科学探究教学存在的问题及建议

　　[摘要]探究教学是新课程改革的核心理念之一，广大一线教师在教学实践中进行了以本学科知识为依托的科学探究教学的积极尝试与探索。目前中学科学探究课堂教学实践中还存在着诸多问题，如教师对科学探究教学缺乏真正的理解和把握，对科学探究教学缺乏应有的指导，将科学探究教学等同于科学家搞研究，不愿开展科学探究教学等。针对这些情况，学校应为开展科学探究教学创设基本的条件；开展科学探究教学时，做整体规划设计；重视对教师的培训；完善考核制度。另外，问题、假说、求证是科学探究必不可少的核心部分，澄清这一点，有利于教师更好地在课堂教学中开展科学探究教学。
　　[关键词]理科课程；教学改革；科学探究教学
　　
　　一、科学探究教学实施中出现的问题
　　
　　开展探究教学是新课程改革的核心理念之一。物理、化学、生物等以实验为主要学科特点的理科课程实施过程中，科学探究教学是其主要形式。广大的一线科学教师在教学实践中，进行了以本学科知识为依托的科学探究教学的积极尝试与探索，积累了一些宝贵的经验。有些科学探究教学取得了初步的成效，学生的科学素养得到了一定的提高。然而，目前在中学科学探究课堂教学实践中，科学探究教学的开展状况并不乐观，实践过程中还存在着诸多问题。为有效开展科学探究教学，我们有必要对这些问题进行归纳与分析。
　　教师对科学探究教学缺乏真正的理解和把握。很多教师在开展科学探究教学中，对科学探究教学的理论认识尚不明晰，对科学探究教学的核心要素还缺乏应有的把握。有些教师认为将原来教师的演示实验改为让学生亲自动手操作的学生实验，就等同于实施了科学探究教学。教师讲解占用了大量时间，主要关注的是实际教学知识内容的、教学任务的完成、实验活动的监控、实验材料与程序的组织，而很少把重点放在科学探究的实践上。
　　教师对科学探究教学缺乏应有的指导。有些教师在开展科学探究教学时，不知如何把握自己在其中的角色和作用。将科学探究课堂完全交给学生，放任学生“自由”探究，出现了“放羊现象”。甚至有些教师实际上不开展科学探究教学，不让学生亲自动手做实验，只是让学生机械地背诵科学探究的几个主要步骤——提出问题，形成假说，收集资料，制订研究方案，实验检验，得出结论，讨论与交流等，用以应付。教学中出现了教师脱离科学探究实践孤立地传授科学方法的现象。
　　将科学探究教学等同于科学家搞研究。有些教师在开展科学探究教学时，倡导单纯化的科学实验，刻意追求正确性和技术效率，使得科学教学局限于小规模的研究框架之中，要求所有的学生都像科学家搞研究那样学习科学，脱离了探究教学多样性的特点，模糊了科学探究教学与科学研究之间的界限和区别。
　　有的教师不愿开展科学探究教学。由于受实验室条件、课时、教师培训、考试评价等方面的原因影响，有些教师不愿开展科学探究教学，认为开展探究教学麻烦、耗时，担心完不成教学任务，影响学生的成绩。
　　此外，教师对科学探究教学理论方面的认识与把握是目前制约广大教师有效开展科学探究教学的主要原因之一。
　　
　　二、科学探究教学的核心要素分析
　　
　　针对科学探究教学，一线教师进行了积极探索，在此过程中，也产生了许多疑问和困惑，如怎样界定科学探究教学、其核心要素有哪些、探究的本质是什么等。对这些问题学术界在积极地进行着研究、探讨。笔者认为以下三个方面是开展科学探究教学必不可少的核心要素。
　　
　　(一)问题
　　科学只能从问题开始。正是问题才激励我们去学习，去发展我们的知识，去实验，去观察。一个不善于提出问题和捕捉问题的人，其动手操作的技能再强，也无法用所学的知识解决现实中的问题。因此。培养学生的问题意识，使学生能够捕捉到或发现有探究价值的问题是学生进行科学探究的一项最基本的技能，是科学探究教学的核心要素之一。
　　1.探究的问题可来自不同的渠道
