如何在科学实验教学中实施探究性学习

新课程积极倡导探究教学，科学是以实验为基础的自然科学。如果把整个科学比作一座摩天大楼，那么科学实验就是通向这座摩天大楼的第一步。无论是引导学生探索科学规律，还是学习科学概念，都离不开科学实验。正因为如此，科学教育应该以探究的理念为指导，让科学实验，尤其是学生的自主探究实验融入到整个科学教学中，发挥不可替代的作用。本文从探究学习的方法入手，着重阐述了新课程理念下实验教学的一些新思路。希望能与同行交流，得到大家的指导，从而促进科学实验教学的实施。

一，探究性实验的设计原则

1.探究设计原则

探究式设计原则是指所设计的实验中蕴含的科学规律往往隐藏在更深的层次，需要学生去挖掘；实验的条件和结果往往有很大的距离，需要学生去跨越；解决问题的方法和途径往往不明确，需要学生试错，提出假设并验证。比如教育版六年级上册的杠杆实验，如果学生只停留在知道如何省力的层面，通过改变杠杆一端重物的重量，多次测量，就很容易掌握杠杆确实省力。那么就没有办法从费力的杠杆开始，平衡杠杆。老师一定要引导学生深入到关键点与受力点的距离，支点与受力点的距离，从而进一步揭开杠杆的所有秘密。

2.有趣的设计原则

趣味性设计原则是指探究性实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水平，实验设计要生动有趣，使学生在进行实验探究时自始至终保持较高的兴趣。比如在磁铁的教学中，将磁铁的南北极贴上可爱的卡通图片，用“找朋友”、“摔跤比赛”等游戏进行教学，让学生在玩和玩的过程中探索磁铁的本质和磁铁南北极的奥秘。

3.理论联系实际的设计原则

理论联系实际的设计原则是，探究性科学实验的设计不仅包括观察和测量的过程，还需要建立科学模型，用根据科学模型得出的表达式解释实验的现象和结果，培养学生运用理论解决实际问题的能力。比如电路连接实验，学生设计自己喜欢的房间，把电路设计好，模拟房间里需要的电器、照明、线路的组装。通过这种方式，学生将理论与实践相结合，学以致用，然后评估和指导自己和合作伙伴的设计。

4.简单设计原则

简单设计原则是指实验的设计尽量少用仪器，所用仪器尽量简单，设计方案尽量贴近日常生活实际，小学实验原则尽量科学。

二，探究式实验教学的过程

1，问题的原因

探究始于问题，发现并提出问题是学习的开始。问题情境的设置是促使学生原有知识与已掌握的新知识发生激烈冲突，激化学生意识中的矛盾。教师在教学中要善于创设问题情境，让学生在阅读、观察、调查中对自然现象、生命现象或实验现象产生好奇心，发现或提出一些具有探究价值的问题。在获取知识的过程中，学生可以体验。基于这个想法，比如关于探索“拱的力量”的实验，我是这样做的:在关于拱能承受多少垫圈的实验中，学生观察到垫圈数量增加，拱桥发生变化，拱桥中心慢慢塌陷，拱脚逐渐向两边移动。这时候老师趁机引导:那么大家看到这个现象的时候，你有什么问题可以要求解决呢？

2.大胆的猜测和假设

猜想与假设是指学生利用已有的科学实验和实践经验，猜测问题可能的答案，并试图提出自己的观点和想法。这一环节有利于调动学生参与学习的积极性和主动性，有利于促进学生思维能力和创造力的发展。在教学中，根据具体内容，可以采取多种方式鼓励每个学生大胆说出自己的想法。

在上面提到的教学例子中，在老师的引导下，学生们会提出各种各样的问题:拱桥能承受多个物体吗？有哪些因素与负重多少有关？等提问。

老师:学生提的问题都很好。今天我们就来研究一下什么因素与拱桥承重多少有关。这时候老师给学生自主权，让他们大胆猜测和假设。

学生1:我承受多少重量可能跟纸的厚度有关。我想用两张不同厚度的纸做实验。

学生2:承重多少可能和拱桥的弯曲程度有关。大拱门承载重物，小拱门承载轻物。

学生3:承重多少重物可能和足弓有关。

学生4:...

