浅谈新课程下的探究式小学科学课实验教学

为了适应时代的发展,新研制的《全日制义务教育科学课程标准》期望使每一个学生通过学习科学,能够对科学学知识有更深入的理解,能够使他们对今后的职业选择和学习方向有更多的思考;能够在探究能力、学习能力和解决问题能力方面有更好的发展;能够在责任感、合作精神和创新意识等方面得到提高。

科学是以实验为基础的学科,离开实验,科学结论好比无源之水,无本之木,但现实教学中,许多小学老师由于学校条件有限、经费不足,加之自己存在惰性等因素,从而导致实验课严重缩水,学生也表现为敷衍了事,一节课下来是食而不知其味。因此要真正认识到实验教学的意义和重要性,根据新课程的要求,在教学中积极创造条件改进科学实验教学,进行探究式科学实验教学。

一、多设置认知冲突情景，引导学生发现并提出问题

在讲人类基因遗传这一节引入中，我讲一小故事进行这样教学设计：我们学校一位男教师是色盲患者，其爱人视力正常，有一次，他爱人让他到菜地里去摘一些西红柿，这位教师到菜地里后，把西红柿红色的与绿色的全部摘掉，拿回到家中，受到妻的批评，这种现象在生活中比较多。教师可进一步设计，这位男教师对于红绿色盲分不清，但是儿子、女儿的眼睛视力均正常。中国有句熟话：有其父必有其子，种瓜得瓜，种豆得豆，而色盲形状的遗传并没有在子女身上出现，那么、学生想到的事和原有认知发生矛盾，学生在分析这一矛盾时，提出人类某些性状的遗传是否与父代无关？

我们来看学生发现问题的过程，第一、学生也听说见过学校吴老师在摘西红柿时，对于红绿色分不清；第二，吴老师的儿子和姑娘的视力都正常，色盲性状的遗传没有在他们身上发生，这些事实好像不符合遗传规律。只有事实和原有认知发生矛盾后才会产生问题。探究问题的提出应有两个环节：发现现象和对现象质疑。教学中要发挥学生提出问题的能力，应从两个方面入手：一是养成仔细观察的习惯，善于捕捉新现象；二是不断地把新现象和自己的认知联系起来，增强质疑的意识。

学生的学习是在原有认识基础上，通过他们不断与新信息进行交流和思维撞击，在彼此的相互作用中，逐渐生长出新知识，在学生的头脑中，建构新的认知模式，在这一过程中，学生原有认识在探究过程中经过冲突和挑战，在生物知识的构建中起关键作用。设置认知冲突情景，让学生在前后矛盾中产生强烈冲突由“无疑”到“生疑”。

二、用建构主义思想优化实验教学过程

传统的科学实验,其目的是让学生学会相关的知识和训练实验技能,至于科学学科中的科学方法,没能引起师生的足够重视。实验多为教师演示,学生只关注实验结果,即便是在学生分组实验课上,教师也是要求学生严格按照课本上的实验过程或方法步骤去操作,造成了学生只会“照方抓药”,在实验中往往过分注重“按部就班”、过分依赖书本、机械而被动地操作。这种教法,会使学生成为机械的操作者、知识的“容器”,既不明白实验原理、目的,也不知道怎样去观察。学生对实验得出的结论无从分析、归纳、推断,更不知如何去设计实验,即便实验结果与书本有异,也要牵强附会地填写实验报告。实验内容缺乏思维性、探索性、创造性,学生对实验理论背景或实验设计方案不加思索。这种只重结果而忽视过程、只重接受而忽视思维能力培养的教学活动,不利于学生科学素质的提高。

因此,教师必须认真设计好教学过程,重视教学方法的研究,用建构主义思想优化教学过程,重视教学方法的研究,用建构主义的思想优化师生教学活动结构。教学方法要因人而宜,教学有法、教要得法、教无定法、法无定式。教学方法的选择及教学手段和教育技术的应用都要服从和服务于教学目的,要有利于发挥教师的主导作用和学生的主体作用,促进教学相长。

三、在实验教学中以学生为主体

培养学生自主学习,合作学习

学生不是“无心”、“无情”的学习机器,而是富有个性的学习主体。教学中,要使学生由被动的、静态的学习转变为主动的、动态的学习,把学习的主动权交给学生,激发学生的主体意识,使学生由“学会”转变为“会学”,挖掘学生的学习潜能。着力营造积极、主动探索知识的氛围,鼓励并引导学生独立思考、自主学习、合作学习,探究性学习。