　　在科学探究教学过程中，问题可以由教师、教材、教辅资料等直接给出；也可由教师创设一定的情境，师生在此情境中针对一定的现象和事实，根据学生原有的知识基础，师生共同提出；也可由学生针对自己比较感兴趣的现象提出，但学生提出的问题要经过教师或师生共同讨论，筛选，最后确定是否值得探究或是否具有可行性。
　　由于学生的知识基础、生活阅历、经验等方面尚不成熟，可能会提出在中学阶段还无法探究或缺乏可行性的问题。如某学生在喝矿泉水时，发现某品牌的矿泉水含有许多元素，如钾离子、钙离子、镁离子、硫酸根离子等，提出能否设计实验来检验水中所含有的离子。这时就需要教师引导学生讨论。矿泉水中所含有的是微量元素，在中学阶段用常规的化学方法还无法进行鉴别，需要用到原子吸收、等离子发射光谱仪等仪器才能检测。对学生能够提出这样的问题教师应该给予表扬、鼓励，肯定学生善于观察、思考与提问的精神。
　　2.提出的问题应该是融于情境的
　　探究的问题必须是与学生原有知识基础和学生的生活情景、经验相关的。教师在开展探究教学过程中，应为学生创设一定的问题情境，在所创设的情境中引导学生而然地提出欲探究的问题。如某教师在讲碘遇淀粉变蓝时设计了这样一个情境：先让学生用碘酒给手指头消毒，然后请学生做用手抓米饭的实验，当学生观察到用消毒的手抓米饭时颜色变黑了，学生提出了疑问：
　　“米饭为什么变黑了?”从而自然而然地引出了这节课要探究的问题。 　　3.提出的问题必须具有探究价值
　　探究的问题必须是难易适中的，具有一定的探究价值。问题过易和过难都不能有效地激发学生的思维活动。问题过易无法激发起学生的探索兴趣、探索欲望，学生觉得索然无味；问题过难，学生易产生畏难情绪，觉得可望而不可及。只有那些难易程度适度、有助于学生形成“心求通而未得”的问题，能够达到学生“最近区”的问题才具有探究价值。尤其在目前中学课时比较紧张的情况下，问题的设计要能够突破教学中的难点，突出重点。如在学习沉淀的转化、溶度积等方面的内容时，绝大多数教师设计的是AgCl→AgBr→Agl，学生能够观察到白色沉淀转化成了浅黄色沉淀，之后转化成了黄色沉淀。学生通过一系列沉淀颜色的变化也能够理解沉淀的转化，但印象不够深刻，因前后颜色的变化对比不明显，没有给学生一个感官上的刺激。某教师在学习同样内容时，设计了这样一个探究实验：先将NaOH溶液与CuSO₄溶液反应生成Cu(OH)₂沉淀(NaOH要过量)，将沉淀用离心泵过滤分离(学生了解此方法是一种物质分离的方法即可)，取上层的部分清液，滴加Na₂S溶液；接着向有Cu(OH)₂沉淀和清液的试管中滴加Na₂S溶液。学生观察到单独盛有清液的试管几乎没有观察到黑色沉淀，而盛有Cu(OH)₂沉淀和清液的试管中瞬间出现了黑色沉淀，给学生视觉上一种强烈的刺激，沉淀一下子由蓝色变成了黑色。学生对此产生了极大兴趣，急切地想探究黑色沉淀哪来的，是什么，为什么清液中并没有产生黑色沉淀。这个前后沉淀颜色对比非常明显的实验，通过探究使学生一下子突破了沉淀转化和溶度积这一概念上的难点，印象尤为深刻，达到了事半功倍的教学效果。可见，设计出一个好的具有探究价值的问题对学生思维的发展具有至关重要的作用。
　　科学探究教学所设计的问题还应是开放的，能够引出其他的问题，使探究持续下去，如上面所介绍的案例，可以请学生继续探究还有哪些沉淀可以转化，由此能够引发出更多的探究课题。
　　
　　(二)假说
　　面对教师所设计的问题情境和一定的现象、事实，当学生运用原有的知识无法解释时，就需要学生运用想象、猜想，针对一定的问题，试图提出自己的假设。
　　假设必须依据事实材料、科学原理等，按照一定的逻辑经过推理而得出，是对实验将要出现的结果所做的一种推测性的结论。
