加强实验探究指导 提升学生科学素养

加强实验探究指导 提升学生科学素养

[摘 要] 丰富实验手段，拓宽实验途径，提高实验效果，在实验中培养学生的探究能力，提升科学素养，这是初中科学课程改革需要重点研究和解决的问题。本文从加强探究指导，提高实验效果；限制实验器材，培养探究能力；改进科学实验，培养创新思维；满足学生需求，延伸课外探究等方面阐述了加强实验探究指导，有效提升学生科学素养的问题。

[关键词] 科学素养 实验探究 策略方法

科学实验探究集知识、技能、悟性于一身，不仅能活化学生知识，而且引导学生像科学家那样去观察和探索周围的事物。如何丰富实验手段，拓宽实验途径，提高实验效果，在实验中培养学生的探究能力，提升科学素养？这值得所有科学教师深入探索。 一、加强探究指导，提高实验效果

教师应该善于发掘演示实验的有效因素，充分展现实验设计思想，培养学生领悟、探究科学问题的方法。教师可以把某些演示实验设计为探索性实验，使之到达不同层次能力的培养目标。因为探索性实验教学比演示实验教学有更广阔的活动空间和思维空间，可以极大地激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望，学生在自己探索科学规律的实验过程中可以动手和动脑结合起来，锻炼和培养自己的创新能力。

例如学习了连通器原理后，有个学生把洁净的输液管泡囊剪去顶

部，下留管10厘米长，成长颈漏斗状的容器，然后把容器弯成“u”型，向漏斗里加一定量的水。当液体不流动时，发现无论怎样弯曲竖直的管，左右液面始终相平，经过探究得到了连通器容器与大小、形状无关的道理。学生无论是对实验所提示的结论还是实验的设计思想均留下了深刻认识，甚至终身难忘。又如学了植物芽向光生长特性后，几个学生合作设计了这样一个实验：把种有顶芽的小植物苗的杯，放在剪去一个角的小纸盒中，把纸盒放在窗边，小洞对窗，白天让阳光从洞中照射顶芽，晚上用灯光照射顶芽，中途适当通风换气。几天后，他们发现顶芽向小洞方向生长了，验证了课本知识。 在学生的实验探究过程中，教师的专业引领与指导显得很重要。该什么时候引导，引导的程度如何，这都是需要教者适时把握的。过早或过难的引导，学生思考得不够成熟，丧失了反思的机会；过迟或过易的引导，学生由于长时间地碰到难题而没有得到解决，会丧失以后探究的信心。所以，特别强调教师适时的、必要的、谨慎的、有效的指导，充当好学生学习活动“伙伴”的角色。 例如探究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”——

师：如果要使通电螺线管的磁性改变，除了上面的插入铁芯的办法外，还有没有别的办法呢？影响通电螺线管磁性强弱的因素是什么呢？（学生积极思考）

生1：通电螺线管磁性的强弱可能与电流的大小有关吧！ 生2：可能与线圈的匝数有关。

生3：老师，我想可能与刚才插入的铁芯粗细有关呢，换一根试试吧！

师：你们设想的影响因素这么多，那怎么设计好呢？是把这么多因素一起改变，还是一个一个因素改变好？

生4：（抢着回答）一起改变好，这样可以同时搞清多个因素对螺线管磁性的影响，很快捷。

生5：这样的话，结果会很难说清到底是哪个因素起了作用。 生6：（举手）就像你今天吃了好多东西，后来拉肚子了，结果是哪个东西在作怪呢？（全班哄堂大笑）

师：（笑答）刚才的比喻虽然有点不恰当，但很形象的。从大家的讨论可以看出，研究几个因素不能“一哄而上”，还是逐一研究来得好。那研究时别的因素怎么处理呢？ 生：应该保持不变，还可设对照组。

师：很好，这就是科学探究的一种常用方法——控制变量法，这些因素就是变量……（学生设计实验，展开探究）

在学生探究时，教师要帮助学生筛选出最佳的方法，择清思路，在不违背自主性原则的前提下，对于不同水平的学生给予不同的指导，甚至可以手把手地帮助有困难的学生，并及时做出有效的鼓励和表扬，才能保证实验探究的实效性。 二、限制实验器材，培养探究能力

