实施实验探究教学 提高科学探究能力

培养学生的科学探究能力是生物课程标准的课程目标之一 [1]。“生物课程中的科学探究能力是指学生积极主动地获取生物科学知识,领悟科学研究方法和进行各种活动的能力”[2]。这些能力的形成不能以学习间接知识的方式来实现,只有通过对某种活动的直接体验,才能培养相当的能力。因而科学探究能力的形成与发展,必须通过完成科学探究活动。一般说来,科学探究的基本过程有六个要素:提出科学问题;进行猜想和假设;制定计划、设计实验;观察与实验、获取事实与证据;检验与评价;表达与交流。实验探究教学的过程就是进行科学探究活动的基本过程,利于培养学生的科学探究能力。

一、实施实验探究教学提高了学生搜收集信息和发现问题的能力

心理学的研究发现,学生客观上存在着一种认识上的满足,正是这种需求推动学生去学习和探究。实验探究教学的“情境创设”,就是提供一种特殊的情境,让学生对生物知识产生好奇心和探究兴趣,并通过观察、调查、阅读等收集信息、发现问题,学会提出问题的途径和方法,理解提出问题对科学探究的含义,增强学生收集信息和发现问题的能力。

二、实施实验探究教学提高了学生进行假设的能力

假设是指针对提出的问题,依据已有的科学知识、经验通过思考对问题答案及情况状态的一种猜测。它既是对提出问题的一种推理、分析,也是进行实验设计的重要依据。实验设计中的预期就是根据假设和原理对发现问题的判断,如果预期在结果中出现,则假设成立,如果预期在结果中没有出现,假设被否定。这时就要寻找原因,修改设计方案,或重新进行实验操作,以获得科学结论。因而通过实验探究教学,不仅能提高学生进行假设能力,而且能让学生进一步理解假设在科学探究中的重要作用,为以后探究能力的培养奠定基础。

三、实施实验探究教学提高了学生的实验能力

实验能力主要包括:理解实验目的和实验原理,会选择适当的实验材料和正确使用仪器和试剂,能规律地进行操作,会根据实验结果写出相应的结论,会写简单的实验报告,初步学会实验方法解决一些问题。培养学生的实验能力是中学生物教学大纲明确提出的。由于实验设计是实验能力的重要内容,也是最高层次,因而通过实验探究教学,培养学生实验设计能力,能够提高学生的实验能力。因为学生自己进行实验设计,是学生实验能动性的突出表现。学生在设计实验方案过程中,要综合运用所学的知识和技能,要考虑实验方案的科学性、可行性等原则,最终完成一个合格的实验方案。有创造的学生还可能设计出新颖、独特的方案。实验方案是否可行,还要通过具体的实验操作。在这个过程中,既体现了学生运用知识的能力,同时也使他们理解了实验对科学探究的作用,进而提高和发展他们的实验能力。

四、实施实验探究教学培养了学生的分析归纳能力

实施实验探究教学能充分发挥学生主动性,因为在探究活动过程中学生可能设计多种对照实验,就必须通过分析、归纳,寻求只有一个变量的方案,并从多个方案中加以综合,最终得出最佳方案。小组实验后,可能会得出不同的结果,当小组提出各自结论,学生经分析归纳后,一些占优势的论点将被小组采纳,并成为一种意见,再经过小组综合分析,学会从多种结论中进行取舍,并且归纳升华成正确结论和意见,从而有效地培养了学生的分析归纳能力。

五、实施实验探究教学培养了学生的交流和表达能力

交流和表达是指能用语言文字、图表、模型等方式表述探究的过程和结果,并聆听和尊重他人提出的不同观点和评议。因为实验探究教学中的探究问题具有开放性的特点,再加上学生独特的思考方法,探究水平高低不一样,得出的结果是各种各样的。因此教师必须引导学生主动参与探究过程和结果的交流与表达,认识交流与表达对科学探究的含义,理解科学探究的基本过程,进一步培养科学探究能力。

六、实施实验探究教学能提高学生的学习成绩

通过实施实验探究教学,促进了学生的生物学学习兴趣、态度等非智力因素的发展。而非智力因素在学习中的作用是非常明显的,它具有动力、定向、引导、控制和强化等一系列相互联系的作用,其中尤以动力作用为主[3]。发挥非智力因素在学习中的动力作用,能促使不同智力水平的各类学生发挥其不同的智力水平,从而提高学习成绩。随着生物学学习兴趣的提高、态度的转变,会推动学生在生物学中的探究活动,促进学生的探究能力、创新能力和成绩的提高。不过认知结构理论认为,个体的知识结构就是个体学习所需要的动力,个体认知结构的重组与更新,就是个体学习能力的不断提高,由于个体的认知结构是有层次的,不同个体认知结构的层次水平也是有差异的,因而能力的发展也是有差异的,也就可以理解为什么差等生成绩提高显著,而探究能力提高不显著。

认知理论认为,认知发展受三个过程影响:同化、顺应和平衡。皮亚杰认为:智力在把某些新的因素纳入到先前的图式之中时,又不断地改变着这些后来形成的图式,以便调整他们,使之适应新的情况。但反过来讲,事物从来不是在自身的基础上认识的,因为这种适应活动只有依靠与同化过程相反的过程才能实现。因此,在认识中仅有同化作用,学生的认知结构就不会有质的发展,图式的质变或更新则依赖于主体与客体交流时的所谓的“顺应”来完成。顺应指主体改造已有的图式以适应新的环境。当个体遇到新的刺激,总是试图用原有的图式去同化,若获得成功,便得到暂时的平衡;如果原有图式无法同化环境刺激,个体就会作出顺应,引起认知图式重新建构。正是由于同化和顺应的平衡过程,个体才有可能以一种有组织的方式,把接受的信息联系起来,从而使认知得到发展。实施实验探究教学,通过“情境创设”提出新的问题,刺激学生原有的认知结构,引起原有认知结构不平衡,使学生对生物学信息进行同化和顺应。通过“提出假设、设计实验、分析归纳、迁移拓展”等环节,促进了对生物学信息的同化和顺应的过程,促进认知结构达到平衡。因而学生能联系新旧知识有机地组合、构建,形成新的认知结构。因此,实施实验探究教学促进了学生形成新的生物学认知结构,良好的认知结构又参与新的生物学探究活动,从而促进了学生生物学成绩的提高。总之,实施实验探究教学,既促进了学生生物学探究能力的培养,又提高了学生的生物学成绩。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中生物课程标准.北京:人民教育出版社,2003.

[2]冯英群.生物分组实验与学生科学探究能力的养成.太原教育学院学报,2002(6).

[3]叶佩珉主编.生物学习论.南宁:广西教育出版社,2001.

作者单位:

1.山西运城盐化中学

2.山西忻州师范学院五寨分院