探究性实验的特点汇总十篇

时间:2023-09-04 16:41:32

探究性实验的特点

篇(1)

教育改革的基础是中学教育改革,中学教育改革的核心是课程,课程和教材的改革是中学教育改革的龙头。新的教材增加了研究性学习的内容,而生物学的研究性学习多以探究实验为主,因此有必要对探究实验进行研究。

1、关于探究实验

1.1探究实验

所谓“探究实验”指这样一种学习活动:学生通过自主地参与获得知识的过程,掌握研究自然所必需的探究能力;同时,形成认识自然的基础科学概念;进而培养探究未知世界的积极态度。“探究实验”强调“探究的过程和探究的方法”,注重培养创造力。

1.2科学探究

科学探究指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想概念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的活动。

探究需要做观察;需要提出问题;需要查阅信息资源以便弄清楚什么情况是为人所知的东西;需要设计调研的方案;需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西;需要运用各种手段去搜集、分析和解读数据;需要提出答案、解释和预测;需要把研究结果告知别人。探究需要明确假设,需要运用判断思维和逻辑思维,需要考虑可能的其它解释。

1.3探究实验的特点

探究实验的第一个特点是学生自主地抓住自然的事物、现象,通过探究自然的过程,获得科学知识,它不同于传统的理科教学,传统教学往往离开了自然事物、现象的探究,仅仅热衷于灌输现成的结论性知识。

探究实验的第二个特点是培养学生从事研究的必要的探究能力。在研究自然现象时,能力是必不可少的。

探究实验的第三个特点是有效地形成认识自然基础科学概念、科学教学的目的。要按照学生发展的特点,逐步从初步的自然认识提高到高深的自然认识,不断深化。

探究实验的第四个特点是培养探究未知世界的积极态度。一个人即使掌握了一定的能力和知识,但缺乏积极的态度和精神,他的知识仍然不会发挥作用,反之,即使他的能力不足和知识面不宽,如果有了旺盛的探究态度和热情,那么,他的能力很快就会提高,知识很快就会拓宽和深化。

探究实验的第五个特点是强调探究的过程,对出现的结果也是多元的。对于学生来说,掌握一定的科学方法,感知探究过程,体现其潜能的发挥,这是最重要的。

2、关于探究性课题

2.1探究性课题

探究性课题是根据探究性学习的需要,针对学生的学习特点所确定的、由学生独立去完成的、体现科学过程和科学方法的学科问题或专题。科学探究的课题应该源于学生觉得有意义的疑问和问题。生命科学的各种原理是探究性课题是一个好的选择,而与科学和技术有关的实际问题是有意义的探究性课题的又一选择,现实生活中的社会及热点问题亦是探究性课题的另一重要选择。通过学生积极参与、不断接触,以及理解力和探究能力的增长,在实践中培养学生的创新能力和实践能力。

2.2探究活动过程的设计

探究性课题“设计出的学习活动,不应该看作是一种单纯的训练方式,而应看作是科学探究的一种基本要求。教师所设计的课程要能适应学生们的特殊兴趣、知识水平和现有技能,要从学生们以前产生的问题和形成的理念出发来设计课程。”

3、探究性课题的设计原则

3.1科学性原则

科学性原则是一个探究性课题能否成为课题的根本条件。科学探究活动是科学、严谨、实事求是的活动,首先要求探究课题本身是科学的,否则所实施的活动和得到的结果都失去了依托。

3.2创新性原则

探究性学习是一种探索性的实践活动,不仅在于拓展学生知识,激发其兴趣,而更应该着眼于培养学生的创造能力,培育学生的开拓精神。

3.3可行性原则

这一原则要求选择的研究课题要具有可操作性,要能够付诸实施。首先可行性原则一个重要策略是探究课题范围要小,课题不涉及过大范围,不涉及过多相关知识,完成活动不需要过于复杂的实验过程。其次是能选择一个恰当突破口,小中见大、小而不浅。这样才符合中学生特定的年龄特点、知识特点和能力特点的要求。三是选题要符合实际。总之,要因地、因人、因时制宜,符合学生的实际。

3.4实践性原则

生物学的研究课题实践性较强,能解决实际问题的研究课题最有价值。所以选题要从实际出发,密切联系实际。

3.5开放性原则

探究实验的一个重要特点是课题的开放性。这对于发挥学生的主观潜力很有必要。教师必须让学生按他们自己的方法自由地研究,必须容许学生形成他们自己的看法,容许他们寻找各种方法去阐明他们所观察到的东西。甚至议题和疑问都由学生自己提出,而不是由教师提出。当学生开始选择探究的目标、活动、项目、问题时,教师可以应学生的请求,为他们提供指导,给他们以帮助。

以上讨论的探究性课题的有关原则,在选择课题时上述原则不是孤立存在的,而是彼此联系的,还有些是相互交叉的,因此在选择研究课题时既要综合考虑,又要具体分析。

探究实验是在中学生物学教学改革中一个重要的理念,如何将这一重要理念渗透到教学实践中,真正培养学生的创新精神和实践能力,教师就必须学会选择探究实验的课题和指导学生进行科学探索。首先要重视训练科学探究能力,训练求知能力比传授知识更加重要,学生应能以科学家探究科学的方法来学习科学;其次是注意训练探究技巧,为了培养学生探究科学的能力,在实际教学中可运用各种技巧;第三是让学生主动参与研究,每一个探究活动都是一个独立单元,都含有一个学科内容主题和一个探究过程的主题,并要学生积极地参与。

篇(2)

中图分类号:G42文献标识码:A 文章编号:1009-0118(2011)-12-0-01

一、探究性学习的基本涵义及意义

“探究性学习”是指学生通过类似于科学家科学探究活动的方式获取科学知识,并在这个过程中,学会科学的方法和技能、科学的思维方式,形成科学观点和科学精神。探究性学习通常又是要在教师的精心指导下,有目的、有计划地进行。学生积极主动地参与,以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学现象与本质,积极探索化学变化的奥秘,形成持续的化学学习兴趣,增强学好化学的自信心。“探究性学习”一般包括以下过程:自主发现和提出问题,设计解决问题的方案,收集和分析信息,调查研究,整合相关知识,得出结论,并进行成果交流。老师在教学中,应积极开展以化学学习方式为主的探究性学习,把“课题研究”与“课堂教学”有机结合,使之成为课堂教学的延伸和深化,从中培养和提高学生的科学素养,让不同水平的学生都能在原有基础上得到良好的发展。课题的提出课题研究内容主要以化学发展史、化学与生活、环境、化学实验为主线展开,在探究实践中新课程标准下如何开展探究性学习?

二、转换教学理念,掌握探究性学习的特点

探究性学习具有显著的特点:自主学习、直接体验、个性发展、注重归纳、关注过程、淡化结果。

初次听到“探究性学习”这个名词时,学生可能都有点茫然。如“调查家庭所用燃料的性能、价格、资源蕴藏情况及燃烧产物对环境的影响,对家庭燃料的选择及如何使其充分燃烧提出自己的看法”这种闻所未闻的教学课题怎么组织教学?有些内容连老师自己都不太明白,怎么教学生?学生提出的稀奇古怪的问题我们不懂怎么办?……这些问题在当时是十分普通地存在于教师头脑中。通过一段时间的探索发现,教师与学生已经在探究性学习的过程中,逐步实现了教育理念的转换。实践证明,学生的潜能是无限的,一个好的老师只有想想方设法地去激发起学生的潜能,那么创造的欲望、创造的思维火花就会不断地闪现在学习过程中。

《化学课程标准》将科学探究作为一种重要的学习方式,十分重视和强调学生自主的、开放的探究学习,这也是本次课程教材改革的一个重要特征。它打破了原有的课程体系框架,重新注入新的课程理念,构建新的课程标准。可以这样说,新课程标准的实施,是所有学科一次全方位、全领域的脱胎换骨、前所未有的变革。

