1、1科学探究的有效性来自优化的教学组织策略湖北长阳教育研究与教师培训中心 张桂珍 443501科学课程标准要求科学学习以科学探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方法。因此，在如今的科学课堂上，教师组织学生开展科学探究活动已基本形成常规，但是，从教学中也不难发现由于学生在探究活动中或被动或盲目，致使科学探究存在诸多不尽人意的现象，科学探究活动的效率低下。那么，采用什么样的教学策略能够提高探究活动的有效性呢？在这里，我仅从教师的角度就探究活动中课堂组织策略谈五个方面的认识，与大家共同探讨。为何做？探究问题的形成。作为科学教师，在备课的过程中，除了对教学内容的分析、定位要恰当和深刻，对
2、所教内容的本质是什么？重点、难点何在？学生有哪些已有知识经验可以利用等要做到心中有数以外，更重要的是怎样引出恰当的问题情境。我们 知道，没有问题就没有探究， 问题 是探究的起点。在探究过程中，问题是活动的目标，是师生交流的话题，是学习中的转换，是学生探究学习的动力，也是学生探究活动的导火索，一个问题就会引发一个探究性学习活动。在科学 课中，学生在一个个问题的牵引下，一步一步探究，做出自己科学的发现， 这样，学生始终处于一种成为参与者的渴求状态，极大地激发学生内心的探究欲望，从而变“要我学”为“ 我要学” 。如地球一课，为了让学生了解人类对地球形状的认识，知道地球的大小和地球是由小部分陆地和大部
3、分水域构成等知识，老师可以设计一系列的问题：地球是个什么样的形状？你知道人类是怎样认识地球形状的吗？地球究竟有多大？地球是由什么构成的呢？等等，一个接一个的问题，在学生的深入探究过程中不断发展，不断生成，从而引导学生的探究活动向更高层次迈进。又如力在哪里一课，教师可以就地取材，设计压粉笔盒、推门、提凳子等活动，让学生从中发现问题。学生首先发现这些活动都需要力，那么力在哪里呢？这就水到渠成地引出下一步要探究的问题。象这样，问题的形成就没有一点痕迹。在我们平常的教学中，许多时候学生被老师束缚在预先设计好的问题中，被 牵着鼻子走，当然有时也让学生提一提问题，但由于缺少一个问题的生成过程，学生往往提了
4、一大堆问题，却很少被老师采纳，即使有时能采纳一、二个，也是在老 师的启发和教材的暗示下被动提出来的。因此，有2效的探究活动需要老师把学生的探究内容转变为恰当的问题情境，就象力在哪里一开始老师所创造的问题情境那样，这些情境都是建立在学生已有的知识经验基础上的，是跳一跳能够得着的，也就是着眼于学生的最近发展区。这样的问题情境，具有挑战性，能调动学生的积极性，发挥其潜能。事实证明，只有儿童处于一个使他感到困惑的境地时，他才会本能地开始探究，这就是探究活动的起源。的确，好的情境能抓住学生的心，能提高课堂效率和学生的参与度。也只有把新知识还原成问题，以问题情境导入设计，以问题贯穿课堂结构和教学过程，才能
5、在科学探究中更好地揭示事物的本质，寻找规律，帮助学生构建知识。做什么？探究过程的设计。“一切的真知都是从直接经验发源的” 。认知心理学告诉我们，思维产生于动作，智慧自动作始。学习最根本的途径就是学习者自身的活动。因此，教师应尽力为学生亲历探究过程提供最大帮助，使每一次的探究过程不流于形式。这 就要求教师必须精心设计探究过程。我们知道，一般的探究过程涉及到观察、提出问题、做出预测、猜 测或假 设，制定研究方案并开展活动以搜集数据，对获得的数据进行处理分析与解释以验证假设，得出初步结论，表达与交流。当然，在具体的教学中也不是每一课都必须经历所有的探究步骤的，而是应根据教学内容的需要来设计探究过程。
6、有的内容需要选择完整的探究活动，如养蚕，有的则只需要部分探究，如哪一支蜡烛先熄灭、 我是怎 样出生的，要求学生根据教材或教师提出来的问题，采用自制教具和低成本的实验开展探究活动，并将课内和课外、校内和校外的探究活动结合起来，让学生在积极主动的参与过程中，对一个个问题性探究性的小课题进行研究。其实这样的探究活动，器材不难解决，科学方法运用难度也不大，却能很好地体现科学探究的特征。作为科学学习的指导者，在探究过程的设计时，应该重在启迪学生领会如何提出猜想与假设，如何培养学生科学的思维能力，如何指导学生从实验中收集有用的数据，如何引导学生体验， 调动学生学习科学的兴趣和乐趣。如猜想与假设，这一探究环