如果我们按照实验手册“照方抓药”式开设实验，笔者认为有所

欠缺，不利于培养学生的创新意识和科学探究能力。笔者在教学过程中有意作一些材料限制，让学生自己动手、动脑设计实验，给学生的思维插上双翼，使学生对已学知识融会贯通，达到事半功倍的效果。如在“测导体电阻”实验中，传统的方案“伏安法”即利用一只电流表，一只电压表测未知阻值rx的电阻，工作电图如下图左、右。

在此实验中我给出条件：一部分同学只利用伏特表和一只定值电阻r0，测未知电阻rx。另一部分同学只利用一只电流表和一只定值电阻r0，测未知电阻rx。学生们在积极讨论、师生互动中设计出各自解决问题的电路图。

1.如下图，闭合k1，k2打开，测出rx两端电压ux，再断开k1，闭合k测出电路总电压u，则u0=u－ux。

2.如右图，闭合k1，k2打开，测出r0的电流i0，闭合k2，k1打开测出ix，则u=i0r0。

3.如下图，闭合k1，k2打开，测出电流i1，则u=i1（r0+rx），再合上k2，电流表的示数为i2，则u=i2r0。 ∴i1（r0+rx）=i2r0，得

也有部分同学提出不需要r0利用滑线变器已知最大值，再配一只伏特表或电流表也可测出未知电阻rx的阻值等可行性方案。在这一实验过程中，学生非但澄清了伏安法测电阻的原理和关健，就连混联电路及开关控制等复杂电路组装、分析也得到了有效训练。

在做有关电路分析计算过程中，达到了触类旁通的效果，平时的许多疑难竟也迎刃而解。

三、改进科学实验，培养创新思维

培养学生的科学素质的重要途径是让学生通过自己的设计去完成一个探究的活动，在探究过程中通过不断地遇到问题，通过思考解决问题来提高学生解决问题的能力，并体会坚持不懈的科学精神。

例如在探究“声具有能量，声能灭火”时，我做了一个实验：在一个两端都开口的饮料罐的一端蒙上橡皮膜，用小锤击，放在鼓前的烛焰跳动。课后我布置了一个作业：“敲锤灭火”，要求同学们改进实验器材，敲锤能使烛焰熄灭，以便我们对声波传递能量有更好的理解和更深的印象。开始，学生束手无策，来找我研究方法。我让他们吹蜡烛，一次张大嘴吹，一次收起嘴吹，看哪一次烛焰会灭，结果是收起嘴吹一下子就灭了。我又简单介绍了“伯努利原理”。给了这一启示，让他们几人一小组，合作完成实验设计。几番努力，他们试过几种材料，最后选定椰汁易拉罐，将罐底剪去，并留下顶部和拉环口，在底部蒙上橡皮膜，用橡皮筋扎紧，将拉环口对准烛焰，用小锤敲橡皮膜，烛焰熄灭。实验宣告成功。我本以为就此结束了，但几天后一个学生来找我，说要是将拉环口大部分用透明胶封住，成功率更高。学生是多么富有创造力！在这一次活动中，学生都增强了团结协作的精神，锻炼了持之以恒的毅力，认识到掌握

更多的科学规律才是实现创造发明的基础。

又如在做平面境成像实验中，先让学生思考：为什么用玻璃板代替平面境？巧妙之处在哪里？书本上是用棋子作为物体成像的，实际操作下来，同学们都觉得像不大看得清。我因势利导问：怎样改进实验，使效果更明显？学生会根据日常经验想到：在玻璃上贴一层颜色深一些的膜，将棋子换成蜡烛。学生在教师的引导下，充分发挥了自己的创新能力。

课文中的某些演示实验设计欠佳，我们可以指导学生探讨教材上实验设计的优点、缺点，并鼓励学生对这些现成的实验设计和传统观点进行大胆的质疑，进行原型微化或变型微化的创新，培养学生的探索精神和创新意识。例如物质导电性测试系列实验，课本示范实验的仪器大，用药量多，教师上课携带沉重不便。我们把硝酸钾、酒精等药品都放在九孔井穴板内，用生日卡片里的音乐一集成块做成微型物质导电性测试器测试，能导电则灯亮好看，音乐声美，趣味性强，效果好。我们又把玻璃导管做成直角形，一端长2厘米，另一端10多厘米，把硝酸钾放在角里，10秒钟内就可用自制的微型物质导电性测试器测出导电情况（如用海波只4秒钟即可）。这样创新后，又可把课本演示实验改为学生随堂实验，使课本知识顺利地植入学生的记忆中。