3.实验方案设计

根据探究的目的和条件，设计出清晰具体的操作步骤，以达到预期的目的。学生自行设计实验方案的成败取决于学生是否具备基本的科学方法。在教学中，教师应根据探索问题的难易程度，在设计实验方案时给予学生必要的方法指导，并注意实验设计的层次性和典型性，使学生逐步掌握协调问题、分析问题和控制变量的意识。

以“拱门的力量”为例，在学生思维的不断碰撞中，对设计和想法进行辩论，学生们渴望开始实验设计。

老师:学生提出的猜想是否正确，需要通过实验来验证。请分组讨论实验方案的设计。

通过讨论和交流，各组确定了不同的实验方案:厚纸实验组、不同尺寸的足弓、足弓设计实验组。

4.实验运行证明

通过实验获取事实和证据；正确操作，保证实验顺利进行；科学地记录实验现象和数据。

在“拱门的力量”教学案例中，各组按照上述方案进行实验操作，观察、测量、收集数据，填入设计好的数据表中。

5.得出结论

引导学生对实验进行解释，并通过理性分析形成结论，是实验的目标。在教学中要注意引导学生学会以报告的形式逐步总结实验，包括:实验的目的、方法、步骤、注意事项、结果、分析和讨论。学生能够通过比较、分类、归纳、概括，对事实和证据进行简单的加工、整理、归纳、分析，得出正确的结论。

在“拱门的力量”教学案例中，各组通过对自己记录的数据进行对比处理和观察分析，得出自己的结论，并向全体师生汇报。在此基础上，师生通过总结* * *，可以得出拱桥承受哪些因素的结论。

得到拱桥承重重物的规律后，要求学生通过与组内外同学的交流合作，写出一份简单的探究报告。

第三，优化探究性实验教学手段

1，最优化问题的艺术性

学生探究实验学习的积极性和主动性往往来自于一个对学习者来说充满问题和疑问的情境。优化提问的艺术性，就是在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不和谐”，注重提问技巧，创设问题情境，让学生明确探究目标，为思考指明方向。同时产生强烈的探索欲望，给思考以动力。

比如我在《检测电路》的教学过程中设计了以下几个问题:

先在课桌上放一套正常的简单电路，学生在台上操作，让小灯泡亮起来。然后老师会通过暗箱操作让小灯泡不亮，适时提问:你会是“啄木鸟”医生，诊断的原因在哪里？

对于问题情境中隐含的“问题”，教师不能简单地直接给出，而要让学生在学习实践活动中自己去发现和提问。学生自己发现问题更贴近自己的思维实际，更能引发自己的探究。

2.引导学生自主探究。

探究性实验教学不仅是探究性实验学习的重要内容，也是促进学生自主学习的有效途径。在实验教学过程中，应允许学生自主探索。教师要有意识地给学生创设一些问题，能引起学生的兴趣和好奇心。学生要对需要解决的问题进行观察和思考，运用所掌握的科学知识和实验方法、手段加以解决，并在解决问题的过程中进一步提出新的问题。教师要根据问题的要求和相关条件创设相关的实验情景，有意识地引导学生确定解决问题的实验程序，最终得出准确合理的结论，实现我们的教学目标。

例如，探索导体和绝缘体的教学过程:

老师创造了一个动画场景，一只老鼠咬断了一根电线，问了一个问题:灯泡灭了吗？我们做什么呢可以用什么代替？

动画伙伴搬了很多素材来帮忙，提问:这么多素材我们用哪个？同学们纷纷谈论，各抒己见。怎样才能证明他们的观点是正确的呢？

学生开始自主设计实验方案，找到与自己相符的实验方案，并渴望通过动手操作来验证。

这种设计比单纯介绍理论更容易被学生接受。关键是让学生亲身参与探索实践活动，并获得对新知识的积极情感体验，进一步培养学生的动手能力、分析判断和演示能力。

3、加强合作交流，共同探索。

合作交流是指在学生自主探究的基础上，学生以小组或班级为单位，充分展示自己的思维方法和过程，揭示知识的内在规律和解决问题的方法和途径，在合作交流中学会互助，实现互补学习，增强合作意识，提高合作能力，共享探究学习的成果。

