時間：2023-06-16 16:05:03
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇科學探究的一般過程，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
認識的過程一般都遵循著“實踐－認識－再實踐－再認識……”的總規律，但科學探究作為一種特殊性的認識，其認識過程模式一般為：
科學認識論強調，真正的學習已不僅僅是指知識本身，而且還包括獲得知識的過程和方法。知識的再生過程應當以適當的形式重演知識的生成過程；學生所認識的知識，雖然相對于人類而言是已知的，但對學生而言卻是未知的。因此學生要想認識知識，也必須按照認識的一般過程來進行探索。
二、高中化學探究教學的基本模式
探究教學的教學模式多種多樣，但是實質和特征都基本相同，只是在形式上略有差異。在高中化學的探究教學中應該根據教學目標、教學內容、學生的認知基礎等因素的不同進行選擇。一般來說主要包括“實驗探究”和“問題探究”兩種基本模式。
(一)實驗探究模式
“實驗探究模式”是指學生在教師的引發下，運用已有的知識和技能，充當新知識的探索者和發現者的角色，根據自己設計方案，通過實驗探索進行積極主動的分析和思考，去探求未知和解決問題的一種教學模式。其一般流程為：
其主要步驟包含：①在教師指導下進行有針對性的實驗，并對結果進行分析；②提出問題或問題的關鍵所在，從而明確問題；③根據自身已有的認知經驗提出解答問題的猜測和假設；④搜集資料或收集必要的材料設計實驗，驗證假設；⑤作出判斷，形成結論，并進行合理的評價并與他人交流。
案例1：褪色原因的探究
實驗情景：在NaOH溶液加幾滴酚酞溶液，溶液變紅，再加幾滴新制氯水，變無色。
提出問題：為什么試管中的酚酞最終變為無色?
提出假設：①NaOH與氯水中HCl、HCIO發生中和反應，使C(OH-)減小，酚酞褪色。
②氯水中HCIO氧化酚酞使其結構破壞而褪色。
實驗探究：①在含酚酞的NaOH溶液申，滴入HCl溶液至溶液褪色，返滴NaOH溶液，又呈紅色。
②在含酚酞的NaOH溶液中，滴入氯水至溶液褪色，再滴NaOH溶液，溶液不變紅色。
交流評價：學生在討論、交流基礎上獲得共識。
得出結論：新制氯水使NaOH的酚酞溶液褪色，是由于HCIO的氧化漂白作用。
(二)問題探究模式
“問題探究模式”是指以學生為主體，以學生主動探索問題的實踐活動為策略，使學生在學習中理解并初步嘗試科學研究的基本過程。此模式教學貫徹“問題解決”這一中心，其根本目的是為了能達到學生知識的主動構建。其一般流程為：
其主要步驟包含：①教師設計適當的問題情景，使學生發生認知沖突；②運用猜想與假設，與認知結構中的前概念建立聯系；③在對各種假設整理歸納的基礎上，鼓勵學生設計出合理的探究方案；④通過實驗探究或邏輯推理，驗證假設，尋求認知沖突的解決；⑤引導學生以科學概念代替錯誤概念，達到認知重組。
案例2：苯的結構的探究
提出問題：苯分子具有怎樣的結構?
討論交流：學生討論交流，對給予的大量信息做初步的分類與思維加工。
形成假設：假設一：若苯分子為鏈狀結構。(試根據苯的分子式寫出二種可能
的結構)
假設二：若苯分子為環狀的結構。(試畫出可能的結構)
設計方案：①能否使溴水褪色?
②能否使酸性高錳鉀溶液褪色?