7、节是学生探寻原因的意愿的反映。在教学中，教师应 通过这一过程来激发学生探寻原因。当然，由于学生的生活经验和已知不同，猜测可能对，也可能错，但不 论对错，都真实的反映了学生现有的知识水平，因此， 应注重学生假设意识的培养，适时地启发、引领和点拨。教师要具有开放的心态，不要怕学生说错，让学生充分发表自己的观点，3特别是要让学生说一说预测的“根据” 。如 建桥梁一课，教师可以在学生动手建桥之前让学生预测一下三种桥（平桥、拱桥和吊桥）哪一种承受力最大，并说说各自的理由，再通过实验来验证预测，有利于促进学生对数据的收集和分析。对有些假设，老师可以作指导性提问，包括一系列可以预想到的，用来指导学生的思维过
8、程。在很多科学课中，当探究问题形成后，教师就急于让学生探究，仅要求学生把假设、设计实验填入实验报告单中，直接进行验证，致使很多猜想、假设是没有依据的凭空猜想，其实就是一种臆想。这样靠盲目的臆想或毫无目的的尝试错误去进行的探究活动，是不能解决问题的，而探究活动的过程也毫无意义可言。当学生经过一个比较“合理” 的假设后，一定有 继续探究的愿望，想弄明白自己猜测的对与错，这时，教师也不要急于让学生动手，必须给学生一个思考验证假设方案的时间。这一环节不可忽视，因为科学探究需要时间更需要计划。 “凡事预则立，不预则废“。那么，如何在课堂 40 分钟内让学生进行充分的科学探究呢？只有有了一定的计划，才能避
9、免盲目操作，避免简单重复。很多时候，教师应指导学生根据一定的任务和要求来制订，计划要有针对性和可行性，特定的计划对应着特定的活动，如认识常见岩石，如何认识岩石的特征，学生从颜色、软硬、 结 构等方面选择探究目标和方法，制定计划， 这就可以避免盲目、被动。当然，在设计探究方案时，还要考虑现有的条件，如器材， 场地的限制，尽可能的节约资源。如生命离不开水，在探究果实水份的过程中，就需要指导学生作一简单计划，需要哪些材料，想得到果实的水份数据应该怎样做，得到之后，你又打算研究什么，怎样研究等，学生虽然不必落实到纸上，但必须心中有数，不能到处乱撞。怎样做？探究方法的选择。在科学课中，教师要对探究活动的
10、安排和进行科学的分析选择一定的方法，以提高探究活动的有效性。那么，探究方法有哪些呢？一般说来，主要的探究方法有观察（用感官或仪器）、调查 、实验（操作变量）、 测量与统计 、文献占有分析等。在科学课堂，教师要根据探究的具体内容引导学生选择合适的探究方法，如榨取果汁就应确定为“ 实验法 ”来检验；蜗牛一课 ，很明显选择观察法比较好， 雨下得有多大需要湿度计、雨量计来进行测量和统计。有些内容则需要采用多种方法探究，如我们周围的土壤、 养蚕等，既要用到观察法，调查法，还要亲历实验过程，查阅资料等。 4在科学课中，探究方法的选择还包括另一个重要环节，那就是材料的选择与准备。如果不重视实验材料，教师思路
11、再清晰、引导再到位、环节处理再好，学生却难于发现有用的证据，甚至实验结果相反。因此，我们要给学生提供有结构的材料。什么是有结构的材料呢？所谓有结构的材料就是从教学目标、教材特点、学生实际、学校条件、当地环境资源等情况出发，精心设计有着丰富内在联系的材料，这些材料是蕴含着某些关系和规律的典型教学材料的组合。可以说没有“材料”就没有“探究” ，充足的有结构的材料是学生亲历科学探究活动的充分保证。如建桥梁一课，教师准备了演示实验所用的材料如纸桥、卡纸、勾码、 实验篮、剪刀、记号笔；为学生分组实验准备了卡纸、勾码、剪刀、 新华字典 （做桥墩用）、一次性筷子、一样长的稍粗的绳子、透明胶，还有学生课前收集
12、的有关桥梁资料。通过这些材料引导学生自己设计并搭建几种桥梁，指导学生在实验过程中收集数据，进行分析， 发现有价值的问题，尽而深入研究，最终达到认识桥梁，知道桥梁的承受力与桥面形状有关。又如， 认识常见岩石一课，教师为学生应准备哪些材料呢？我想应该准备岩石的各种图片、砂岩、煤、水泥块、砾岩、玻璃块和各种岩石标本，让学生了解岩石的作用，判断哪些是岩石，哪些不是岩石，从而使学生明白岩石是天然的，不是经过人为加工后的混合物。再通过观察岩石标本，发现每一种岩石在颜色、软硬、结构等方面的特征以及分类， 进而知道岩石主要是由各种矿物组合而成的，知道铜、铁等金属的来源，这些有 结构的材料集合在一起为学生创设了