比如学习完“简单机械”这一章后，学生对隐藏在自行车中的机械知识非常感兴趣，课堂上的学生自发组成“自行车中的秘密”研究小组。这项研究需要进行原理分析、实验、测量、总结和交流等。，和小组里的同学要齐心协力，发挥各自的长处，互相配合。其中一位同学是小组长，全面负责研究小组的活动，包括实验地点、活动的确定、时间部署、分工等全方位的工作，是小组活动的总指挥。此外，还有一名副组长、两名操作员和一名记录员。首先确定本次研究要达到的目标，然后制定方案、研究方法和具体实施步骤。团队成员通过查阅资料、学习咨询、实验分析得出结论，并在交流会上进行论证和讨论。一位课题组记录员深有感触地说:“在活动中，我学会了如何利用互联网查阅资料，从组长那里学会了对问题做出正确的判断和决策，从操作者那里提高了自己的动手能力。实际的调研过程让我积极配合其他团队成员，形成了默契，沟通过程锻炼了我的表达能力。通过交流和讨论，我学会了和别人分享成果，学会了欣赏和发现别人的优点，学会了理解和包容。”

第四，实验教学中探究性学习应注意的问题。

1，注重演示实验教学，加强能力培养。

在科学实验教学中，教师要抓住教材中学生感到抽象、混乱、难以解决的地方，并结合教学实践，研究解决办法，努力开发一些直观的演示。比如，学生可以接受用图片和文字来解释火山喷发，但往往不能深刻理解喷发的原因。如果在教学中加入相当多的模拟实验，不仅可以培养学生对科学的兴趣，还可以开阔学生的视野。

2.重视学生参与演示实验。

演示实验是教师利用课堂时间为学生演示，引导学生边操作边观察、思考、分析实验的科学实验教学方法。在传统的课堂教学中，演示实验通常由老师演示，学生观看，但很多实验学生根本看不清楚，尤其是后面的学生。不同程度地制约和阻碍学生智力和潜能的发展，直接影响学生实验心理素质的提高。因此，在演示实验中，要积极引导学生观察、猜测、分析、总结，甚至积极参与实验操作，让学生充分理解实验内容，多次重复，加深印象，巩固记忆。比如在“地震”的教学中，我把原来的课堂演示实验改成了做实验和说实验，每两个学生发一套实验器材(小棍子和毛巾)。实验中，要求学生先观察毛巾褶皱的变化，然后感受木棒折断时震动引起的手部感觉。以直观材料为素材，培养学生的感知和观察能力，引导学生仔细、准确地观察，进而引导学生讨论和学习。可见，学生在教师的指导下参与演示实验，不仅有机会展示学生的实验技能，而且可以得到科学方法的训练和能力的培养，加深对科学概念和规律的理解和掌握，同时可以欣赏科学思想，培养科学态度和方法。

3.注意验证性实验和探究性实验的转化。

小学科学课堂实验可分为验证性实验和探索性实验。验证性实验验证知识的正确性，巩固和深化对基本规律和原理的理解。而学生在学习科学方法和态度上得不到锻炼，不利于培养学生积极探索科学规律的能力。探究性实验在培养学生的思维能力、创造力、自学能力、观察实验能力和解决实际问题的能力方面具有独特的作用。因此，两者之间适当的交流和转化，可以更有效地加深学生的思考和操作。

总之，探究式实验教学符合学生的认知特点，尊重学生学习的认知规律。学生对客观现实的认识来源于对外部世界的尝试探索，用自己的学习方法探索新知识是他们最好的途径。教师要因势利导，这样更符合学生的认知特点和规律。探究式实验教学符合中学生的心理特点。中学生对周围的事物充满好奇，有强烈的求知欲。他们有创造和探索的能力。探究性实验教学本身可以满足学生的心理需求，激发他们的兴趣、动机和求知欲。探究性实验教学有利于培养学生的创新意识和实践能力。探究式实验教学倡导学生自由探索和创造，为学生提供更多的活动和表现发展的机会，鼓励学生自由奔放和新奇的想象力，充分挖掘学生的创造潜能。探究实验教学的绩效促进学生主体性的发展。只有在努力探索新知识和解决问题的过程中，学生学习的自主性、主动性和创造性才能得到充分发挥，主体性才能得到充分发展。