史實情景：介紹化學史實。
討論交流：學生討論并預測結論。
結論階段：確切地表示苯分子的結構。
三、高中化學探究教學的基本程序
1．創設問題、引發探究。學生的學習過程就是一個不斷發現問題、分析問題、解決問題和再去認識更高層次問題的過程。問題對于學習過程來說，有著至關重要的引導作用。以問題為中心，圍繞科學的并能激發學生思維的問題展開教學，也是探究教學的重要特征。創設探究情境就是創設一種提出問題、探索問題的教學情境。
2．活動探究、探索問題。明確問題之后，教師要組織學生圍繞問題進行活動探究，該過程是整個探究教學的關鍵環節，它一般包括猜想假設、制定計劃、收集證據、解釋結論、評價交流幾個基本要素。探究活動中可以突出其中的一個或幾個要素，各個要素的順序也可以因探究的內容不同作適當調整。
3．評價教學、完善探究。教學評價是教學各環節中必不可少的一環，一般包括學生自我評價與教師評價。學生自我評價就是學生對探究學習過程和結果的反思與評價、表達與交流的過程。評價的內容主要涉及學生的探究活動準備情況、對探究內容的興趣度、探究過程中的參與度、探究活動中合作交流情況、對探究活動結果的正確性及滿意度等。教師評價是教師對學生探究學習進行評價，可以采用書面測試、活動表現評價等方式。
四、高中化學探究教學中的兩個關鍵：假設與驗證
探究教學的過程一般包括“提出問題－查詢資料－建立假設－實驗驗證－形成結論－評價交流”等幾個基本環節。化學是以實驗為基礎的學科，其探究活動的核心應該是“建立假設”與“實驗驗證”兩個環節。
(一)建立假設
“假設”是指學生根據已有的學習經驗，對需要探究的問題猜想出來的一種或多種可能的答案或結論，它是科學探究的重要特征之一。教師要對學生提出的假設不要做太多的評價，但是要引導他們對種種假設進行整理歸納，教師對學生因知識上的欠缺而產生離題的假設要給予必要的啟發，為學生提出恰當的假設鋪路搭橋。一般可以運用歸納法、演繹法、分類法、類比法等方法引導學生提出假設，現以歸納法為例予以說明。
案例3：鹽類水解的探究
實驗情景：醋酸鈉、氯化銨、氯化鈉三種鹽的水溶液分別滴加酚酞和石蕊試劑。
明確問題：醋酸鈉、氯化銨、氯化鈉三種鹽的水溶液酸堿性為什么不同?
分析討論：醋酸根與水電離的氫離子結合生成弱電解質醋酸，所以溶液顯堿性。
歸納假設：某鹽離子能與水電離出的氫離子結合生成弱電解質，則溶液顯弱堿性；某鹽離子能與水電離出的氫氧根離子結合生成弱電解質，則溶液顯弱酸性。
實驗驗證：通過實驗驗證假說的正確性，明確適用范圍并形成理論體系。
交流運用：應用于解決實際問題。
(二)實驗驗證
任何假設與猜想都必須通過實驗進行驗證，在這個過程中要把假設變成可行的、具體的實驗方案。學生要選擇實驗的用品和設計實驗的步驟，對學生而言這一步難度較大，教師不僅要給予學生知識上的鋪墊，還要給學生探究方法上的指導。學生自行設計實驗方案后，首先要討論其安全性；可行性、簡約性。對有些不能解決的問題教師要及時給予點撥，激活學生思路的中斷點，引導學生克服思維定勢，尋找解決問題的方法。在點撥學生時，不宜多講更不能代勞，只要把關鍵的問題點到即可。
案例4：苯酚與鈉的實驗探究
設計方案1：直接加熱苯酚，使其熔化，然后再加入鈉進行反應。
學生評價：苯酚有毒、易氧化，苯酚在加熱時顏色會發生變化，而影響實驗效果。
設計方案2：用乙醇把苯酚溶解，形成苯酚溶液，然后再加入鈉進行反應。
學生評價：苯酚和乙醇都與鈉反應都產生氣體，氣泡不能證明是苯酚與鈉反應。
一、假設和作出假設
假設：在一定的經驗材料的基礎上，以一定的科學知識（即科學原理）為依據，對自然界或生物學實驗中的可以觀察到的現象提出一種尚待通過科學實驗檢驗的推測或猜想.
