成績。
此外，教師對(duì)科學(xué)探究教學(xué)理論方面的認(rèn)識(shí)與把握是目前制約廣大教師有效開展科學(xué)探究教學(xué)的主要原因之一。
二、科學(xué)探究教學(xué)的核心要素分析
針對(duì)科學(xué)探究教學(xué)，一線教師進(jìn)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(xué)探究教學(xué)、其核心要素有哪些、探究的本質(zhì)是什么等。對(duì)這些問題學(xué)術(shù)界在積極地進(jìn)行著研究、探討。筆者認(rèn)為以下三個(gè)方面是開展科學(xué)探究教學(xué)必不可少的核心要素。
(一)問題
科學(xué)只能從問題開始。正是問題才激勵(lì)我們?nèi)W(xué)習(xí)，去發(fā)展我們的知識(shí)，去實(shí)驗(yàn)，去觀察。一個(gè)不善于提出問題和捕捉問題的人，其動(dòng)手操作的技能再強(qiáng)，也無法用所學(xué)的知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)中的問題。因此。培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，使學(xué)生能夠捕捉到或發(fā)現(xiàn)有探究價(jià)值的問題是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的一項(xiàng)最基本的技能，是科學(xué)探究教學(xué)的核心要素之一。
1.探究的問題可來自不同的渠道
在科學(xué)探究教學(xué)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(shè)一定的情境，師生在此情境中針對(duì)一定的現(xiàn)象和事實(shí)，根據(jù)學(xué)生原有的知識(shí)基礎(chǔ)，師生共同提出；也可由學(xué)生針對(duì)自己比較感興趣的現(xiàn)象提出，但學(xué)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(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、生活閱歷、經(jīng)驗(yàn)等方面尚不成熟，可能會(huì)提出在中學(xué)階段還無法探究或缺乏可行性的問題。如某學(xué)生在喝礦泉水時(shí)，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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)水中所含有的離子。這時(shí)就需要教師引導(dǎo)學(xué)生討論。礦泉水中所含有的是微量元素，在中學(xué)階段用常規(guī)的化學(xué)方法還無法進(jìn)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(cè)。對(duì)學(xué)生能夠提出這樣的問題教師應(yīng)該給予表揚(yáng)、鼓勵(lì)，肯定學(xué)生善于觀察、思考與提問的精神。
2.提出的問題應(yīng)該是融于情境的
探究的問題必須是與學(xué)生原有知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)生的生活情景、經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的。教師在開展探究教學(xué)過程中，應(yīng)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，在所創(chuàng)設(shè)的情境中引導(dǎo)學(xué)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(lán)時(shí)設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)情境：先讓學(xué)生用碘酒給手指頭消毒，然后請(qǐng)學(xué)生做用手抓米飯的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)學(xué)生觀察到用消毒的手抓米飯時(shí)顏色變黑了，學(xué)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(jià)值
科學(xué)探究的問題必須是難易適中的，具有一定的探究價(jià)值。問題過易和過難都不能有效地激發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)。問題過易無法激發(fā)起學(xué)生的探索興趣、探索欲望，學(xué)生覺得索然無味；問題過難，學(xué)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(xué)生形成“心求通而未得”的問題，能夠達(dá)到學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”的問題才具有探究價(jià)值。尤其在目前中學(xué)課時(shí)比較緊張的情況下，問題的設(shè)計(jì)要能夠突破教學(xué)中的難點(diǎn)，突出重點(diǎn)。