三、化学探究性学习的主要途径及方法

(一)化学实验是探究性学习的一种重要途径。探究性学习是学生自主地获取知识和技能、体验和了解科学探究的过程和方法、形成和提高创新意识、树立科学的价值观和活动过程。化学实验是学生化学学习中的能动的实践活动形式。化学实验为学生创设了亲身参与实践的情境,具有获知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化学实验的功能和探究性学习的特征决定了化学实验必然是探究性学习的重要途径。化学的学科特征决定了化学实验可以作为探究性学习的途径。“以实验为基础”是化学学科的基本特征。即使在由经验化学向理论化学发展的今天,化学实验仍然是化学学科发展的最现实、最生动、最有效的物质载体。学科的基本特征决定了学科的学习特点,在实验中学习化学无疑是最有效而又最重要的化学学习方法之一。在化学实验中,学生通过实验研究和认识物质,掌握化学基本原理和基本技能,初步学会化学研究的实验方法。化学科学以实验为基础的学科特征,更有利于学生进行化学探究性学习。

(二)学实验本身就是科学探究的过程。化学实验是人们认识和研究物质的一种科学方法,是人们根据研究的对象和研究的目的,创造性地运用科学知识和实验手段,有计划地实施探究性实践活动的过程。因此,化学实验过程本身就是一个创造性地探究的过程。化学发展的历史也充分证明:化学科学的任何一项重大的突破,无一例外地是经过化学实验而取得的。正如波义耳所说,没有实验,任何新的东西都不能深知。中学生化学学习中的化学实验,虽然绝大多数是对物质及其变化的再认识,但从本质上看,这一过程与科学家进行的科学研究中的化学实验是一致的。当化学实验被用作探究性学习的途径时,化学实验的创造性和探究性便充分显示出来。学生在实验过程中积极地动脑动手,体验科学家科学探究的过程和方法,获得科学探究的乐趣和成功的喜说。所以,在学生的化学学习过程中,完全可以利用实验这个手段进行探究性学习。

(三)化学实验为探究性学习中验证假供了科学方法。和科学家进行的科学探究一样,探究性学习也具有问题特征、收集信息特征、假设特征、验证特征和评价反馈特征。学生在探究性学习中,针对发现的问题,在回忆总结已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上,作出大胆假设或猜想,并通过化学实验对提出的假设或猜想进行证实或证伪。所以,化学实验不仅是学生探究性学习时验证假设或猜想的主要方法,也为学生将来从事科学研究提供了一种方法。

篇(3)

[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2014)10-0039-03一、探究性实验的内在含义

1.从本质上讲探究研究对象的未知性是探究性实验的涵义,该方法着重探讨它具有的组成、属性以及变化特征,与其他相关联对象的一种实验。跟验证性实验相比,其特征是在课程设计时,一般在实验阶段教师依据学生的课程内容实际设计实验课题,明确实验目的并提出具体要求,用人为的因素去干扰或扰动研究对象,让学生根据实验目的动手操作完成,从中发现现象和结果,总结出其规律性认识的实验。

2.实施探究性实验目的在于培养学生独立探究能力,使学生受到较系统的、科学的学习方法训练。在实施探索性实验教学过程中,首先,要求教师把握正确的设计指导理念,思维判断方法更加开阔;其次,学生具有强烈的求知欲和良好的专业素养,才能充分发动学生的创造潜力,学生在探究过程中确实体验到科学研究的苦衷和愉悦,从而达到学生自觉开展创新、创造活动的目的。

3.在探究性实验实施过程中,首先,探究性实验内容设计要 “新颖”,以“新颖”的设计理念刺激学生的探求欲望,才会激发学生对探究的兴趣,才使得它与主体原有的“定势”相矛盾,才能产生认识上的不协调和冲突。其次,创设引发学生认知结构上不平衡,内心造成悬念的问题情境,从而唤起学生求知愿望,激发学生的学习兴趣。

二、探究性实验在化学教学中的作用

(一)通过开展探究性实验,增强学生的主观能动性

实践教学平台对培养学生主观能动性方面起着特别重要的作用。在进行探究性实验过程中,应该明确主体学生的特殊地位和作用,通过操作平台引导主题学生直接进入实验探究性活动的情景中去,直观地参与、了解、体验探究活动全过程,发挥其主观能动性,以增长主题的探究创造才能。因此,探究性实验通过突显其实验过程不断深化实验的探究功能,培养学生在探究中发现问题、分析问题和解决问题的能力,主动适应现代知识快速更新的要求。

(二)通过开展探究性实验,能够树立严谨的学习态度

探究性化学实验能有效地带动学生养成严谨的科学态度,促使学生学好分析化学奠定好的基础。例如:酸碱滴定操作部分的难点是形成半滴,也即悬挂在酸(碱)式滴定管出口管嘴上的溶液轻轻转动旋塞,用锥形瓶内壁将其沾落,再用洗瓶吹洗,为了提高滴定终点的准确度,必须具备很高的操作技巧,才能在滴入后使溶液颜色达到转变点,确定滴定的终点。假如再次向溶液中加入半滴,那么溶液颜色就会加深,这就表明滴定终点退后,引入滴定误差。通过以准确度高和灵敏度高的实验为例,加以训练,让学生真正认识到分析化学实验对“量”的严格要求,正确地树立量的概念,减少系统误差。结合多媒体教学演示,从直观角度加深了对理论知识点的掌握 ,增强学生学好该课程的信心。

(三)通过实施探究性实验,培养学生的动手能力

面向二十一世纪的分析化学教学,要求学生掌握基本理论和基本技能的同时,培养知识灵活运用所学知识的能力,以适应应用型人才的需求。探究性试验能够调动学生实际动手操作的积极性,由教师被动引入变为学生主动参与,跟随老师的教学设计思路,各自分工的基础上学生独立完成所有实验科目,从中加深对理论知识的认识。从实验的基本操作抓起,根据学生特点分类指导和强化基本操作训练,达到提高实验技能等各项素质的目标。例如:配制一定量的标准溶液这一基础性实验,有助于学生练习使用电子天平称量、容量瓶定容、移液管转移等的基本操作;如果仅仅依靠教师的动手操作或在黑板上画图讲解是不够的,还需要每个学生亲身参与训练才会达到预期的目的。最近这几年,随着基础实验条件的改善,注重对学生实际动手能力的培养,提高学生的综合素质方面取得了良好的效果。

(四)通过实施探究性实验,提高学生分析、思考和解决问题的能力

目前,分析化学实验教材往往片面强调操作上的共性,而忽略了其特殊规律性。学生为了应付考核会过于死记硬背问题,缺乏创造性地解决问题。假定思维方法上体现突出发散性、探究性,可以达到提高学生解决实际问题的能力。例如:在进行设计性实验 “混合碱滴定”的教学过程中,学生通过查阅文献资料,利用(理论)公式计算,初步测定等手段制定(设计)实验方案。在选用双指示剂法滴定时,第一计量点的产物为NaHCO3,故第一计量点pH值由NaHCO3决定,选用酚酞作为指示剂终点颜色如何判断?在第二计量点的产物为CO2的饱和水溶液,故第二计量点pH值由H2CO3决定,选用甲基橙作为指示剂终点是否提前?变色是否明显?对于上述问题应如何解决?造成一定的认知悬念后学生操作完成。对于第一计量点颜色的问题,学生通过公式计算NaHCO3水溶液的pH值 (理论计算 pH=8.32),现场加入了2滴酚酞,此时溶液显无色,说明第一终点的颜色为无色。随着时间的推移(约2小时以后),细心的学生发现NaHCO3水溶液中酚酞的颜色已经变成了浅粉色。对于这个问题学生产生好奇,针对性地提出解决方案,然后通过验证实验得出的结果是:NaHCO3水溶液的pH值会随放置时间的延长而增加,其原因是NaHCO3的聚合,因而导致酚酞的颜色会加深。对于第二计量点终点提前且颜色不明显的问题,通过分析查明原因得出CO2易形成过饱和溶液导致酸度增高,终点略为过早,加之指示剂变色不明显;为此,临近终点时,剧烈震动溶液加速H2CO3的分解,提高指示剂敏锐度,达到提高准确度的目的。

