浅谈科学探究课堂教学设计

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浅谈“科学探究”课堂教学设计内容摘要：“科学探究”课堂教学模式的着眼点是强化知识的形成过程，强调学生对科学探究的过程的体验。本文从《科学课程标准》出发，围绕科学探究活动的基木过程、探究课堂教学的设计原则、以及如何激励学生进行探究都作了初浅的探讨。并结合课堂教学的实际，对“欧姆定律”这堂课的教学提出了口己的教学设想。旨在促进学生休验科学探究过程，培养学生创新能力和实践能力。发展学生的个性特长，全面提高学生的科学素养。关键词：科学探究问题情境假设创新原型全日制义务教育《科学（7-9年级）课程标准》（实验稿）前言中明确指出:学生必须体验科学探究的过程，学会一定的科学思维方法，以解决口身学习、生活、工作和社会决策中遇到的问题，为学生的终身发展奠定基础，为社会的可持续发展提供支撑。科学探究活动是培养学生科学观念与能力的最关键的途径，也是培养学生创新精神与实践能力最有效的手段。对科学探究的具体设计力求突岀科学素养,体现学生的主体作用，符合学生的心理特点，从学生身边熟悉的事物出发，为学生所喜爱，并让学生参与科学探索活动的开发。同时以自然科学的知识为载休，以创新精神和实践能力为重点，以提高学生的科学素质为n标。其屮特别强调了强化知识的形成过程和应用过程，强调体验、认识和运用，科学研究的过程和方法，最终达到全面提高素质、发展个性形成特长之目的。“科学探究”课堂教学模式的着眼点止是强化知识的形成过程，强调学生对科学探究的过程的休验。一、科学探究教学模式的基本过程根据认知心理学和创造心理学的理论，无论是知识体系的构建，还是问题的实验探究，都耍重视学生的内心体验与主动参与，通过创设与教材内容相关的问题情境，利用各种条件，把学生带入情境，让他们在情境中实地捕捉各种信息,产生各种疑问，分析信息并引岀各种设想，引导他们在亲身体验中探求新知，开发潜能。 科学探究的课堂教学模式的基本过程方框图为:例如：“欧姆定律”的教学，可采取如下步骤展开：1、提出问题：①电流是怎样形成的？②电荷为什么会作定向移动而形成电流？③什么是电阻？④导体中的电流与这段导体两端的电压、电阻存在怎样的关系？2、作出假设既然电压是使电荷作定向移动形成电流的原因，而电阻乂是导体对电流的一种阻碍作用，那么电流究竟与电压、电阻有怎样的一种关系呢？根据学生的H常生活概念，如照明电路屮不同灯泡的发光情况及两节手电和三节手电小灯泡的发光程度作原型启发学生，让学生猜想，最后教师归纳出：导体中的电流是否与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比呢？3、设计实验教师提供实验器材，让学生设计一个电路，通过实验数据的测定，来验证自己的猜测是否正确。学生经过教师的启发、诱导后认为只需测出导体屮的电流（I）、这段导体两端的电压（U）和这段导体的电阻（R）（实验提供），然后分析数据便可得岀三者的定量关系。从而顺利成章地设计岀如下屯路： 4、收集证据如何根据电路来进行定量实验？即怎样去获得有力的数据来验证假设呢? 尽管只需测出I、U、R（实验提供已知电阻值），但学生不知如何设计实验步骤。这时教师要将物理学研究中控制变量的研究方法告诉学生，经过教师的指导，学生即可设计岀表I、表II的数据测量表：表I表IIR=5Qu（v）2461(A)0.40.81.2U=6VR(Q)510151(A)1.20.60.4在教师的指导卜，通过学生的实验获得表中的数据。5、分析证据根据实验测得的数据，指导学生分别对表I、II小的数据进行分析，不难得出：当R—定吋，IsU；当U一定吋，I8丄，即欧姆定律。R6、检验评价由实验数据的分析推理，最后归纳得出的结论，验证了假设的正确性，如果说数据有误差，且误差较大，导致数据分析得出的结论与假设有距离，教师要帮助学生分析原因，查找数据错误所在。