学生通过亲身实验，探究尝试，发现问题，解决问题，学会科学

的思维方法，进而提高了探究和创新能力。托尔斯泰曾经指出：“如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他一生将永远是摹仿和抄袭。”学生的创新思维素质要靠教师在实验教学中有意识地进行训练。即便是有一点缺憾的创造，也要比无缺点的摹仿和抄袭更有价值。

四、渗透思想方法，提升科学素养

探究活动的收获绝不仅仅是知识层面的，只要学生真正投入探究活动，那么他们不仅获取知识、发展能力，而且会内在地产生对事物的态度与情感，这种态度、情感和知识一起成为学生认知结构的一部分，这是探究活动所固有的教育价值，它是学生形成正确的人生观、价值观和世界观的重要途径。例如学习七年级关于分子运动论的初步知识，表面看起来没有显性的情感教育因素，但可以根据分子扩散运动的特点，在让学生观察固体、液体、气体的扩散现象的过程中，向学生揭示世界是物质的，物质是不断运动变化的辩证唯物主义观点，以初步培养学生辩证唯物主义的世界观。 在探究活动的全过程中，我们要十分注意引导学生去理解科学方法，体验科学精神，捕捉内心的感受，这样学生才能获得多维的收获。例如探究“食盐在水中溶解快慢的影响因素”，教师可以指导学生设计三个探究流程，首先是“检验食盐溶解的快慢是否跟搅拌有关？”再是“检验食盐溶解的快慢是否跟温度有关？”最后是“检验食盐溶解的快慢是否与颗粒大小有关？”这样的实验探究就渗透

了“控制变量法”的科学思想方法教育。 五、满足学生需求，延伸课外探究

学生在日常生活和实验探究过程中会有很多不同的问题，也有很多新想法，但是在课堂上无法一一解决。由于课时限制、课程标准或教学设备的限制，有很多学生感兴趣的知识超出初中课标要求的知识，我们老师都无法满足学生的需求；部分学生对科学现象、规律有着很大的兴趣，在一般的课堂教学中无法得到一一满足。因此把探究性实验延伸到课外，引导学生进行课外探究，将有利于满足不同学生的要求，开拓各个层次学生的实践技能。

内容安排可结合实验册中的小制作（如发电机、电动机）、小实验（如水瓶琴奏乐），结合我们生活中的物理活动（如测量自己登楼功率、测量学校到自己家庭的距离、测量家庭用电器的电功率）、教材中的“想想做做”（如判断未知磁铁的极性；测量电池组电压；导体电阻与长度的关系等）、各种练习册中出现的探究题（如找一根铁丝让它温度升高、内能增大，看谁的办法多），教师不定期提供探究索材和趣味科学资料引导学生进行探究活动。根据不同学生的实际，让学生进行课外探究活动的同时，写出探究报告。例如开展“紫甘蓝指示剂和试纸制作及变色范围测定方法的探究”课题研究活动，不仅加强了科学与生活的联系，而且使学生学会了从生活中发现探究课题的方法。另外，在实验过程中各种仪器如ph计、密度计、旋转蒸发恒温仪等精密仪器的使用，摩尔浓度、标准溶液

配制和标定方法的引入，也在一定程度上拓展了学生的知识视野，提高了学生的知识层次，为学生的后续发展奠定了基础。对学有余力的学生还可以在研究“二力平衡条件”实验后增加研究作用力与反作用力的实验，只需要在原有的实验器材上添加两个弹簧测力计即可。实验的目的是为了区分二力平衡和作用力与反作用力的相同点和不同点，为进一步学习有关力的知识打下基础。

学生通过亲身经历和体验科学探究活动，不仅可以获得科学知识与技能，更重要的是提高学习科学的兴趣，学会科学探究的方法，理解科学的本质，培养科学精神，形成科学态度和价值观，从而提高科学素养，使科学课程目标真正落到实处。因此，如何进一步丰富实验途径，提高科学实验的实效性，培养学生的探究能力，提升学生的科学素养，还有待于我们在实践中深入摸索。 [参考文献]

1.毕华林《科学新课程理念与实施》[m]（山东教育出版社 2004） 2.袁典清《如何提高科学探究的有效性》[j]（《中小学实验与装备》2008.5）

3.吴登平《如何提高学生科学探究学习中体验的有效性》[j]（《黑龙江教育学院学报》2011.4）