通过该实验的探究,使学生理解并掌握了“混合碱滴定”的基本原理,激发了学生对实验课的兴趣(好奇性),在提高学生分析、思考、解决问题能力的同时培养了学生的创新思维能力。更重要的是引导学生勇敢地对已知事物提出疑问,克服了以往对老师的依赖性,用查阅资料等手段拓宽知识面,培养学生的科学思维能力和创新意识。

(五)通过实施探究性学习,培养了学生的对比、分析、推理的能力

在教学中,提高学生获取知识能力的方法并不是单一的,教师可以通过引导学生采用对比、总结、归纳、推理等方法来进行接受知识能力的训练。此方法对开发学生在理解的基础上记忆能起到很好的作用,同时学生对新知识的理解更加深刻,做到所学知识的消化、吸收和灵活运用。例如,在常用的氧化还原滴定法教学中,沿用上述方法,对比高锰酸钾法和重铬酸钾法各自的特点和应用范围,归纳、总结出两种方法的优缺点以及应用条件,对学生掌握该内容知识点起到非常重要的作用;该方法不仅优化教学方式,更重要的是提高学生的学习效率。

(六)通过探究性实验可以培养学生的环保意识

现代工业的飞速发展,使人类的生存环境受到了破坏。煤、天然气、石油等含碳化燃料所排放出的有害气体、城市汽车拥有量大增造成的尾气等污染了空气;空气污染会引起酸雨,将影响人类、动植物及建筑物;含氟化合物的排放破坏了地球表面的臭氧层;电池和塑料的使用破坏了土壤的结构;化肥的任意使用、生活污水的排放污染了水源。针对以上各种污染现象,通过探究其原因,设计创新性实验,提出合理化建议和处理方法减少环境污染,从而培养学生的环境保护意识。

三、实施探究性实验教学的特点

(一)有利于培养学生学习化学的兴趣

尝试性地开展探究性实验教学对培养学生学习化学的兴趣起到良好的效果。孔子曰:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”兴趣是最好的老师,只要学生对学习的对象有兴趣,一切问题就迎刃而解。而设计有趣的化学实验就能激发学生的认知兴趣,众所周知,实验过程中产生的兴趣在整个认知兴趣中占有较重的比例;只有当学生通过亲自探究其现象产生的原因和规律时所形成的兴趣,才具有一定的稳定性和持久性。实践证明,实施“探究性实验教学”模式既可促使学生形成对化学学习的持久兴趣,同时又可激发学生的求知欲。

(二)有利于调动学生的学习主动性

“探究性实验教学”模式彻底打破了课堂上教师满堂灌,实验操作只看不动手的格局,学生不再是被动接受知识的对象,而是教师给予学生足够的空间和时间自己设计实验方案与小组内同学相互协作,共同完成实验,对得出的实验结果、数据进行总结分析,提出各自的见解,只有在这样的学习氛围中,学生就能真正感受到自己是学习的主人,是课堂(实验)教学活动的主体,才会激发其主动参与的热情,变“要我学”为“我要学”。

(三)有利于培养学生的创新思维能力

传统的教学模式往往是教师满堂讲,学生被动听。缺乏师生之间的互动交流,没有充分利用探究性思维活跃课堂气氛,致使学生偏向死记硬背,理解能力下降,严重地扼杀了学生的 “创造性思维”。众所周知,在对未知领域的探索过程中,只有探求者(学生)主动亲临其境,发现问题并积极地去思考、探索,才有可能会迸发出更多的智慧和灵感,也就能够培养出具有较强创造性思维能力的学生。“探究性实验教学”模式确实能给学生提供主动探求知识的宽松环境,让他们各自在愉悦情绪下,潜力得到充分发挥,思维更加活跃,才有可能启迪创新思维。

四、总结

化学学科的总体特点是以实验为基础,通过开设更多的实验课程来加深理论知识的理解、掌握和运用。分析化学本身的实践部分内容的比重很大,通过开设探索性实验,用最直观的方法来帮助学生建立基本理论知识体系,利用设计内容新颖、综合性强、贴近实际的实验课程,启发学生主观能动性,提高学习兴趣,培养学生的创造精神、创新能力。这样探索性实验就真正做到了以学生全面发展为本,拓展个性发展空间,优化教学过程,提高教学质量。

[参考文献]

[1]华中师范大学等主编.分析化学第四版[M].北京:高等教育出版社,2011.

[2]武汉大学主编.分析化学实验第三版[M].北京:高等教育出版社,2003.

[3]刘知新主编.化学教学论第三版[M].北京:高等教育出版社,2004.

篇(4)

1 激发学生的学习兴趣,搭建探究性学习的平台。

一位俄国教育家曾经说过:“没有丝毫兴趣的强制性学习,将会扼杀学生探求真理的欲望。”学生在学习活动中,对自己感兴趣的现象、原理、规律等总是能主动地去认识,去探究。因此,在化学教学中,要精心创设符合学生自主学习的情境,全面培养学生的学习兴趣。例如在“原电池原理”教学时,教师可先准备好干电池、蓄电池、纽扣电池等常见的电池,上课时展示给学生,并提出:这些电池的构造、原理有什么奥秘呢?学生立刻就被各式各样的电池吸引住了,教师自然为学生营造了思索、探究的平台。

2 培养学生的自学能力,扎实学生的探究基础。

叶圣陶先生说过:“教是为了不教。”自学能力的提高就是我们教的目的。在化学教学中,培养学生的自学能力,可以具体化为两个方面:一是重视学生阅读能力的培养,阅读能力是自学能力的基础,通过老师指导性的阅读训练,可增强学生的自学信心和自学乐趣。二是重视学生学习方法的训练。学习方法的训练可先帮助学生形成化学学习常规,即实验常规、听课常规、看书常规,作业常规。而后结合化学学科的特点指导学法,如利用结构与性质的关系,形成点、线、面、网结构化的学习方法和用辩证的观点去认识问题的方法等。

3 培养学生的实验操作能力,提供探究性学习的保障。

化学是一门实验性的学科,我们应该充分利用这一特点,挖掘探究性的教学内容,在教学过程中尽量改演示实验为学生实验,改验证性实验为探索性实验,改看实验为做实验,培养学生的动手能力。

二、实施探究性学习的形式

1 课堂教学中的问题探究。

中学化学的学科特点和教学内容的丰富性决定了化学探究性学习可以在课堂教学中随时实施。比如,在学习《苯》结构时,我采用了下列方法来体现探究性学习精神的。

(创设问题情境)19世纪初,英国科学家法拉第从生产煤气剩余的一种黏稠液体中,分离出一种新的碳氢化合物,分子式为C6H6,叫作苯。

[提出问题]苯分子应该具有怎样的结构呢?

设置系列问题进行探究。在此过程中教师要实时的控制。

[系列问题1]若苯分子为链状不饱和结构,可能的结构简式怎样呢?学生试写。

[系列问题2]若苯分子为链状不饱和结构,应具有怎样的化学性质呢?学生讨论、设计实验方案并验证。

[系列问题3]通过实验我们否定了苯的链状结构。若苯分子为多环结构时又是怎样的呢?让学生思考试写可能的结构简式后教师投影并讲解。

[系列问题4]设想出的这些结构被实验事实一一了,那么苯分子的结构究竟怎样呢?