或检查假设是否科学合理，从而修正假设，使学生养成严肃、认真、求实的科学态度。同时对学生实验的过程给予合理的表扬与鼓励，促使学生继续努力。7、交流合作如果此实验是学生分组实验，而不是师生协作完成的演示实验，那么教师对不同组别的学生得到的数据及实验结果，让他们在实验结束时进行汇报交流,谈谈体会及实验感触。在实验过程中，除教师指导外，也可以让他们互帮互助，发挥集体的力量，培养学生集体协作精神。当然，科学探究过程并不是都包含以上这七个要素，某些探究过程只包含其中的儿个要素，而口也不一定按上面呈现的顺序进行。二、探究式教学的设计原则探究是学生基于求知的需要，在教师的引导下运用口己的思维和行动亲门获得知识的一种创造性活动。学生对问题的探究常常表现为对新奇自然现象的观察，积极参与对抽象问题的动作表征，由此而导致对已知信息的超越，从而解决 未知问题，获得新知。探究式课堂教学首先要求教师营造一个生动活泼的教学氛围，促使学生形成探求新知的心理愿望和需求。这就耍求教师在备课吋首先耍为学生创设与教材内容相关的问题情境，精心设计科学概念和规律的形成过程和应用过程，形成“参与——休验——内化——外延”的课堂教学模式。因此，教师在设计问题情境时必须遵循如下原则：1、科学性原则问题情境必须是隐含现代科学基础知识和基木技能的智力活动原型，即外化了的智力活动的实践模式，或“物质化”了的操作活动程序。问题情境的确立过程实质上是把科学概念、规律外化为物质的、外显的、展开的活动模式的过程。因此,要求教师在创设问题情境时必须严格遵循原型的科学性、规范性和完备性。如“欧姆定律”的教学中，问题创设中“这段”两字充分体现了电流、电压、电阻这三个物理量的“同一性”，严格遵循了欧姆定律成立的内在前提条件。因此实验设计上，I、U和R必须针对同一导体。2、循序渐进性原则教师在确立问题情境或智力活动原型时要严格按照科学知识内在的逻辑体系和学生认识能力发展的顺序进行设计，做到教学要有系统性，问题由浅入深，由易到难地展开，使学生掌握系统的科学文化知识，能力得到充分的发展。上例中，确立T与U、R关系”这个问题情境是建立在学生掌握了电流、电压、电阻的概念及电路有关知识的基础上的，而且学生对电流、电压的测定的操作技能已经形成。同时学生由教师的指导到自己的亲身参与、体验，从而内化为自己的知识体系，符合学生的认知心理特点。3、启发性原则教学中，问题的提出要能启迪智慧、发人深思，能调动学生的主动性和积极性，引导学生通过独立思考，融会贯通地掌握知识、发展能力。这就要求教师吃透学科课程标准和教材，掌握知识结构，了解新旧知识的内在联系和学生的实际水平。同时教师的引导要起到“点”和“拨”的作用，启发学生思维，使课堂出现令人兴奋、紧张、生动有趣的局面。 “欧姆定律”的教学至始至终是在教师的指导下进行，发挥教师的主导作用和学生的主体地位，使探究活动顺利有序地开展。4、思想性原则教师在设计问题情境吋也要考虑到学生从问题的解决中体验到科学探究的过程，体验到科学家在科学探究中付出的艰辛劳动，从而培养学生崇尚科学、热爱科学的积极情感；同时渗透唯物主义和辩证法教育，养成实事求是、严肃认真的科学态度以及顽强拼搏的集体主义协作精神。在探究I与U、R关系的教学活动中，从提出假设——实验设计——数据测定——分析推理——得出结论验证假设，学生参与、体验了整个探究过程，提高了学生的实验操作技能，培养了学生分析问题、解决问题的能力。让学生体验到科学探究的成功感，强化了学生勇于探索的意识。三、课堂教学中的激励机制学生积极主动地探究活动的激发，一方面有赖于教师问题设计是否生动、有趣，问题能否通过努力得到完善解决而带来的心理动力，从而继续探索新问题。另一方面还有赖于学生在探究过程中教师的评价艺术和激励机制。