作出假設：是科學探究的技能之一，假設的提出，首先，要有實驗和觀察的依據；其次，需要嚴謹的推理和大膽的想象；再者，需要通過觀察和實驗進一步驗證和完善.
二、作出假設的一般步驟
圖1為作出假設的一般步驟，包括三個階段.
三、基于作出假設的一般步驟組織教學的有效性
1.利于作出假設的程序性知識升華為技能
作出假設的一般步驟如果僅被當作一種知識被學生了解、熟記，是違背基礎教育課改目標的.因此，利用作出假設的一般步驟來組織教學，最終的目標是讓作出假設的理論知識轉化成技能.所謂技能,是由于反復練習而近于自動化的動作或心智活動；這就需要教師對教材內容進行精心的設計和合理的安排，做到循序漸進、反復練習、不斷強化、熟能生巧.普通高中課程標準教科書中，有很多內容適于作為對學生進行作出假設技能訓練的素材，教師應統整課程資源，充分挖掘，合理利用，以實施作出假設技能主題系列訓練，進而達到強化和鞏固學生作出假設的技能.
（1）引導學生踐行“分析實驗或觀察結果，為假設提供客觀依據”的思維探究過程
針對需要解決的問題，教師創設問題情境，引導學生深入理解問題情境，明確問題情境的實質內涵，為假設提供觀察和實驗依據，即客觀事實.
如：“通過促胰液素的發現過程”一節課的教學設計，首先，
教師引導學生分析沃泰默的三個實驗，明確問題情境的實質內涵：
①稀鹽酸上段小腸腸腔分泌胰液
②稀鹽酸狗的血液中不分泌胰液
③稀鹽酸切斷該段小腸的神經分泌胰液
（1）對比①和②判斷胰腺分泌胰液需要刺激小腸還是血液？ （刺激小腸）
（2）對比①和③判斷小腸神經的有無是否影響胰液的分泌？（不影響）
總結客觀事實：胰腺分泌胰液需要刺激小腸，且小腸神經的有無不影響胰液的分泌.
（3）啟發學生提取和激活已有的知識經驗表象，根據科學原理，進行“嚴謹推理和大膽想象”，體驗“提出假設的具體內容”的思維過程假設的提出需要嚴謹的推理和大膽的想象；想象以表象的內容為素材，對表象進行加工和改造，進而創造出新的形象，整個過程涉及概念、判斷和推理等邏輯思維形式和形象思維、直覺思維等非邏輯思維，是培養學生創造性思維的良好平臺.
如何提取存儲在大腦中已有的知識經驗表象，需要教師的啟發誘導.教師可通過系列相關問題引導學生提取如下已有知識，進行嚴謹的推理和想象：
已有知識：① 稀鹽酸可模擬胃酸作用；②生命有機體中起傳遞作用的包括遍布全身的神經系統和血液循環系統，其中，神經系統傳遞的是興奮，血液循環系統運送的是化學物質； 胰腺分泌胰液需要刺激小腸，并且小腸神經的有無不影響胰液的分泌.
嚴謹的推理得出新判斷：胰腺分泌胰液不是神經調節而是化學調節.
教師進一步引導學生運用推理的結果和已用的知識進行大膽的想象：胰腺分泌胰液不是神經反射而是化學調節，而化學調節是通過化學物質實現的――在鹽酸的作用下，小腸黏膜可能產生了一種化學物質，這種物質進入血液后，隨血流到達胰腺，引起胰液分泌.
（3）指導學生以假設具體內容為原理設計新實驗，體驗“預測新的實驗，驗證和完善假設”的探究過程
假設是一種或然性的推理，并不具有邏輯的必然性，一個假設是否正確不僅要能解釋已有的現象，還要能夠預測新的實驗.
教師進一步引導：運用假設設計新實驗，預期假設的正確性.