通过课堂问题探究,并进行实验验证,从不同的角度来推测物质所具有的结构,让学生体验了科学家的思维过程,在探究中获得新知,充分体现了他们的主体作用。此间,值得我们注意的是课堂教学不能为探究而探究,而应选择适宜探究的课题,找到问题的切入点。

2 化学实验中的实验探究。

化学实验表明了实验性探究在化学教学中的突出地位和独特作用。比如在学习了CO2的性质后,要求学生设计实验:证明CO2和氢氧化钠溶液的反应。经教师点拨,学生讨论后设计出了很多实验方案,教师并不评定方案的优劣和是否可行,而是为学生准备实验药品和仪器,然后就“袖手旁观”,让实验小组通过实验验证自己方案是否可行。我们发现个个跃跃欲试,迫切希望自己的方案是最佳的,实验时都一丝不苟,仔细观察每一个实验现象,认真记录每一个实验数据,当实验结束后,教师再评价方案的优劣。其实,化学实验本身就是最佳的科学探究过程,是学生的学习方式由被动接受式向主动探究性式的根本转变过程。

篇(5)

倡导科学探究是本次基础教育课程改革的主要内容之一,其主要目的就是培养学生的科学探究能力,提升他们的科学素养。科学探究教学有多种方式,实验探究是理科教学中较为普遍的一种。将科学探究与科学实验结合起来,在探究中进行实验,或者依托实验进行探究,既能发展学生的实验能力,又可以比较全面地培养科学探究能力。如何考查和评价实验探究是当前理科教学中的重要问题,采用实验探究试题来考查学生的实验能力和探究能力不失为有益的尝试。有鉴于此,本文试图通过对高考实验探究试题的分析,归纳出该类试题的特点,并在此基础上对实验装备和实验探究教学提出建议,以期对理科教学以有益的启示。

一、高考对实验及探究能力的要求

生物、化学和物理是传统的理科科目,都属于自然学科,都以自然世界为主要研究对象,实验和探究是它们的共同特点。高考中进行探究能力考查也主要集中在这3门学科的试题中。新课改强调,实验和探究不仅是理科教学的重要内容和学习方式,也是理科教学应当达成的课程目标。新课改高考也对实验能力和探究能力明确提出了考试要求。为了说明在新课程改革后高考对实验能力和探究能力的考试要求,下面以首次进行新课改高考的北京为例,分析和比较《2010年普通高等学校全国统一考试北京卷考试说明》中生物、化学和物理3科的能力要求,各科考试的能力要求见表1。

从表1可以看出:

1.3个科目都对实验能力和探究能力提出了考试要求

实验和探究都是自然科学的基础,是自然科学发展的动力。在理科教学中,实验具有不可替代的重要作用和地位,科学探究也同样如此。因此,对实验能力和探究能力进行评价,并在选拔性考试中作为一项重要的考查内容而提出明确的要求,也是情理之中的。

2.实验能力的具体要求

3个学科对实验考查的内容和要求基本相同:一是指明了所要考查的实验内容,是教材所规定的实验;二是提出了能力要求,要求考生能够正确使用和选择实验仪器,能理解实验原理和方法,能掌握应用相关操作,能够收集、处理数据并对相关现象进行解释、分析、说明和评价;三是考查的实验类型有所改变,将探索性试验和设计性试验的考查划归于探究能力的要求之下。总体来说,实验能力的考查要求明确,体现了实验的基础性地位,突出了实验能力本身的内涵和意义,这将有助于高中理科的实验教学和实验备考。

3.科学探究能力的具体要求

3科均对学科问题的初步探究能力提出了要求,虽然详略不一,但主要都包括提出解决问题的思路和方案、构建模型、设计实验、进行实验、收集和处理数据、得出结论、进行解释和评价、进行修改和完善等方面。此外,物理学科还明确给出了信息获取、问题提出等方面的要求。

4.实验能力和探究能力的关系

3门学科的考试说明对于实验能力和探究能力的陈述,出现了合并陈述和分开陈述两种情况。化学和生物就采取了两种能力合并陈述。而物理学科却不这么处理,不仅将两种能力的要求分开描述,还将实验能力归于基础能力层次,将探究能力归于较高能力层次,即使在探究能力具体要求中出现了实验能力方面的内容,也只限于实验的设计。

科学探究的方式有许多种,实验只是其中的一种,还有其他的方式和途径,但是由于实验在探究中的重要作用以及通过实验进行探究所具有的实践性、完备性和丰富性,实验探究就成了探究教学最为主要的形式。探究能力的考查要依照探究教学的实际情况。从实验探究教学出发,借鉴实验能力考查的经验,并将实验能力和探究能力的考查进行一定程度的综合,实验探究试题就应运而生了,频繁出现在各种考题中,成为纸笔考试考查探究能力的主要方式。

二、2010年高考实验探究试题的分析

在高考理科综合考试中,实验探究试题是科学探究能力考查的主要形式。将实验探究试题进行整理分析,找出其特点和规律,对于指导探究教学和高考备考都有重要的意义。2010年高考理科综合实验探究试题的情况见表2。

实验探究试题在高考试卷中呈现出以下特点:

1.各卷各科均有实验探究试题

除全国卷I,II因为尚未进入新课改高考,其余各卷都是新课改高考试卷,都对科学探究能力提出了考试要求。各套理综试卷都有实验探究试题,分值在12~60分之间不等,有选择题、填空题、作图题、简答题、信息题等题型。有的试卷,3门学科均有实验探究试题,有的试卷只有某一学科或者某两门学科有该类试题。在新课改高考的13套试卷中,有6道化学实验探究试题,生物13道,物理8道。

2.以考查探究能力为主,兼顾实验能力

实验探究试题主要目的在于探究能力的考查,实验能力只是作为探究能力的一部分。实验探究试题,对于实验的考查多数集中在实验原理、实验步骤和实验操作方法上,物理部分试题还考查了数据的处理,基本上没有试题考查基本仪器的使用方法。

3.科学探究能力考查的特点

科学探究能力的组成要素,各学科之间存在着一定的差异,但是最为基本的要素却比较一致。表2中整理出各道试题所考查的探究能力要素,呈现出一些特点:第一,各题考查的探究能力要素多寡不一,有的试题只考查了某一个或者几个要素,有的试题考查的就比较全面;第二,有些探究能力要素出现的频次很高,比如分析与论证、设计实验,而另一些探究能力要素出现的频次较低,甚至受到纸笔测试的限制而无法考查,比如提出问题、交流与评价;第三,由于学科特点不同,不同学科考查的侧重点也不一样,比如物理学科对于数据的收集和处理要求较高,物理实验探究试题对这一要素考查的就比生物和化学要多一些;第四,科学探究能力要素的考查要求水平不一,有些要素的考查要求比较高,比如设计实验、控制变量,有些要素要求的比较一般,比如评估、猜想与预测。

4.实验探究试题取材科学、合理

实验探究试题的素材内容丰富,源于教材,但不拘于教材,体现了学科知识与社会、科技、生活的联系,反映了当前社会生产生活的现状和特点,考虑了各学科之间的联系。比如,化学试题对化工生产中相关化学知识的考查,物理试题对太阳能利用中的电学知识的考查,生物试题对诸如赤潮、抗旱等环保议题的关注。

实验探究试题在高考试卷中频繁出现,成为科学探究能力考查的主要方式,这种题型和考查方式在一段时间内还会继续存在。对实验探究试题的分析,把握其特点,了解其趋势,对于我们改进探究教学和高考备考都有重要的意义。

三、实验探究教学开展的建议

《考试说明》界定了高考对实验能力和探究能力的要求,实验探究试题呈现了考查的具体形式和内容。通过对它们的整理和分析,我们从中得到一些启示,用以改进实验探究教学,以期提高学生的探究能力和科学素养。

1.加强实验教学,培养实验能力

确保实验的正常进行是开展实验探究教与学的基本要求。实验是探究的主要途径,探究需要借助于实验来推进,如果实验不能正常进行,实验探究也就无从谈起。所以,必须加强实验教学,培养学生的实验能力。

实验能力的培养要注意四个方面。第一,引导学生对科学实验的兴趣。教师要有目的地引导学生,把他们的兴趣引向实验能力的发展上来;第二,加强对学生实验技能的训练。必须加强演示实验的示范讲解、分组实验的实操训练,严格要求,严格操练,使学生掌握实验仪器的主要性能和使用方法;第三,引导学生领会教材中科学实验的设计思想和实验方案。教材中的实验给出了设计实验的思想和进行实验的方法,教师必须引导学生对这些思想和方法进行必要的归纳和总结;第四,鼓励学生多做课外实验。学生通过课外实验可以独立操作实验器材、设计实验方案、选择实验仪器、分析实验数据、评价实验结果和对实验进行改进,因而可以更好地提高实验能力。

