初中新课程理科教学中的科学探究

初中新课程理科教学中的科学探究·黄恕伯在义务教育的理科课程中，有一项共同的内容，这就是“科学探究”。

初中阶段理科四学科（物理、化学、生物、初中科学）的课程标准，无一例外地都把科学探究跟科学内容相并列，并且作为课程内容的首个主题，足见科学探究在课程标准中的重要地位。

修订后的课程标准（ 2011 年版），虽然在知识内容方面因减轻学生课业负担而略微降低了一些要求，但在科学探究方面却得到进一步的强调。

如何具体落实课程标准关于科学探究的要求，这是初中理科教学中共同面对的重要课题。

一、初中理科课程标准关于科学探究能力的结构科学探究教学把发展学生的能力作为重要目的，物理、化学、生物、初中科学四门课程，都在课程标准中对科学探究能力提出了具体要求。

生物课程标准称之为科学探究能力，物理、化学、初中科学课程标准称之为科学探究要素，其本质是一致的，所陈述的都是科学探究的能力结构。

这四门课程的科学探究能力结构如下表。

从上表中可以看出，尽管不同学科关于科学探究能力结构的陈述有些细微差别，但总体上是一致的，都包含着提出问题、猜想、制订计划、收集证据、形成结论、表达交流等有关能力，四学科具有共同的科学探究能力结构。

各学科都围绕着该共同结构来实施科学探究教学过程，这对学生形成科学探究能力具有重要意义，这也是课程标准课程和教学大纲课程显著不同的地方。

二、科学探究教学的实施1 ．务必拓宽科学探究教学目标的视野学生进行科学探究的目的，绝不仅仅是为了获得一个科学探究的结论。

但现实教学中，不少教师使用《科学探究手册》、《科学探究学案》等教学资料，过分地对学生的科学探究进行“指导”，这些以教师视角编写的《手册》或《学案》，让学生依既定步骤“按方抓药”，阻碍了学生科学探究能力的发展。

学生的科学探究跟科学工作者的不同在于，学生的科学探究是把提高科学素养作为重要目的，而不单单是追求得到一个探究的知识结论。

《物理课程标准（ 2011 年版）》指出：“在科学探究中，教师不仅应关注让学生通过探究发现某些规律，而且应注重在探究过程中发展学生的探究能力，提高探索兴趣，增进对探究本质的理解，培养科学态度和科学精神。

”这里所说的“发现某些规律”和“增进对探究本质的理解”，指的是科学探究的知识目标，前者是科学内容的知识目标，后者是科学探究的知识目标；这里所说的“发展学生的能力”，指的是科学探究的过程与方法目标，通过探究行为的积累过程发展学生的探究能力；这里所说的“提高探索兴趣”、“培养科学态度和科学精神”，指的就是情感·态度·价值观目标。

很清楚，科学探究具有三维课程目标。

对于初中阶段的理科教学来说，知识的缺漏随时可以补足；但兴趣的缺乏、能力的缺失、态度和习惯的错误，不是短时间能改善的，它很可能影响整个中学阶段，甚至于一辈子。

科学探究是初中理科教学的重要组成部分，因此，科学探究教学，应在学习兴趣、基本能力、思维习惯、科学态度和精神等方面为提高学生的素质发挥重要作用。

2. 以《课程标准》为根据，落实学生的探究行为学生科学探究能力的提高来自于他们科学探究行为的积累，科学探究教学的设计，很大程度上是对学生科学探究的行为进行设计。

而理科各学科课程标准（ 2011 年版）则为科学探究行为的设计提供了具体根据。

义务教育物理、化学、生物和初中科学的《课程标准》，都对科学探究的基本能力提出了具体要求，而且都是采用表格的方式。

这些表格的左列均为科学探究能力结构的一级主题，而右列的二级主题，则是关于各种探究能力的具体要求：物理、生物《课程标准》把该二级主题称为科学探究能力的“基本要求”，化学、初中科学《课程标准》则称之为科学探究能力“目标”。