如在學(xué)習(xí)沉淀的轉(zhuǎn)化、溶度積等方面的內(nèi)容時(shí)，絕大多數(shù)教師設(shè)計(jì)的是AgCl→AgBr→Agl，學(xué)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(xué)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(duì)比不明顯，沒有給學(xué)生一個(gè)感官上的刺激。某教師在學(xué)習(xí)同樣內(nèi)容時(shí)，設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：先將NaOH溶液與CuSO4溶液反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀(NaOH要過量)，將沉淀用離心泵過濾分離(學(xué)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(xué)生觀察到單獨(dú)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(xué)生視覺上一種強(qiáng)烈的刺激，沉淀一下子由藍(lán)色變成了黑色。學(xué)生對(duì)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(gè)前后沉淀顏色對(duì)比非常明顯的實(shí)驗(yàn)，通過探究使學(xué)生一下子突破了沉淀轉(zhuǎn)化和溶度積這一概念上的難點(diǎn)，印象尤為深刻，達(dá)到了事半功倍的教學(xué)效果�？梢姡O(shè)計(jì)出一個(gè)好的具有探究價(jià)值的問題對(duì)學(xué)生思維的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。
科學(xué)探究教學(xué)所設(shè)計(jì)的問題還應(yīng)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(qǐng)學(xué)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(duì)教師所設(shè)計(jì)的問題情境和一定的現(xiàn)象、事實(shí)，當(dāng)學(xué)生運(yùn)用原有的知識(shí)無法解釋時(shí)，就需要學(xué)生運(yùn)用想象、猜想，針對(duì)一定的問題，試圖提出自己的假設(shè)。
假設(shè)必須依據(jù)事實(shí)材料、科學(xué)原理等，按照一定的邏輯經(jīng)過推理而得出，是對(duì)實(shí)驗(yàn)將要出現(xiàn)的結(jié)果所做的一種推測(cè)性的結(jié)論。
學(xué)生應(yīng)該能夠通過各種途徑和手段收集信息，針對(duì)所提出的問題整理信息，依據(jù)已有的科學(xué)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和所獲得的信息等，通過思考提出猜想和假設(shè)。在探究教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到猜想和假設(shè)不是憑空的、不著邊際的瞎猜、亂猜，而是根據(jù)以往的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、所掌握的信息等方面，積極調(diào)動(dòng)各種思維方法，提出假設(shè)和猜想。猜想和假設(shè)必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢驗(yàn)才能得出是否是科學(xué)定律、科學(xué)理論或者是符合科學(xué)的結(jié)論。
(三)求證
探究教學(xué)就體現(xiàn)在“探”與“究”，究根溯源，不斷探索，努力求證。
在科學(xué)探究教學(xué)過程中，學(xué)生根據(jù)所提出的問題、猜想和假設(shè)，設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)方案，制訂計(jì)劃，來驗(yàn)證假設(shè)和解決問題，包括所采用的實(shí)驗(yàn)原理、目的、實(shí)驗(yàn)條件的控制、儀器設(shè)備、藥品、影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素、操作步驟等具體實(shí)驗(yàn)方案；針對(duì)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(xì)的計(jì)劃。為了解決一個(gè)問題，有時(shí)需要設(shè)計(jì)多種方案，反復(fù)研討、實(shí)驗(yàn)、探索，才能得出結(jié)論，而這個(gè)結(jié)論還需要繼續(xù)接受實(shí)踐的檢驗(yàn)�？茖W(xué)的發(fā)展過程就是一個(gè)不斷求索的過程。 總之，筆者認(rèn)為問題、假說、求證是科學(xué)探究必不可少的核心部分。澄清這一點(diǎn)，有利于教師更好地在課堂教學(xué)中開展科學(xué)探究教學(xué)。
三、有效開展科學(xué)探究教學(xué)的建議