心理学研究表明:只从听觉获得的信息能记住约为15％,只从视觉获得的信息能记住约为25％,而通过学生动手、动脑参与实验能记住85％以上。所以在实验教学中,教师不应将实验讲得过细、过透,要留给学生一定的思维空间,让学生带着问题去实验。整个实验过程中,使学生始终处于开动脑筋、独立思考的积极状态,这样,方可培养和锻炼学生发现问题、探索真理的创新意识和能力。并可将现行课本中的部分演示实验改为学生实验。例如:演示实验“水分和无机盐的运输”可改为学生自做实验,要求学生认真观察、做好记录。从研究步骤的确定、实验过程的记录、结果的分析到结论的得出,整个过程均由学生自主完成。学生实际操作时,有的用红墨水、有的用蓝墨水、还有的用彩色水笔的各种颜色的墨水,但都能在木质部中观察到应该出现的结果,这样,教师不用多费口舌,学生便可得出水分和无机盐由导管向上运输的结论。通过实验,不仅使学生的手脑得到锻炼,而且还使学生在参与中更好地领会和体验科学,培养学生的实验能力、严谨的科学态度和互相合作的精神。

四、创设问题情境,培养学生探究精神

古人曾说:“读书无疑,须教有疑,有疑者无疑,至此方是长进。”学生因疑而学,则会促进其去探索。例如在学习“骨的成分”这一内容时,可先行实验后讲解课本内容。教师先让学生观察:一根长骨不易折断也不易敲碎,一根肋骨可以弯曲。这时设疑:骨由哪些成分构成?再让学生亲自动手实验来探究此问题,实验中要求学生认真观察,做好实验记录,最后总结:骨是由硬脆的无机物和柔韧的有机物组成的,骨的成分决定了骨的物理特性。让学生自行设计实验、实际操作,并作认真记录,最后根据实验结果进行分析。最终使学生形成:提出课题——设计——探究——结果——分析、评价的探究式学习方法。这样不仅加强了学生的实验操作技能,同时也能促进学生领会实验设计的思路,培养学生的思维能力和实验能力。也可将一些验证性实验改为探索式学习方法。也可将一些验证性实验改为探索性实验,让学生在实验中勤思考,多问几个为什么?通过自己的辛勤劳动获取知识。例如“探究种子的成分”实验,教师先不告诉学生结果,让学生在预计的基础上利用实验进行探究。学生通过主动获取知识,既知道了种子的成分,又很好地解决了“有机物和无机物”这一教学难点。学生通过对实验方案的设计、验证和修改,自学能力、观察能力、思维能力等均得到了提高,同时还学会了用科学的态度对待科学。为了进一步提高学生的探究能力,还可以让学生运用实验结论来解释一些日常生活中的现象,例如:根为什么向地生长?生拌的黄瓜放盐后为什么会出现很多汁水?学生在解决问题的过程中,不仅验证了所学知识,而且加深了对知识的理解和记忆,提高了探索知识的能力。

五、让学生所得结论与科学结论进行比较反思

在学习嫁接技术教学中，学生探究了黄瓜苗在南瓜根上嫁接实验，要使这个实验成功，必须使这两种苗的形成层充分接触，在操作过程中，对两种苗茎进行斜切，不要切断，然后用小夹把两切口夹在一起，几天以后，你观察，如果两种苗都长势良好，那就去掉黄瓜苗的根和南瓜苗的叶；再过几天后观察，黄瓜苗叶是否活了，活了说明实验成功。那么，如何来进行判断黄瓜苗是否成活？一搬而言，可用手触摸一下黄瓜苗叶就知道了，如果黄瓜苗叶一触就掉下来，说明嫁接失败；反之，黄瓜苗已成活了。让学生较完整构建嫁接这方面科学知识，并鼓励学生利用星期天时间，上网查找有关植物嫁接方面的资料来加深对这部分知识的了解。通过让学生所得结论与科学结论进行比较和反思，将学生个体或小团体的认识发展为一般的认识，从而达到在探究过程中发展科学思维和建构知识的统一。

科学知识教学都是科学探究过程与结果的统一，都是一个发现和提出问题直至问题解决的过程，在以前的教学中都忽略了作为过程的科学探究方面。常常将科学结论直接告诉学生，让学生理解和应用。学生是被动的接受知识，对知识理解不透，使科学探究过程与结果分离开来。在探究过程中帮助学生建构知识的教学，要求教师创造一种探究学习的课堂氛围，在充分了解学生的原有认识和思维方式的基础上，从学生发展的角度引导学生提出而又能解决的问题，给学生提供研究所需仪器、数据或资料、场地，引导学生用科学的研究方法和思维方式来探究问题的答案。尝试自己解决或通过合作学习解决这些问题。并把学生的发展与科学结论进行比较，让学生主动寻求和建立知识间的联系，自主建构对科学世界认识。