这些“基本要求”或“目标”所罗列的，实际上就是学生在科学探究中的行为。

它不仅为科学探究教学中学生行为的设计提供了根据，也为该设计展示了一系列的可操作思路。

举例来说：物理教材“串、并联电路中各点的电流之间有什么关系”的科学探究实验，需要让学生先对串、并联电路各点的电流关系做出猜想，再根据猜想来设计实验。

教学中怎样让学生经历猜想的过程？这就需要对学生的猜想行为进行教学设计。

理科四学科的课程标准对猜想提出了明确的要求，列表如下：四个学科的课程标准对猜想的要求是一致的，都要求学生根据一定的理由对问题的可能答案提出设想，其理由就是学生已有的知识和经验。

因此，要让学生对串、并联电路各点的电流关系做出猜想，就需要让学生获得与此相关的知识和经验。

以下设计的一个学生探索活动，就是为猜想提供经验：“公园的某一地块有两个游览点（用亭子表示），其游览的入口和出口都已确定，请按以下要求设计该地块的行走道路： (1) 游客由入口到出口，先后经过两个游览点； (2) 游客由入口到出口，只经过其中任意一个游览点。

”本活动中，先后经过两个游览点的道路设计，为串联电路积累了经验；只经过其中任意一个游览点的道路设计，为并联电路积累了经验。

“如果在入口处和两个游览点各装一道门，这三道门每天通过的人数有什么关系？”学生对这一问题的思考，为串、并联电路各点的电流关系的猜想提供了根据。

本例表明，怎样把课程标准中科学探究能力的基本要求转化为课堂上学生的行为，这是实施科学探究教学的一种思路。

3 ．处理好课堂中科学探究教学中的两个矛盾在课堂内实施科学探究教学时，常常会遇到两个矛盾：一是课堂时间少和探究过程多的矛盾，不少老师觉得科学探究时课堂上的时间不够用；另一个是“学生自主”和“教师指导”的矛盾，教师指导太多学生就失去自主，教师指导太少学生又无法完成。

解决这两个矛盾的办法就是侧重部分环节。

即，对科学探究的各种能力的训练不必面面俱到，而是只侧重一、两个环节。

属于本课侧重的能力目标，应该充分发挥学生的自主性，让学生独立完成；不属于本课侧重的过程，教师可以大胆指导。

一个课题究竟需要强化哪一个能力，应该根据探究课题的特征进行合理规划。

看起来一节课似乎只突出了某一两个能力，而实际上不同的课题分别突出了不同的能力，学生所得到的是深入和全面的发展。

这也是课内科学探究与课外科学探究不同的地方。

4 ．课程标准（ 2011 年版）关于科学探究的修订根据义务教育课程标准（试验稿）实施以来的情况，课程标准（ 2011 年版）对科学探究内容进行了一定的修订。

以物理学科为例，新的课程标准除了在“教学建议”中强化了对科学探究的指导之外，还侧重修改了以下两处：（ 1 ）在新的背景下改写科学探究实例《物理课程标准（试验稿）》有两个科学探究案例，一个是课堂中的科学探究，另一个是课外的科学探究。

根据当时的背景，教师对科学探究比较陌生，案例的主要功能是对科学探究的几个要素进行解读。

然而，十多年来，科学探究要素的知识已得到普及，用于解读要素的案例已经过时了，在新的背景下，广大教师迫切需要的是如何处理科学探究中的一些矛盾。

为此，《物理课程标准（ 2011 年版）》，重新撰写了两个课堂教学中科学探究实例，并且在每个实例后面都增加了一断“评析”，用实例来消除当前教师对科学探究教学的某些困惑。