13、一个乐于探究的环境。有时，教师由于准备不够，临时找一些替代品，就不可能达到学习的最佳效果。比如，制作电磁铁时，随便找几个小铁钉代替大头针，难以看到磁力吸附现象；用碳素墨水来代替水彩墨水，就无法达到色彩的分离效果了。当学生对探究方法、探究工具、具体操作方式、操作（程序）步骤以及要验证的目标都弄清楚明白后，这才可以动手实验。在操作过程中，如发现学生违反操作要求，老师还要及时予以纠正。做出了什么？探究证据的收集。科学课强调对事物不仅要有质上的认识，更要从量上的分析得出结论，要引导学生科学地看问题和想问题。通过定量分析使他们的头脑更精确化，更科学化。只有能用一定数据来描述事物时，才算达到了对事物性质的
14、真正了解。因此，教师应 重视引导学生从探究过程中去收集与积累数据资料。怎样引导学生在探究中收集证据呢？学生在经历科学探究活动时，是5在一定的假设指导下逐步得出验证并形成科学结论的。应该说在观察、实验中学生会发现许多现象，教师要善于引导学生对实验现象进行认真、全面、细致地观察，教 师应让学生明确观察目的，充分利用提问引导学生观察，尤其是引导学生区分什么是观察结果，什么是依据观察结果所作的推理，必要时，可以让学生重复实验，直到所获得的经验材料具有客观性，也就是保证它们是确实可靠的。在收集证据时，引导学生尽量做全面一些。客观事物是具体的、多方面的，虽然不可能对其所有方面都加以观察，但应尽可能全面系统
15、。有了观察的基础，学生再动脑思考，小组合作进行一般性的概括、结论，形成自己对这一现象的解释，或是个人的新结论，新发现。在学生发表看法时，教师可及时追问：这是你的推测，还是你的观察结果，并要求学生及时记录观察结果和推理。如学生对动植物、岩石进行观测并详细记录它们的特征；对温度、距离、时间进行测量并仔细记录数据，如测量一杯热水温度的变化，并画出曲线图；对化学反应和月相进行观测并绘制图表说明它们的变化情况。同时，学生在搜集整理信息时，也可以从教师、教材、网络、书刊及其他信息源获取证据，对他们的探究进行补充。在这个过程中，教师的适当提问，能够让学生明确思路，有利于对探究结果的提炼，教师千万不要把自己的
16、意见强加给学生。、 说明了什么？探究结果的分析与解释探究实验的目的就是让学生在探究过程中有所发现。应该说，学生发现的越多，探究实验越成功。课堂上，学生在观察、测量、记录、 统计的过程中搜集了第一手资料，有了不少新发现，又如何处理这些信息呢？这就需要给学生充分的机会进行分析、整理、归纳、概括等思维活动，引导学生对实验结果进行科学认真的分析、判断，找出事物之间的因果关系，对实验假设进行验证，得出科学的结论，并以学生擅长的方式（语言、文字、图画、模型等）表述研究过程和结果，如写一份实验报告或画一幅图等形式，从而培养学生的分析、综合的能力以及对实验中测量的数据的处理能力、对问题的分析判断能力等。在实验
17、结束时，教师切忌不能剥夺学生思考问题的权力，不能忽略探究问题的分析这一环节。这使我想到一个真实的案例：曾有一位教师上蒸发吸热一课，教师给每一位同学准备一只温度计，一杯冷水。教师说：“ 同学们拿起温度计，放进 冷水里，看到了什么?”学生说：“温度 计刻度下降了。教师说：“请 同学们推测 ，现在如果把温度计拿出水面会怎样? ”6学生说：“温度 计的刻度会上升。 ”教师说：“那 请同学拿出来看看。 ”当大家把温度计从冷水里拿出来后，一个个都傻眼了，温度计的刻度反而下降了。同学们的注意力高度地集中在温度计上，思维即将快速运转。这时候，教 师应该放手让学生去分析、思考、讨论，探寻原因。可老师却说：“同学
18、们，你们知道温度计的刻度为什么下降 吗? 请同学们打开书，书上写得清清楚楚。 ”在最关键的时候，老师残酷地剥夺了孩子经历思考的权利和意愿。这样 的探究，意义又何在呢？因此，我们要通过学生做科学的过程，了解到这些结果是怎样得到的，知道为什么会出现这些现象，以避免死背科学结果的描述。当学生通过探究获得科学结论时，教师要组织学生进行成果交流，共享资源，多角度的启发学生进行反思比较，发现彼此间的差异，引导学生进行批判性质疑，指出解释中有悖于事实的地方，或者就相同的观察提出不同的解释，从而促进问题的深化，在判断选择的基础上产生探究的新问题。当然，学生在分析和解释过程中，教师还应注重培养学生倾听的习惯，从小养成尊重其他同学的不同观点和评议，同时，注重对研究过程和结果进行评议，并与他人交换意见。 这样 有利于提高学生学习科学的持久兴趣。同时，通过综合分析，培养学生尊重事实，注重证据，实事求是以及对事物常常持有怀疑态度等科学品质。总之，学生科学素养的形成、发展、提高，需要优化的教学组织策略，需要教师精心设计每一节课，当学生探究目的明确、方法清楚、活动程序规范，探究科学性强时，才会使探究活动高效。