2.把握科学探究过程,全面提高科学探究能力

经过几年的摸索和尝试,科学探究能力的考查逐渐有了发展,考查范围覆盖了科学探究能力的多个要素。从2010年高考实验探究试题来看,考查了猜想与预测、设计实验、控制变量、进行实验、收集数据、处理数据、分析与论证、误差分析、评估与交流等方面内容。这就要求在教学中,应该着眼于科学探究的整个过程,重视每个探究要素的教学,全面培养学生科学探究能力。

科学探究能力的培养要注意五个方面。第一,科学探究能力由科学探究内容、科学探究的过程和科学探究能力的品质这3个维度组成,培养学生的科学探究能力应该注重3个维度的协调发展,逐步形成完整而合理的结构;第二,科学探究能力的培养必须贯穿于科学内容的教学与探究过程中,并且将能力品质的训练作为培养科学探究能力的突破口,要谨防科学探究中淡化理论思维的做法;第三,科学探究能力以科学知识和探究技能为基础,科学探究能力的发展离不开知识的理解和技能的掌握,抛开具体的知识进行空泛的科学探究,不利于探究能力的发展;第四,教材中设置了不同的探究活动,比如实验探究和理论探究,不同的探究活动可以有针对地培养探究能力的不同要素,教师要挖掘教材中的探究活动,有计划、有步骤地培养各个要素;第五,引导学生将课内探究与课外探究结合起来,将课内学习的内容应用到课外探究中去,独立开展探究活动,锻炼自己的探究能力。

3.开展形式多样的实验探究活动,强化实验探究训练

实验探究的形式多种多样,可以是课内的实验探究也可以是课外的实验探究,可以是学生自主探究也可以是在教师指导下的实验探究,可以历经整个探究过程也可以着重某些探究环节。具体来说,实验探究类型有:演示实验探究、分组实验探究、边学边实验探究、课外实验探究。演示实验探究主要在于展示规范的实验操作、激发学生探究兴趣、引导学生观察现象、启发学生提出问题;学生通过分组实验探究,可以训练规范的实验技能、体验完整的科学探究、领悟实验设计的思想和方法;边学边实验探究将教师的主导作用和学生的主体地位结合起来,学生在教师的引导下围绕着科学问题,通过科学实验进行科学探究,在探究过程中可以很好地交流与合作,展开较为深入的讨论和思考;课外实验探究具有较强的独立性和实践性,通过课外实验探究可以培养学生自主学习、勇于探究和严谨的科学态度。在教学中,要充分开展多种形式的实验探究,通过不同形式的实验探究,在探究目的、实验器材、探究方案、操作过程、数据分析、主体性、创新性等方面加强学生探究能力的训练。

4.突出训练学生探究设计能力、数据分析处理能力和分析与论证能力

高考实验探究试题呈现出的一个特点就是,探究设计能力、数据分析处理能力和分析与论证能力的考查频次多、要求高、内容广泛。2010年高考中,实验探究试题对探究设计能力的考查有10道题,对分析与论证的考查有19道题,对数据分析处理的考查有9道题。探究方案设计能力、分析与论证能力和数据分析处理能力都是进行科学探究的重要环节,是衡量学生科学探究能力高低的重要指标,是历年高考考查的重点,应当引起理科教学的充分重视。在教学中,要创设条件,对学生加强方案设计、分析与论证、数据收据与处理等方面的训练。根据《课程标准》对这些探究能力要素的教学要求,在实验探究过程中,尽量让学生亲身经历方案设计的过程,分析实验要解决的主要问题,提出解决这些问题的各种方案的优劣,通过筛选、优化、组合形成探究方案,在探究结束时还要评价这个方案。对实验数据进行分析处理,需要明确数据处理的基本方向、科学原理、数学思路、处理方法、处理手段等各个方面,要引导学生发现数据之间的关系,要掌握列表法、图像法、公式法等数据处理方法,能够对实验结果进行客观、准确、简洁、清晰地描述,能够合乎逻辑地得出正确的结论。

实验探究的灵魂是科学探究,途径是科学实验,保障是掌握基本的实验技能。实验探究教学要重视学生实验能力的提高,培养他们的实验技能,确保实验能够顺利进行,同时也必须牢牢抓住科学探究,积极创造科学情景,引导学生开展各个角度、多个层面的科学探究。在实验探究教学的过程中,既要依托实验进行科学探究,也要在探究过程中不断促进实验能力和探究能力的发展,特别是方案设计能力和数据处理分析能力。只有这样,才能真正发挥实验探究的教育功能,在教学过程中培养学生的能力,提高他们的科学素养。

四、高中理科实验装备配置的建议

实验装备是开展实验教学的物质基础和必要保障。兵马未动,粮草先行。实验探究是一种新型的实验教学形式,开展实验探究,既需要依托已有的实验装备,充分发挥它们的功能和作用,也需要开发新的仪器和设备,满足实验探究教学的特殊要求。

1.加强实验室建设

实验室是学校基本的办学条件之一,也是重要的课程资源。随着课程改革的不断推进,实验室的功能和地位越来越得到凸显和强化。这就要求,实验室应提供按照国家课程标准规定的实验内容和要求开设实验课的环境和条件,应满足进行课堂演示实验和学生分组实验的要求。学校应根据选用的国家课程、地方课程和校本课程教材来满足教学需要,采取按国家和地方相关标准选配、定制、自制的方法,配齐配足课程教学中演示实验、分组实验、教学训练和综合实践活动所需要的教学仪器设备。做好教学仪器设备更新工作,逐步提高学校的装备水平。

2.健全实验室人员队伍

实验室人员是实验室建设的主力军,应该重视实验室人员队伍建设,健全实验室人员队伍,形成合理的实验室人员管理和培训机制。就目前来看,实验室人员主要包括实验教师、技术人员和管理人员,他们承担着实验室建设和保证实验教学正常开展的重要任务。实验室工作是一项具有较强专业要求的工作,需要一定的专业知识和技能,实验室人员应该具备相应的学历水平和专业背景,还需要不断地参加教育培训。这次课程改革,实验教学和装备有较大的改变,需要实验室人员在理念和行动上有所改进,要求他们必须学习和领悟课程改革的精神,按照不同学科的具体要求展开创造性的工作。

3.配足实验仪器和实验材料

实验仪器和实验材料,是学生直接学习的重要内容,学生对实验仪器和药品的掌握程度是实验教学最终效果的直接体现。对实验仪器的使用,对药品性质的把握,是高考经久不衰的热点,这在今年的高考试题中也可以得到验证。从教学装备来说,理科教学仪器可以分为9类(见表3),不同种类的教学仪器在教学中发挥着不同的功能。

实验教学的重要目的之一,就是让学生了解实验仪器的原理和正确使用的方法,掌握实验材料和药品的特点和性质,并在一定条件下能够选用合适的仪器和药品完成科学实验。这就要求在教学中,学生必须亲自动手进行实验,完成教材规定的测定性实验、验证性实验和探究性实验,在实验中掌握操作方法、观察实验现象、了解实验材料的性质,不断提高实验技能和能力。为了保证每个学生都能够有机会做实验和训练实验技能与能力,实验室应该配备足够的基本实验仪器和实验材料,主要包括通用类中的电源、测量类、专用仪器类、玻璃仪器类、药品类和其他材料和工具类等实验仪器。同时,地方教育行政部门要加大对中小学实验室建设的投入,要为实验室建设和实验教学提供相应的经费保障,要保证实验教学中的易损品和易耗品能够得到及时地补充,确保实验教学足量高质地开展。

4.重视数字化实验系统

数字化实验系统在实验设计原理、操作方法、现象观察、数据采集与处理等方面较传统实验技术都有较大的改进和突破,成为实验教学的得力工具。将数字化实验系统与传统实验技术相结合,可以更好地开展科学探究。数字化实验系统能够将以往不易观察到的实验现象展现出来,记录其变化过程,呈现其特点,有助于挖掘其中蕴含的变化规律。同时,数字化实验系统在数据采集和处理上也极为便捷,可以即时采集数据,提高了数据收集和处理的效率。正因为这样,数字化实验系统在实验教学中得到广泛的应用,应用数字化实验系统进行科学探究更成为探究教学的热点,也频繁出现在近几年高考试题中,引起越来越多的关注。

作为科学探究重要形式之一的实验探究,牢牢抓住了自然科学的两大特点―实验和探究,将实验和探究结合起来,以探究为灵魂,以实验为工具,在理科教学中担当起科学探究能力培养的重要任务。实验室建设和实验仪器装备是开展实验探究教学的物质基础和条件保障,既要加强实验室的常规工作,也要根据课程改革的要求进行改进和创新。只有切实开展了实验探究教学,才能使学生能够深刻理解科学探究,才能真正培养学生的实验能力和探究能力,才能使他们的科学素养得到提升,最终实现理科教育的根本目的。

参考文献

[1]教育部关于印发《中小学实验室规程》的通知[Z/OL].省略/gongbao/content/2010/content_1612365.htm.