因此，教师仔细阅读这些实例、斟酌后面的“评析”，对优化科学探究教学是很起作用的。

（ 2 ）通过规定的学生实验项目明确和强化对科学探究的要求物理、化学学科的课程标准（ 2012 年版），都对学生实验的具体项目做出了明确的规定，物理列出了 20 个学生实验项目，化学列出了 8 个。

这些学生实验项目的规定，强化了学生在实验中的自主地位，也促进了科学探究教学。

以《物理课程标准（ 2012 年版》为例， 20 个学生实验项目中，探究性实验有 9 个，占全部学生实验的 45 ％。

而在教学大纲物理课程中，所规定的 17 个学生实验，探究性实验只有一个半，仅占 9% 都不到。

这体现了课程标准（ 2012 年版）对科学探究教学的重视。

三、关于科学探究能力的考查1. 对科学探究考查的一些基本认识对科学探究的考查，包括考查学生对科学探究的理解和考查学生的科学探究能力。

通常侧重的是考查学生的科学探究能力。

考查学生的科学探究能力可以采取很多方式。

首先，由于科学探究是一个过程，采用过程性评价的方式就能展示学生的科学探究能力，例如，让学生经历一个科学探究的过程，观察学生在这个过程中的表现，可以对他的探究能力做出评价。

这种评价能体现学生个体差异的特点，虽然比较费时。

当前应用比较多的是通过纸笔测验来考查学生的科学探究能力。

值得注意的是，平时所说的“科学探究题”，指的是试题的内容，而不是形式，有的试卷专门设立一个“科学探究题”跟选择题、计算题并列，这不是恰当的做法。

因为科学探究问题不是一种题型，选择、填空、简答、计算等各种题型都可以考查科学探究的内容。

科学探究的过程离不开科学知识，对科学探究的考查，实际上是和对科学知识的考查联系在一起的。

因此，在进行试卷规划时，科学探究是和科学内容是两个相并列的维度，而不应该把科学探究作为科学内容的一个分支。

2 ．现实中纸笔测验考查科学探究能力存在的问题现实中，纸笔测验对科学探究能力考查的最大问题，就是试题本身的有效性。

例如以下考查“猜想”和“设计实验”能力的物理试题：“太阳光斜射在一水平放置的平面镜上，其反射光在墙上形成了一个光斑。

随着太阳光射向镜面的角度发生变化，墙上光斑的位置也随之改变，由此，你对平面镜反射时反射光方向跟入射光方向之间的关系有什么猜想？请设计一个实验来验证你的猜想，说出你的实验方案。

”本题能考查学生猜想和设计实验的能力吗？不能。

因为光反射时反射角等于入射角，这是学生已学过的知识，是已被确认的规律，学生对这个问题的回答，不存在对结果进行假定和解释的过程，学生没有发生猜想行为。

同样，本题也无法考查学生设计实验的能力，因为探究光的反射规律实验是学生经历过的、熟悉的，学生只要凭回忆来回答问题，而不需要具有设计的能力。

因此，以学生经历过的探究性实验来考查学生时，如果学生只需通过回忆就能获得试题的正确答案，这是无法考查学生的探究能力的。

这种无效考查方式在现实中并不少见。

3. 纸笔测验考查科学探究能力的思路要使纸笔测验能考查学生的科学探究能力，就应该使学生在答题时具有科学探究的行为，试题答案并不是通过回忆就能直接提取的。

试题解答过程就是科学探究过程，学生对答案的获取，完全是当场探究的结果。

《基础教育课程》杂志对 2011 年各地中考试题进行了“红、黑榜”式点评，其中最佳物理试题中就有考查科学探究能力的。

例如以下南京市 2011 年中考物理试卷第 29 题：“在综合实践活动中，某兴趣小组的同学利用纸锥和小金属球来研究“ 空气阻力和速度的关系” ．取三个相同的纸锥，每个纸锥的质量为 m ，并编号为甲、乙、丙，其中在乙纸锥内固定质量为 3 m 的小金属球，在丙纸锥内固定质量为 8 m 的小金属球。