第一，為開展科學(xué)探究教學(xué)創(chuàng)設(shè)基本的條件�？茖W(xué)探究教學(xué)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的教學(xué)方式，需要具備基本的實(shí)驗(yàn)條件、課時(shí)的保證和班額的限制。目前有很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)室條件較差，缺乏最基本的實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和藥品，缺乏專任的實(shí)驗(yàn)教師，應(yīng)該為教師開展實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)創(chuàng)設(shè)基本的實(shí)驗(yàn)條件。中學(xué)教學(xué)面臨著課程門類較多，教學(xué)任務(wù)重，課時(shí)相對(duì)有限的實(shí)際情況，在保證教學(xué)順利進(jìn)行的前提下，應(yīng)為開展科學(xué)探究教學(xué)提供一定的課時(shí)保證；班額要有一定的限制。我們應(yīng)該提倡小班化教學(xué)，為教師開展科學(xué)探究教學(xué)創(chuàng)設(shè)基本的條件。
第二，開展科學(xué)探究教學(xué)時(shí)，要做整體規(guī)劃設(shè)計(jì)。針對(duì)目前課時(shí)緊張的情況，開展科學(xué)探究教學(xué)需要基于學(xué)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(xué)生使用常用儀器、掌握基本的操作方法和科學(xué)探究的一般過程等方面，為高中學(xué)生開展科學(xué)探究打下良好的基礎(chǔ)；針對(duì)高中三個(gè)年級(jí)，側(cè)重于不同的探究培養(yǎng)重點(diǎn)，針對(duì)不同的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)科整體單元設(shè)計(jì)，將相關(guān)內(nèi)容整合起來。教師要根據(jù)不同的學(xué)生和學(xué)校的條件設(shè)計(jì)不同的探究內(nèi)容，使學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力都能得到較好的發(fā)展。
第三，重視對(duì)教師的培訓(xùn)。自從推行新課程以來，有關(guān)部門進(jìn)行了大量的教師培訓(xùn)，取得了良好的效果。不過同時(shí)也暴露出了一些問題，培訓(xùn)的內(nèi)容與方式還有待于進(jìn)一步改善。首先，對(duì)教師要進(jìn)行有針對(duì)性的培訓(xùn)，不僅僅要針對(duì)課程改革的通識(shí)理念進(jìn)行培訓(xùn)，更要針對(duì)理科教師進(jìn)行科學(xué)探究理論方面的培訓(xùn)，如：科學(xué)探究的內(nèi)涵、本質(zhì)、基本要素，與科學(xué)研究的區(qū)別；在科學(xué)探究中教師的地位與作用以及教師如何發(fā)揮指導(dǎo)作用；如何通過科學(xué)探究教學(xué)使學(xué)生掌握科學(xué)方法；科學(xué)探究教學(xué)案例解析；等等。培訓(xùn)要針對(duì)教師的需要，解決教師的困惑與問題，培訓(xùn)方式也應(yīng)靈活多樣，能夠使教師積極主動(dòng)地參與。其次，要針對(duì)學(xué)科方面的內(nèi)容，對(duì)教師進(jìn)行引領(lǐng)與指導(dǎo)。經(jīng)過幾年的課程改革實(shí)踐，我們已經(jīng)意識(shí)到成功地實(shí)施探究教學(xué)，對(duì)教師的素質(zhì)要求較高。教師對(duì)所授學(xué)科知識(shí)的理解、深度及廣度的把握，直接影響教師的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，而這一點(diǎn)在培訓(xùn)中往往被忽視。教師對(duì)教材的理解與把握、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、知識(shí)點(diǎn)的理解等都需要同行、專家的引領(lǐng)與指導(dǎo)。最后，要重視職前培訓(xùn)(大學(xué)師范生的課程培訓(xùn))。培養(yǎng)未來教師的高等院�？刹扇±碚撆c實(shí)踐相結(jié)合的方式，采取大學(xué)教師—教研員一一線教師的三級(jí)培訓(xùn)模式。
第四，完善考核制度。要使教師能夠順利地開展科學(xué)探究教學(xué)，學(xué)校在制度方面要有一定的保證，學(xué)校內(nèi)部對(duì)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(xué)探究方面的評(píng)價(jià)內(nèi)容，改革評(píng)價(jià)方式，比如可以從自主招生的院校開始，針對(duì)某一專業(yè)增加考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，有利于促進(jìn)科學(xué)探究教學(xué)的開展，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
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