科学课程基于学生探究能力培养的实验改进
浙江省余姚市世南中学 蒋俊明
内容提要：科学是一门以实验为基础的科学，它紧密联系实际，注重实验，有利于培养学生的探索精神和探究能力。但探究能力的培养又必须对实验教学模式和方法进行改进。实验模式上要改演示实验为学生探究实验；改学生实验为课堂分组实验；改记忆概念为拓展课外实验。实验方法上要变演示为操作；变传授为探究；变记忆为动手。
关键词： 科学 探究 实验 改进
科学新课程理念重视学生探究能力的培养，《科学课程标准》将“科学探究的基本过程和方法”列为科学课程设计思路的六大内容之一，课程内容的组织突出“整合”与“探究”两个特点。这是因为科学是一门以实验为基础的学科，它紧密联系实际、注重实验，有利于培养学生的探索精神和探究能力。但如何充分发挥实验教学的优势和功能，来推动学生探究能力的形成和发展呢？多年的科学教学实践告诉我们，必须对我们习以为常的实验教学模式和方法进行改进。
一、改演示实验为学生探究实验
1．两种实验方式的比较
科学课本中的大部分实验是教师的演示实验。为了完成事先安排好的教学任务，赶教学进度，教师往往自己做演示实验，讲解原理，而学生通常只有听的份，没有动手的份。由此导致学生动手操作机会显著减少，动手能力普遍不高。为了让学生有更多的机会动手操作，就要求我们必须对通常意义上的演示实验进行必要的改进。具体地说，就是把一些演示实验改为学生动手实验。对那些操作上不过于繁琐，装置上不过于复杂，安全性比较大的实验，只要条件允许，均可改为学生动手实验，并且是把演示实验设计成探究实验，应用“引导——探究”教学模式，优化课堂教学。在教学过程中，利用实验探究的方法，我发现学生在课堂上的表现比以前积极了，通过自主设计实验，对知识的掌握更加准确、深刻。从中深刻感觉到实验探究教学的巨大优势。
2．实施的方法和内容
以平面镜成像教学实验为例。在组织学生做探究实验前，要求每组中有一位同学从家里带来一面镜子。学生因老师让带镜子到课堂而感到好奇与兴奋，课堂上就忍不住拿出各式各样的镜子，正面照照，侧面照照，想得出成像问题的结论来。结果当然是无法得出正确的结论。到底是什么原因呢？当老师分发给每个小组一块正方形的玻璃板、固定玻璃板的塑料架、蜡烛等材料时，大多数同学会迫不及待地点燃蜡烛，在玻璃板前照照，再在镜子前照照，通过比较，就明白了为什么要用玻璃板代替平面镜。通过学生自主设计实验，发现问题，产生疑惑，动手实验，观察现象，测量数据，对比分析，找到像的具体位置。并通过多媒体模拟实验来验证学生实验结果的正确性。实验结束后再由学生自己总结出平面镜成像的原理，培养他们归纳概括的能力和语言表达能力。通过学生亲自动手实验得出的结论，远比教师课堂演示的更加直观、真实、生动、有效。
二、改学生实验为课堂分组实验
1．课堂分组实验的特点
“学生实验”也叫实验课，它的的特点是：在教师的安排下，用整节课的时间进行实验，但实验往往是书本预先设计好的，以测量性、验证性和应用性为主，带有强烈的训练目的。“学生实验”的弊病是，学生多处于被动的地位，按部就班，多是把书中的答案写在实验手册上，很少体验过“发现”的喜悦，这就阻滞了学生创造才能的培养。而课堂分组实验的目的是以知识获取和实验能力培养为双重目标。在学科思想的指导下，将两者有机地融为一体。从注重结果变为关注过程，从重视知识传授变为重视科学方法、学习能力的培养。它有以下几个优点：(1)零距离观察，有利于增强学生对实验现象的感受；(2)变展示为操作，有利于培养学生的实验能力；(3)变传授为探究，有利于培养学生求取知识的能力。
2．实施的方法与内容
讨论主题——收集资料——实验设计——实验过程——实验结果的研究和讨论——自我评价，这是分组实验的基本步骤。以“二氧化碳的性质”教学实验为例：(1)通过预习了解二氧化碳在空气中占一定比例的重要性；(2)通过小组课堂实验知道二氧化碳是无色、透明气体，比空气重，微溶于水，不能供给呼吸，能与水反应，能使澄清石灰水变浑浊等性质；(3)能用探究得出的性质解释日常生活中遇到的现象。课后继续探究：①二氧化碳与空气的密度比较；②二氧化碳能否供给呼吸；③网上收集二氧化碳的其它性质；④蛋壳中碳酸钙含量的测定。最后自我评价，评价标准主要以全程评价、主动评价为特色，鼓励学生主动参与、加强合作交流。对学科知识认识、掌握、运用的同时，加强对信息的收集能力和对自然、社会环境的观察、体验和实践。特别是对学习能力、实验能力、探究能力给予足够的关注和评价，促进学生能力的发展。
三、改进实验应注意的几个问题
1．把握探究实验的效果和价值
本次课程改革以科学探究为突破口，倡导以科学探究为主的多样化的学习活动。但我们不可能也没有必要将所有的内容都设计成探究性的。将验证性实验改为探究性实验，必须考虑以下条件：(1)教材内容难易适中；(2)学生对进行探究性实验已有准备；(3)在探究性学习中不仅仅是依靠本门学科就能解答的问题，因此对教师在知识方面的要求是多学科的。这些条件需要教师分析和挖掘教材知识的价值，选择具有核心地位和基础地位的、规律性的内容让学生探究。所以需要老师提高自己，更新自已的知识结构，提高自己的组织能力。
2．帮助学生建立探究的条件
在探究实验中培养学生的探究能力，教师应对学生进行一些科学探究方法的指导，如有意识地向学生渗透探究学习的方法，落实5要素：①提出问题；②收集证据；③形成解释；④评价结果；⑤交流发表等。在课堂上多采用启发探究的模式，培养学生的探究兴趣，结合具体的教学实验，给学生作分析示范，组织课外兴趣小组，模拟科学家进行实验探究的的情景，对学生进行科学研究方法的训练等，使学生在实验过程中避免失误，提高学习效率。
3．教师应当做探究“向导”
在学生探究阶段，教师要融入学生的探究活动中，要巡视各个小组的表现情况，及时给予必要的帮助和辅导，利于为后面的整合、今后的教学安排提供具体的学习情景。实施探究性实验教学，需要花费大量的时间、精力和财力。需要我们转变应试教学观念，以“培养学生终身教育”为目标，做一个探究路上的向导者。