引導學生設計新實驗方案：研磨被鹽酸處理過的狗的小腸粘膜，制成提取液，將提取液注入到同一條狗的靜脈中，以排除神經的干擾.
如果假設是正確的，預期的實驗結果是？（胰腺分泌胰液）.實驗結果顯示胰腺分泌了胰液.
新實驗預期與新實驗結果相吻合，證明了假設的正確性.
2.利于對學生進行思維方法的訓練
關鍵詞：生物實驗；開放性探究；實驗教學
生物開放性探究實驗應具有的特征：(1)自主性。開放性探究實驗需要學生自己設計并完成實驗，就要求學生熟悉教材內容，并能運用實驗設計的原則方法和原理設計出合理的實驗方案。并會觀察實驗現象、分析實驗原理、解釋實驗原理、得出實驗結果。這樣，才能夠最大限度地激發學生學習的興趣和創造的潛能，也能充分體現學生學習的自主性，符合現代主體性教育理論的要求；(2)探究性。開放性探究實驗不同于驗證性實驗，這使得實驗中出現什么現象，學生不能直接從課本中找到答案，只能通過細心的觀察和思考得出。正因為其步驟、過程的多樣性，結論的非唯一性，對于開拓學生視野，養成求異思維品質，提高創新意識和實踐能力是十分有效的；(3)開放性和靈活性。開放性探究實驗對于所探究的問題，可以提出不同的假設；可以有不同的探究方法；可以有不同的材料用具；實驗設計、操作的獨立性，只要能夠解決問題就行。開放性探究實驗的意義在于：有利于培養學生的創新思維和創新能力。開放性探究實驗注重探究式學習，這有利于學生體驗科學探究的一般方法，養成科學探究的態度，學習科學探究的方法。
生物開放性探究實驗教學的難點
(1)實驗設計難。由于學生以前沒有這樣的經驗，同時受學生年齡的限制，他們的思維往往有較大的局限性。因而，學生難以完成一個比較完整合理的實驗設計方案。
(2)實驗完成難。由于以往認識的偏差和條件的限制，對學生動手能力的培養不夠，而且學生對實驗儀器的認識和控制能力較差，因此，學生獨立完成實驗較難。
(3)實驗分析難。限于學生的思維能力，學生獨自分析實驗結果、探索和思維獲取結論。學生獨自分析實驗結果、得出正確結論比較困難。特別是對實驗中某些條件的忽視或控制不好而造成的實驗結果的偏差，難以得出合理的解釋。
然而對于我校這樣一些硬件設施較差的學校來說，可以采用簡便的方法和現成的材料進行開放性探究實驗，甚至可以根據自己學校的實際情況，結合課程教學，取消或增加一些開放性探究實驗，針對生物開放性探究實驗，學生有選擇實驗器材的余地，設計的實驗方案和操作過程也多種多樣性，這大大拓展了學生思維的空間，從而使學生的創新思維和創新能力不斷提高；同時開放性探究實驗也需要教師積極參與，這促進了相互交流，加深了師生友誼，達到教學相長從而有的放矢地開展素質教育。
生物開放性探究實驗課的教學環節。科學探究通常包括通過實驗來探究、通過調查來探究等不同形式。生物學實驗教學在生物學教學中有著十分重要的地位，教師應積極提供機會，讓學生親自嘗試和實驗進行探究，并將其內容要求盡可能多地滲透到各主題內容的教學活動中去。以探究為本的生物學實驗教學與一般意義上的探究是有區別的，也與科學家從事的科學探究有著明顯的不同。中學生物學開放性探究實驗是基于中學生物學實驗前提下的，由教師給予學生指導的科學探究活動。在科學上，實驗的結果、結論或許早就有了，但為什么還要組織學生去探究呢?因為要教會學生科學探究的一般方法，考察學生在實驗過程中的操作表現，思維表現，學習能力表現等。開放性探究實驗一般以小組合作開展，提倡“以問題為中心，自主探索，小組交流，重在發展”，它要求學生既要對所研究的課題開展學習活動，同時又要對實驗過程開展學習活動。