[2]北京教育考试院.普通高等学校招生全国统一考试北京卷考试说明理科[M].北京:开明出版社,2009

[3]廖伯琴,张大昌.普通高中物理课程标准解读[M].湖北:湖北教育出版社,2004

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(1)“趣”是起点。教学过程中,应从客观角度去激励,让学生保持恒定的学习兴趣。学生刚开始接触化学,可将三个有趣的实验:“魔棒点灯”、“水变牛奶”、“白纸显字”引入新课,学生感到兴奋与神奇,从而产生要学好化学的信心和决心。

(2)“疑”是焦点。创设良好的问题情境是激活学生思维的一种手段。如:在进行酸碱中和反应的实验时,我发现部分同学向烧杯中的氢氧化钠溶液滴加稀盐酸后,再滴加指示剂。针对此,我向全班同学质疑:小萍同学向烧杯中的氢氧化钠溶液滴加稀盐酸,一会儿后,发现忘记了滴加指示剂。为了确定盐酸与氢氧化钠是否恰好完全反应,小萍从烧杯中取少量反应后的溶液滴入一支试管中,并向试管中滴加几滴无色酚酞试液后振荡,观察到酚酞试液不变色。于是她得出结论“两种物质已完全中和”的结论。⑴你认为她得出的结论是否正确?理由是什么?⑵请你另设一个实验,探究烧杯中的溶液是否恰好完全中和?这时学生的情趣高涨,七嘴八舌,大胆猜想,拟订方案,通过实验进行验证。

(3)“动”是特点。动手是探究式学习的一大显著特点,只有亲口尝尝梅,才知梅的酸味。化学是一门实验科学,通过实验进行探究是一条重要途径。应着重训练和培养学生的动手能力,通过亲自动手做实验来获得知识,将势必会增加知识的可信性和深刻性。水的组成、质量守恒定律、燃料的燃烧、金属活动性顺序等都可采用实验探究的学习方式。对实验现象的观察和分析,对实验装置的设计,对反应条件的控制,对反应机理的研究,其实本身就是一种探究学习。

(4)“思”是热点。学生在进行探究式学习活动与研究的过程中势必会遇到一些与预想结果相差甚远的现象,完成实验后,学生一定会去思索其原因,分析其原因。即使达到了预想的结果,学生也会将此结果扩大到对周围事物及现实问题产生“思索”。可见在教学中培养学生创新思维的热情将对我们的教学产生莫大的帮助。

二、在探究性学习过程中应注意给学生空间

问题空间。教师要给学生创设探究的空间,要想让学生真正地探究学习,问题设计是关键。问题空间有多大,探究的空间就有多大。问题性、实践性、参与性和开放性是探究学习的本质特征,无论是教师提出的问题,还是教师引导学生提出的问题,都有一定的挑战性和探索性,符合学生的“最近发展区”,并且要具有一定的探究价值。

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1、高中物理课堂探究教学的问题情境创设特征

问题与疑问是探究式学习的起点,也是探究式学习的一个基本特征。质疑是经过比较分析后所提出的问题。质疑是思维的开始,也是思维活动继续深入的动力因素。在具有创见性的质疑过程中,学生提出的问题有一定的深度和广度,具有独到的见解,可以激发学生勇于探索、创造和追求真理的科学精神。提出问题也是培养学生科学探究能力的前提条件,能否质疑则是检验学生学习能力的重要标志。找准问题的切入点提出问题,比解决问题更重要。物理演示实验把要研究的物理现象清楚地展现在学生面前,经过精心设计后,在建立观念和导出规律的课堂教学中,能化抽象为具体、化枯燥为生动,成为一种引导学生克服困难、在学生能力范围内的诱发性问题情境,能激发学生的学习动机,使学生形成强烈的问题意识,主动地观察情境,结合探究体验,获取大量的有用信息,为最终解决问题奠定基础。

实验是为了培养学生动手、动脑和独立操作的能力,从而达到巩固知识、培养技能、提高分析观察能力的目的。我们现实中的演示实验,只有少数人能观察,对大多数学生而言只是演而不视,实验成了讲实验,观察现象成了讲现象。现在由于多媒体的介入,使得实验课有奇趣,并且不再是枯燥无味,使抽象的概念具体化、直观化、实物化。借助多媒体演示实验,既能放大实验现象,增强实验可见度,又易于学生认真、细腻有序的观察。如人造地球卫星的发射、运转、接收过程是相当漫长的且无法进行实验观察,采用挂图进行讲解却是定态的,如果采用动画快放的方式进行,学生就有一种身临其境的真实感。天体在宇宙运行、人造地球卫星绕地球运转,这些可望而不可及的东西,如果以动画形式展现在银幕上,学生放眼观之就会有一种居高临下的感觉。这些都能很好地帮助学生去感受物理过程、分析物理问题、理解物理概念,从而获得物理知识。

2、高中物理课堂探究教学的开放性特征

从课堂探究的特点和探究程度我们可以发现,探究的不同程度同时也反映了学生探究的开放程度。

探究式学习是通过发现问题,研究探索,从而获取知识和技能的学习方式。探究式学习关注的不仅仅是问题的结果,更重要的是关注学生探索的过程,关注培养学生思维能力,特别是创造性思维的方法和途径。因此,实施高中物理探究式课堂教学,必须给予学生广阔的思维空间。在整个学习过程中,学生间合作交流,思维活跃。可见,开放性的教育环境是保证探究式学习的重要前提,有了这种环境,才能造就勇于探索、富于创造的新人。

3、高中物理课堂探究教学的能力培养特征

探究式教学,是以提高学生综合素质、培养学生综合能力为目标。高中物理课堂探究教学,应根据学科特点和具体教学内容,努力培养学生的各种能力。如在设计研究方案时,培养和锻炼学生的独立思考能力、创新能力;在研究某物理知识与技术、生产、生活的联系时,培养学生关注社会热点,发现问题的能力。学习知识是必要的,掌握各种必备的能力更是新世纪教育区别一切旧教育的分水岭,我们应把握这一特点,培养高素质人才。

现成的已设计完整的实验往往难能完全满足探究教学的需要,以巧妙的手段设计实验能丰富学生的感性认识,有利于物理模型和过程的想象。比如新课标的“做一做”栏目,其中的内容是扩展性的,不是基本教学内容,但它是培养学生自主探究、自主学习能力的有效平台之一。同学可根据自己的条件在老师的指导下进行选择学习和开发。学生利用此栏目设计实验,自主收集资料,建立、验证假设,评价、反思、交流,就会知道怎样获取和加工有用信息,通过他们自己的独立学习、思考,去解决问题、掌握知识,从而掌握探究策略并逐渐形成学习能力。具体可采用如下方法:(1)教师指明实验目的。从弄清实验原理、设计方案到器材选择、装备操作、信息数据的收集及处理、结论的得出等都由学生自主完成,教师适当指导。(2)组织学生讨论各人的各种设计方案,优选几种可行方案再共同决定最佳方案。(3)认真规范进行实验操作。(4)表格的设计、数据记录和处理。(5)实验后再组织学生讨论各方案的成功或失败的原因,误差来源及减少误差的方法。(6)有条件的可改进后重新进行实验。(7)各种相关问题的讨论。