一个成功的教师总能够充分把握住学生的积极心态，利用各种教学手段，运筹帷幄，使学生始终不渝地保持高昂的学习情调，从而收到良好的教学效果。那么如何激发学生的探究积极性呢？1、实施启发式教学，调动学生学习积极性成就动机理论认为：成就动机是在人的成就需要的基础上产生的，它是激励个休去做自己认为重要的或有价值的工作，并努力达到完善地步的一种内部推动力量。这就要求教师在创设问题情境时提出的问题要有一定的难度，使学生感到既熟悉又不能单纯利用已有的知识和习惯的方法去解决。这时就激起学生思维的积极性和求知的欲望，使学生进入“心求通而未通，口欲言而未能”的境界，从而造成悬念，启发学生思考，让学生思索回味，探索回答。电流、电压、电阻本是学生熟悉的三个概念，然而它们之间的关系学生并不知晓。通过教师创设的问题情境，激起了学生进一步探求的强烈欲望，从而达到了教师设置问题预期的目的。 2、问题难易适中，恰当控制动机水平心理学耶克斯和多德森的研究表明：学习动机强度的最隹水平不是固定不变的，而是根据任务性质的不同而不同的。学习任务比较简单时，学习动机强度才能达到最隹水平。一般來说，学习动机有一个最隹水平，即动机适中时，学习的效率最高。一旦学习任务过难，会使学生体验不到成功的喜悦而丧失学习动机。因此，问题的提出要考虑学生的认知水平及认识发展规律，科学地合理地设置问题，营造轻松愉快的学习环境，充分挖掘学生的潜能。3、充分利用反馈信息，有效使用激励机制学习结果的反馈，就是将学生的学习结果信息及时地提供给学生，让学生及吋了解自己解决问题的结果。经验表明：学生了解学习结果比不了解学习结果的学习积极性高，并且进步快。这是因为知道口己的学习结果，一方面能看到口己的进步，享受到成功的喜悦，求知欲得到满足，从而学习态度和手段得到强化,激起进一步探求的愿望；另一方面又能看到自己的缺点和不足，激起克服缺点和不足的信心与决心，并较快地得到改正和弥补。设计实验，验证假设，对丁初中生来说，无疑是比较困难的事。这就要求教师通过点拨、启发学生：实验设计必定是围绕要测定的物理量而设定的。如要验证I与U成正比，与R成反比，必定要测定I和U,R是由定值电阻代替的，因而必需表、表；要控制电压，必定要有滑动变阻器，如此等等。这样通过教师的点拨、引导和启发，一般来说学生都可以设计出合理的实验來，即使学生还不能设计出合理的实验，教师也要采取鼓励、点拨等手段，激发学生继续努力的勇气和信心。教师正确的评价，恰当地运用表扬、奖励与点拨艺术，是激发学生学习动机的重要手段z—,有效地运用激励机制，会收到理想的教育效果。4、合理设置课堂教学结构，妥善组织学习竞争多伊奇等人提出了成就结构理论概念，指出在I才I体中由于目标的奖励方式 不同，导致团体中个体Z间达到目标的过程采用的和互作用方式也不同。合理的学习竞争，学生的成就动机强烈，学习兴趣和克服困难的毅力增强，学习效率会大大提高。教师在组织课堂教学时，要面向全体，动员全体学生个个参与，努力使学生都能参与到探究活动中来，尽量避免只为少数优生提供角逐的机会，从而失去大部分学生。5、正确指导探究结果，促使学生继续努力韦纳指出，多数情况下，人们只把成功与失败结果归结为个人的能力、自己所做岀的努力程度、工作任务的难度及运气四个因素。归因理论认为：个人对其成功与失败原因的归纳分析广泛地影响着后來行动的动机。因此教师要化更多的时间来了解学生对探究活动成功和失败的看法，并依据归因理论对学生的学习动机给予积极的影响。在探究活动中一个重要的手段就是在课堂教学中，教师除传授探究的知识和技能外，还应帮助学生认真分析导致失败的主客观因素，树立恰当的努力可以导致成功的信念。参考文献：(1)科学(7-9年级)课程标准(实验稿).中华人民共和国教育部制订.北京师范人学出版社，常汝吉，2001.⑵高觉敷.西方近代心理学史[M].北京：人民教育出版社，2001(3)钟祖荣、刘维良.教育理论[M].北京：高等教育出版社,2000.9