初中科学学科探究性实验教学初探
(一)国内外相关研究
由于各国的学制政策差异较大,国内外科学学科的实验教学发展情况也各有不同。国外特别是一些发达国家科学学科方面的实验教学情况与中国有很大差别。早在二百多年前,就有人提出了实验教学是帮助学生理解世界的桥梁。同在18世纪,法国教育家卢梭也提出了探究教学的思想。19世纪德国著名的民主主义教育家第斯多惠提出了用探究式教学来促进儿童积极思考的启发式教学方法,主张学生能够自主探求、考虑、判断与发现。卢梭和第斯多惠等人所提出的探究教学思想为后来的探究实验教学思想的形成和发展奠定了基础。19世纪末 英国教育家、化学家阿姆斯特朗在《科学方法的教学》中对在科学教学中引入“探究发现”的思想进行了研究,提倡将科学实验与主动探究有机结合起来,认为“只有通过观察、实验来探究自然事物的运动规律,才能从本质上对科学有个理解”,并在此基础之上提出了“实验室教学法”。探究实验教学发展至20世纪初,美国教育家杜威提出“从做中学”继而衍生出“五步教学法”,即“创设疑难情境——确定疑难所在——提出解决问题的种种假设——推断哪个假设能解决这个困难——验证这个假设”。杜威提出的教学思想为探究教学理论的提出奠定了基础。1958年,施瓦布在《作为探究的科学教学》这一报告中提倡通过“探究”的方式学习科学知识并把实验室当成探究的场所。对于探究过程,施瓦布提出了五个阶段:明确问题——收集适合问题解决的资料——提出假设——验证假说——导出结论。施瓦布构建的探究教学理论包括教学内容与教学方法,推动了科学探究教学的发展。同为探究教学理论代表人物之一的美国的教育心理学家加涅,从心理学原理出发为探究教学理论进行了论证。20世纪80年代以后,探究教学成为了世界各国基础课程改革的一个主要方向。例如,美国国家研究理事会1996年推出的《美国国家科学教育标准》中认为学习科学的中心环节就是探究;日本在1998年出台的《新学习指导要领》中强调要通过探究活动来培养学生的科学探究能力。
国内有关实验探究教学的研究最早起始于20世纪90年代,发展于2001年新课程实施以后。2001 年我国教育部颁布的《全日制义务教育科学(7 ~ 9 年级)课程标准(实验稿)》也强调突出科学探究,体现科学本质,注重学生发展,使学习方式与教学行为由原来偏重教师传授转变为立足学生的发展,着重于学生的主体性学习的重要性。据不完全统计1995年至2017年,中国期刊网全部期刊约有四百多篇有关实验探究教学的文章,其中核心期刊共有40篇。根据对大部分文章的研究主题进行统计发现,国内有关实验探究教学的文章研究主题之间存在较大差异。其中有部分是在教学一线的中学教师结合自已的教学实践和一些教学理论对在教学过程中发现的问题进行反思,通过自己的反思和感悟对中学科学探究实验教学提出相应的改革建议或者提出一些比较好的教学案例设计。但绝大多数的研究没有进行系统的整合,也没有能指导教师在教学时将实际与理论进行有机整合的有效且成熟教学理论体系,实际课堂教学内容也依旧是为了迎合应试教育,教师仅教授学生应考时会面临的卷面上的科学实验探究知识。这些文章中的研究内容大致可以分为三个层面:学科发展(信息技术环境下初中物理实验探究教学模式研究,王润兰,2007),能力培养(对初中科学实验探究教学的一点思考.黄庆云,2009),理论探寻(试论化学实验探究教学的几个理论问题,郑长龙,1995) [9]。我国探究实验教学发展将近30年以来,也开展了一些能体现探究实验教学基本思想、以实验为基础的探究教学活动,如引导探索法、实验——观察——讨论教学法等。
(二)关于探究式教学的内涵及特点的研究
关于“探究教学”这一概念的渊源可以追溯至古希腊哲学家苏格拉底的“问答式教学法”与法国启蒙思想家、教育家卢梭的“自然教育理论”。探究教学最初由杜威正式提出,他提出的“实用主义教育理论”也为探究教学理论的形成打下了初步的基础。探究教学是教师根据学生特点设计的,让学生在教师的启发诱导下自主进行一种类似科学探究的模拟科学研究活动,不仅可以培养学生的探究兴趣和解决问题能力,也能让学生在活动过程中理解科学探究的本质和掌握科学探究的基本方法。
在科学探究实验教学中,教师应充分考虑所要学习的科学探究实验的内容和学生已掌握的实验方法技能,有目的地创设问题情景提供探究思路,引导学生自主去发现问题并利用实验去研究科学问题,在实践中学习科学知识,把实验的主动权交给学生。通过科学探究性实验教学,学生在经历“提出问题'、“建立猜想与假设'、“设计实验”、“进行实验并收集数据”、“分析与论证rsquo;rsquo;、“交流与合作”、“评价”各个科学探究环节过程中,也可以自主地解决一些科学教材上没有提供现成答案的问题。探究性实验不同于传统的验证性实验,它是指实验者根据一定的实验目的,借助科学探究的方式,应用已有的知识理论、技能方法,利用控制变量等基本科学探究原则,自主探索、设计、实验、分析,根据实验现象或实验数据推测得出研究对象的特征等未知属性的一种认知活动。
李瑞认为探究式教学有以下三方面的特点:学习的环境宽松、民主;课堂学习以自主探究为主;课堂上信息交流以多向交流为主。所以,探究教学是以学生为整个教学过程的主体,在教师的引导下,自发主动的根据所提出的问题思考并制定一系列实验探究方案、确定探究方式,用自己的方式检验自身的设想,教师在整个过程只作为激励者与指导者,负责营造良好的问题环境,调动学生的积极性。
(三)关于初中科学学科探究实验教学所存在问题的研究
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