4、高中物理课堂探究教学的实践探索特征

实践是高中物理探究教学的灵魂。实施高中物理探究式课堂教学,必须加强课内外实践中的合作交流等探索活动,让学生围绕研究的问题,在实验、观察、统计、读书、查阅资料、搜集信息、访问、调查、分析现象、查找数据等大量实践探索活动中,丰富感性认识,深入了解事物的内在规律。探索过程中,既提高了实践能力,又能培养学生分析解决问题的能力。

比如实验探究中的异常现象是一种诱发性的刺激,引起学生兴奋和疑惑。在此过程中,教师的教学艺术在于最大限度地发掘学生的内驱力、诱发学生的好奇心和求知欲,把教学分析过程转化为学生自觉追寻和探求知识信息的主动建构过程。如果能营造融洽、宽松、平等的合作交流气氛,则有助于互相启发、互相激励、思维共振、智力放大,激发科学探索精神和创造性智慧。所以对学生实验中出现的异常现象的锁定和分析处理是培养学生的合作交流能力和创造性解决问题能力的有效途径。

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一、关于探究性学习的定义

探究性学习,是指学生在教师的指导下,自己获得知识的过程,并加深理解知识的内涵,认识基础科学概念与规律,掌握基本的探究能力,培养学生探索的积极态度。探究包括的步骤是:提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、得出结论和表达、交流等六个步骤。探究的基本特征有自主性、探究性、过程性、实践性等。

生物是一门以实验为基础的学科,与探究性学习的培养目标和学习方式是交互作用的,相辅相成。生物教学中探究式教学是最有效的教学方法,也是学生学习生物学知识最适合的学习方法。

二、生物探究性学习的课程设计

(1)确立生物课程探究性学习目标。在生物教学中,实施探究性教学,确立教学目标,可从这样几个方面去考虑。①知识目标方面。探究性学习要求学生在分析问题解决问题的过程里,对学到的知识有更深刻的体验和感受,转化变为自己的知识,强调学生把学到的生物学知识加以综合并到实际中去应用;②能力目标方面。探究性学习培养学生能利用多种途径去找到自己所需的资料与信息能力,能对各种已有资料进行整理、分析、归纳、提炼并从中发现有价值的能力,能准确地表达自己的见解和观点的能力;③情感态度目标方面。探究性学习主要培养与人交往和团队协作精神,探索和创造精神,且培养学生的好奇心和自主意识,尊重和欣赏别人的劳动。

(2)选择生物课程探究性学习内容。生物课程中,适合探究性学习的内容包括:①生物学基本概念,②生物学探究性实验,③自然现象中的生物学问题,④实际生活中的生物学问题,⑤人体健康中的生物学问题,⑥科学前沿中的生物学问题,⑦与生物学有关的跨学科综合性问题,⑧与技术、社会问题密切相关的生物学问题等。总之,生物课程教学过程中运用探究性学习是有规定的相关内容的,在实施教学中应选择具有可教育价值的探究题目,这样才能使学生在探究过程中领悟到探究的思想,体验探究的方法,同时主动积极地获得相应的知识。

(3)建构生物课程探究性学习模式。根据自然科学研究的一般程序,结合建构主义教学思想,可以建构与科学研究既有联系又有区别的生物课程探究性学习的基本流程。生物课程探究性学习的基本流程包括:提出问题——搜集有关的资料和事实——提出猜想和假设——对假设进行实验验证和推理——发现规律形成结论——评价和讨论。

生物课程探究性学习的基本模式,可分为:①生物学相关概念模式:提出问题——认识材料——探究问题——形成概念——深化概念。②生物学原理探究模式:发现问题——讨论研究——提出假设——探究与验证——总结结论——实际运用。③综合性问题探究模式:提出问题——制订探究方案计划——分析结果,得出结论——实际应用,深化理解。④生物学实验探究模式:提出问题——作出假设——制订实验计划——实施实验——得出结论——表达与交流。⑤复习模式:提出问题——合作整理——汇报评价——总结构建——练习拓展。⑥生物科学史渗透模式:背景——思想——实验——归纳总结。

三、生物课程探究性学习的评价体系

生物课程教学过程中,应用探究性学习的结果评价可称为是一种表现体现式评价,也就是学生实际操作探究性的课题任务来体现其对知识、能力和态度的掌握程度,并对学生完成任务的过程、进度进行客观真实评价。生物课程教学中,探究性学习的评价具有以下特点:①评价目标具有过程性特点,即在评价探究性学习的时候,要把整个探究过程都纳入评价范围之内,而不是将最后结果只纳入评价。②评价方式具有多元化特点:即参与评价者应包括教师、探究者本人和探究小组的其他组员等共同参与。③评价方法的结合性特点:即在评价探究性学习时,要将定性和定量结合在一起,其具体操作时有提问口头回答评价、作业书面评价等。④评价内容的综合性特点:即在评价过程中,除达到知识目标外,能力目标和情感态度、价值观目标也很重要。⑤评价标准的灵活性特点:即在评价探究性学习的结果时,不能单纯用单一的是非对错,而重点强调其探究的最终作用,以促进学生发展。⑥评价对象的差异性特点:即在评价过程中应根据不同学生探究的内容和性质及学生个体间差异,有弹性地调整评价标准。

四、生物课程探究性学习的实施原则

生物课程实施探究性学习,主要遵循以下几个原则。

第一,主体性原则。在生物课程中实施探究性学习,一定要认识到学生探究的主体。设计探究过程计划时,要充分考虑学生在探究中主动性、创造性和独立性,让学生积极发现和解决问题,使学生成为探究性学习的主人。教师要能适时发挥指导作用,从技巧和方法上给学生予以适当帮助,目的在于教会学生主动进行探究学习。

第二,问题性原则。探究性学习中发现问题是很重要的。因此,在探究中教师要引导学生提出合理问题,并让学生围绕问题去开展探究准备工作,即寻找资料和解决问题的方案。发现和提出问题是进行探究性学习的主要载体,没有问题就谈不上探究,这是由探究性学习的特点决定的。

第三,开放性原则。探究性学习的特点决定着探究的方式、问题的提出、内容和活动计划的制订与实施,还有结论评价有着不确定性和无限性。

第四,创造性原则。探究性学习是指以“探究”作为手段,来挖掘发展学生的创造潜能,培养学生的创新能力和团队合作精神。所以,探究是手段而不是目的,培养学生的创造性是探究性学习的重要目的之一。

参考文献:

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探究式教学是进行科学教育的有效途径,也是中学化学课程的一种重要教学方式。开展探究式教学有利于学生科学素养的全面发展,与其他教学方式相比较,它具有综合优势。

我们学校积极开展了探究性实验课题,根据一年来教学实践,总结并提出了按学生主体作用发挥程度递增的六种探究性实验的教学模式,分别是:基础实验课型、演示实验课型、支架式课型、拓展课型、研究型课型;实验-信息整合型模式探究教学法,同时进一步了解探究式教学的基本特征,熟悉化学课程中探究式教学的主要类型和特点,学习开展探究式教学的重要方法和策略。

一、基础实验研究课型――启发探究式教学

1.启发式教学

以启发学生的思维为核心,调动学生的学习主动性和积极性,促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。

2.模式的特点

体现学生是学习的主体,教师要调动学生的学习积极性,实现教师主导(启发式)作用与学生积极性相结合;发挥学生智力的充分发展,实现系统知识的学习与智力的充分发展相结合;激发学生内在的学习动力,实现书本知识与直接经验相结合。

3.适用范围

课内书本的基础实验为主。

二、演示实验课型――以引导学生边实验边探究的教学法为主

运用“边学边实验”的方法,为学生创造物理环境,扩大师生在课堂内的信息交流,有利于在教师的主导作用下,发挥学生的主体作用。在教学改革中,我们越来越发现这成为一种方式灵活、具有强大生命力的课堂教学形式。比较传统的教学方式,更适合新新课标下的教材教学。它可以起到以下作用:起到了演示与学生分组实验教学的纽带作用;充分体现了各学校因材施教的原则;加强了学生探究的意识,同时提高了学习兴趣;加强实验的同时,拓宽了学生知识面。