　　学生应该能够通过各种途径和手段收集信息，针对所提出的问题整理信息，依据已有的科学知识、经验和所获得的信息等，通过思考提出猜想和假设。在探究教学过程中，教师要引导学生意识到猜想和假设不是凭空的、不着边际的瞎猜、乱猜，而是根据以往的知识、经验、所掌握的信息等方面，积极调动各种思维方法，提出假设和猜想。猜想和假设必须经过实验的验证、实验结果的检验才能得出是否是科学定律、科学理论或者是符合科学的结论。
　　
　　(三)求证
　　探究教学就体现在“探”与“究”，究根溯源，不断探索，努力求证。
　　在科学探究教学过程中，学生根据所提出的问题、猜想和假设，设计具体的实验方案，制订计划，来验证假设和解决问题，包括所采用的实验原理、目的、实验条件的控制、仪器设备、药品、影响实验结果的因素、操作步骤等具体实验方案；针对如何观察、收集哪些信息，如何记录数据和处理数据等必须要制订出详细的计划。为了解决一个问题，有时需要设计多种方案，反复研讨、实验、探索，才能得出结论，而这个结论还需要继续接受实践的检验。科学的发展过程就是一个不断求索的过程。　总之，笔者认为问题、假说、求证是科学探究必不可少的核心部分。澄清这一点，有利于教师更好地在课堂教学中开展科学探究教学。
　　
　　三、有效开展科学探究教学的建议
　　
　　第一，为开展科学探究教学创设基本的条件。科学探究教学是一个实践性很强的教学方式，需要具备基本的实验条件、课时的保证和班额的限制。目前有很多学校实验室条件较差，缺乏最基本的实验仪器、设备和药品，缺乏专任的实验教师，应该为教师开展实验探究教学创设基本的实验条件。中学教学面临着课程门类较多，教学任务重，课时相对有限的实际情况，在保证教学顺利进行的前提下，应为开展科学探究教学提供一定的课时保证；班额要有一定的限制。我们应该提倡小班化教学，为教师开展科学探究教学创设基本的条件。
　　第二，开展科学探究教学时，要做整体规划设计。针对目前课时紧张的情况，开展科学探究教学需要基于学生未来终身发展需要来整体规划，如初中主要培养学生使用常用仪器、掌握基本的操作方法和科学探究的一般过程等方面，为高中学生开展科学探究打下良好的基础；针对高中三个年级，侧重于不同的探究培养重点，针对不同的内容进行学科整体单元设计，将相关内容整合起来。教师要根据不同的学生和学校的条件设计不同的探究内容，使学生的思维能力、创新能力和实践能力都能得到较好的发展。
　　第三，重视对教师的培训。自从推行新课程以来，有关部门进行了大量的教师培训，取得了良好的效果。不过同时也暴露出了一些问题，培训的内容与方式还有待于进一步改善。首先，对教师要进行有针对性的培训，不仅仅要针对课程改革的通识理念进行培训，更要针对理科教师进行科学探究理论方面的培训，如：科学探究的内涵、本质、基本要素，与科学研究的区别；在科学探究中教师的地位与作用以及教师如何发挥指导作用；如何通过科学探究教学使学生掌握科学方法；科学探究教学案例解析；等等。培训要针对教师的需要，解决教师的困惑与问题，培训方式也应灵活多样，能够使教师积极主动地参与。其次，要针对学科方面的内容，对教师进行引领与指导。经过几年的课程改革实践，我们已经意识到成功地实施探究教学，对教师的素质要求较高。教师对所授学科知识的理解、深度及广度的把握，直接影响教师的课堂教学设计，而这一点在培训中往往被忽视。教师对教材的理解与把握、课堂教学设计、知识点的理解等都需要同行、专家的引领与指导。最后，要重视职前培训(大学师范生的课程培训)。培养未来教师的高等院校可采取理论与实践相结合的方式，采取大学教师—教研员一一线教师的三级培训模式。
　　第四，完善考核制度。要使教师能够顺利地开展科学探究教学，学校在制度方面要有一定的保证，学校内部对教师的考核也要有制度上的倾斜。无论是国家或地区的统一，都要增加科学探究方面的评价内容，改革评价方式，比如可以从自主招生的院校开始，针对某一专业增加考核学生实验设计方面的内容，有利于促进科学探究教学的开展，有利于培养学生的创新精神和实践能力。