三、支架式课型――支架式教学在化学教学中的具体应用

教坛上流行的支架式教学,是建构主义的一种教学模式。其中教师的作用就是给学生搭建“脚手架”,帮助学生克服种种困难,完成探究性实验。当然,探究技能的提高,教师的引导应随着学生解决实验问题能力的增强而逐步减少,即逐步撤离“脚手架”。

其中,教师可根据具体实验情况,搭建不同类型的“脚手架”,如范例支架、问题支架、建议支架等。搭建探究支架分为五个环节:创设探究情境、搭建探究支架、学生独立探究或小组合作探究、探究性实验的效果评价以及开展表达和交流活动,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构目的的教学方法。

支架式教学模式的基本特征是:每个同学都在以自己的经验为背景建构对事物的理解,因此只能理解到事物的不同方面,不存在对事物唯一的正确理解。教学要使学生超越自己的认识,看到那些与自己不同的见解,以利于学习的迁移。

本模式的适用范围:对探究性化学实验不可缺少的教学方式,我们要在实验课堂教学中坚持贯彻实施,以提高课堂教学效率。

四、研究型课型――引导学生解决问题的探究教学法在化学教学中的具体应用

研究性实验的程序是:发现问题提出问题作出假设实验验证探究解释得出结论。探究性实验题虽然不可能考查实验具体的动手操作能力,但可以考查研究性学习或者说科学探究的各个要素,如考查提出假设与设计实验方案的能力,考查运用相关知识进行分析综合的方法,考查运用正确的化学术语与文字等表达分析解决问题的过程,并做出合理解释的能力等等。

试题模拟化学探究性学习过程,将科学探究内容置于具体的真实的情境中进行,对探究过程的某些环节侧重考查,除了考查学科知识外,还考查学生的概括归纳能力、语言组织表达、探究能力等高层次的能力。

历年高考探究性实验题体现新课程理念上所做的努力与创新,也充分说明了这些题型在历年高考试题中的主流地位。在进行新一轮的不同模式的高考备考时,我们是否应该从这些试题的命题依据、命题方式,以及高考过后的信度与区分度等方面,去思索和探讨我们的教学呢?

五、实验――信息整合型模式探究教学法在化学教学中的具体应用

模式的特点:利用信息技术与化学实验进行整合,充分利用了各自的优点,信息技术在其中的作用主要是信息的收集、整理和成果的呈现。利用信息技术进行数据的处理也是在教学整合中的教学方法。

本模式的适用范围:课内知识向课外的延伸。

六、拓展课型――自学辅导式探究教学法在化学教学中的具体应用

1.教材原有实验进行拓展

特点:是利用教材中原有的实验进行改进,既来源于课本,但又高于课本;既考查了基础知识,又考查了基本技能;很适合于这几年理综试题的要求,所以在这几年的高考题中这一类试题频繁出现。

2.教材原有化学性质进行拓展改编成可操作的实验

特点:有的的实验不是教材中要求的必作实验,而是某种物质的性质,在原有知识的基础上进行挖掘探究,进而在实验中进行验证。

3.教材中实验的再设计――新课标下的化学实验考查的又一新方向

教材是学习的根本,试题是以课本为模板的,只要深入理解教材中的知识,养成正确的研究问题的方法和科学的思维,在高考中就能灵活应对。

在新课标全面实施的今天,只有拓展实验课堂,改进实验方法,才能使学生具有较高的实验操作技能,才能在科学领域里勇于探索,推动科学技术的快速发展。

4.本模式的适用范围

课内知识向课外的延伸。

本模式重点展现了课时的三维教学目标和具体的教学过程和主要的教学活动中师生双方的活动,及活动设计意图等。近年高考考试题具体表现新课标精神的又一个大胆的探索与创新,能较好地考查学生对化学基础知识、基本技能的掌握情况和基本方法的应用情况,对学生的发散思维能力和分析问题的能力提出了较高要求。

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化学有两个重要特点:一是以实验为基础,二是在生产生活实际中具有广泛的应用。化学的这两个特点使科学探究在化学的发展过程中能够发挥十分重要的作用。翻开化学科学发展的历史,我们能十分清楚地看到,任何化学概念、理论和原理的形成和发展,任何化学的发现或发明在生产和生活中的应用,都离不开科学探究。

1.化学学科特征决定了实验可以作为探究性学习的途径

“以实验为基础”是化学学科的基本特征。即使在由经验化学向理论化学发展的今天,实验仍然是化学学科发展的最现实、最生动、最有效的物质载体。学科的基本特征决定了学科的学习特点,在实验中学习化学无疑是最有效而又最重要的化学学习方法之一。在化学实验中,学生通过实验研究和认识物质,掌握化学基本原理和基本技能,初步学会化学研究的实验方法。化学科学以实验为基础的学科特征,更有利于学生进行化学探究性学习。例如在学习质量守恒定律时,首先通过对硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液的反应、碳酸钙与稀盐酸的反应两个实验的探究,让学生自己从实验中得出反应前后物质的总质量不变的结论,由此总结出质量守恒定律。

2.化学实验本身就是科学探究的过程

化学实验是人们认识和研究物质的一种科学方法,其过程本身就是一个创造性探究的过程。化学发展的历史也充分证明,化学科学的任何一项重大的突破,无一例外是经过化学实验而取得的。正如波义耳所说:没有实验,任何新的东西都不能深知。

中学生化学学习中的实验,虽然绝大多数是对物质及其变化的再认识,但从本质上看,这一过程与科学家进行的科学研究中的化学实验是一致的。当化学实验被用作探究性学习的途径时,化学实验的创造性和探究性便充分显示出来。学生在实验过程中积极动脑动手,体验科学探究的过程和方法,获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。所以,在学生的化学学习过程中完全可以利用实验这个手段进行探究性学习。

二、以化学实验作为探究性学习途径的教学方法

在化学教学中提倡和鼓励学生通过实验进行探究性学习。要充分挖掘化学实验在探究性学习中的功能,发挥化学实验在探究性学习中创设问题情境、验证假设或猜想等环节中的作用,研究开发探究性实验,引导学生通过实验去发现和探究解决问题的方法,实现学生的学习方式由被动接受式向主动探究性学习的根本转变。

1.以化学实验创设问题情境

探究性学习是学生在发现“问题”的情境下产生的一系列学习活动。问题激发起学生探究的欲望,问题引发其探究活动。在化学学习中,除学生自主发现问题外,教师更要通过各种途径创设问题情境,引导学生发现和提出问题。而化学实验是最形象、生动、直观的创设问题情境的方法之一。以化学实验创设问题情境,要特别注重实验中学生观察和思维能力的培养。化学实验现象纷繁复杂,有目的、有条理地敏锐观察和深刻思考才能从复杂的实验现象中发现问题。如在进行“铁丝在空气中燃烧的实验”的学习时,我有意做了两次实验,一次待火柴即将燃尽时放入氧气瓶,一次点燃火柴后马上放入氧气中,让学生观察这两次实验操作及各自的实验现象,并组织学生讨论这两次操作有何不同、两次现象不同的原因是什么,这样既培养了学生敏锐的观察能力,又锻炼了其深刻的思维能力。

2.以化学实验验证假说或猜想

在探究性学习中,学生针对提出的问题,经过多渠道地收集信息和深入思考,将会提出有关问题解决的方案和问题答案的假设或猜想。通过化学实验对提出的猜想或假设进行验证,是学生进行化学探究性学习常用的方法。以化学实验验证假说或猜想,要面向全体学生,让每个学生都有体验和经历用化学实验验证假说和猜想的机会。教师要指导学生,特别是要帮助和指导那些有困难的学生完成设计方案并进行实验。如在物质构成微粒知识学习时,对“构成物质的微粒之间是有空隙的”的假设的验证,学生在设计方案时可能产生一定的困难。这时教师可以引导学生设计“一定体积的水和酒精混合”的实验方案和“气态、液态和固态物质的压缩”实验进行验证。

3.充分发挥化学实验的探究功能

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