生物開放性探究實驗課的教學過程結構歸納為以下六個環節。
(1)背景下提出問題(2)假設(3)設計實驗(包括實驗A、B、C)(4)實施實驗(包括實驗A、B、C)(5)結論(6)表達交流。
以上六個環節可以解釋如下：
(1)教師提供背景材料或學生從日常生活、生產實踐或學習中發現與生物學相關的問題，并以書面或口頭表述這些問題。描述已知科學知識與所發現問題的沖突所在。
(2)應用已掌握的知識，引導學生對問題的答案提出可能的設想，估計假設的可檢驗性。
(3)制定探究計劃，提出實驗步驟，列出所需要的實驗材料與用具，選擇控制變量，設計對照實
[1] [2]
驗。
()實施計劃，觀察實驗現象，收集實驗數據，評價這些實驗現象和數據的可靠性。
()描述實驗現象，處理實驗數據，得出合乎實驗的解釋，形成結論。
()撰寫實驗報告，口頭或書面表達交流探究實驗過程、結果和結論。顯然，開展開放性探究實驗從整體上應體現上述六個環節。
開放性探究實驗應注意的問題：、要重視實驗的探究過程。教材或教師提供給學生的實驗，是想讓他們去領悟科學的思想、體驗科學家研究自然界所用的科學方法。因此開放性探究實驗中探究活動的教學過程具有創新教育意義，十分重要。在教學中要花大力氣組織好在生物探究實驗中學生的分工合作、交流討論、分析總結。注意課堂內外實驗的結合。教材安排的實驗，通常要求在課內完成。但往往時間不夠，要在課外時間才能完成，需要課前收集材料、處理材料；有的探究活動需要組織學生外出參觀、訪問、調查等。所有這些教師都要在學期教學計劃中早有安排，真正做到開放性。、要重視總結報告的撰寫和交流。培養學生通過文字描述、數字表格、示意圖、曲線等多種方式完成實驗報告，通過攝影、攝像，使報告更生動形象。組織各種形式的交流活動，培養他們的合作學習的精神和語言表達能力，讓他們體會到不同的實驗方法，會有不同的實驗結果，這也屬于開放性的一個方面。學生的很多感受和體會也得到了交流，同時有利于學生形成正確的情感態度價值觀。、尊重、鼓勵學生。在開放性探究實驗中，學生會有各種想法，會提出種種問題，會得到各種不同的結論、甚至會是錯誤的結論。無論如何，教師都要應該尊重學生，愛護學生，善于發現他們的優點。當學生在實驗中遇到困難，有消極、畏難的情緒時，教師應及時找學生談心，鼓勵他們不畏艱難。
通過生物開放性探究實驗教學，學生有了充分想象和獨立思考的空間，培養了學生主動探究科學知識的精神。學生的個性、獨立性、協作性得到充分發展。學生的創新思維、創新能力不斷提高，這才是真正意義上的創新教育和素質教育。通過開放性探究實驗教學，我校學生學習生物學的興趣大大增加，生物學成為他們最歡迎的學科。
1 問題的提出
（1） 聽課感受。“探究光對鼠婦分布的影響”實驗是初中階段自然學科的首個探究實驗，學生第一次接觸，興奮之余，他們手忙腳亂，探究活動基本上處于無序狀態，流程不清晰，結果不明確。
（2） 學生問卷。筆者曾在課后向學生發放問卷，調查學生對該實驗的理解，在關于實驗類型的問題上，學生答“實驗”的多，答“探究實驗”的少。這說明學生習慣于實驗，卻疏于思考。
（3） 初中生物學科探究性實驗如何實施？怎樣把握一個度？這些問題直接影響著生物及其他自然學科的探究性學習。
2 反思的理論依據
（1） 建構主義理論認為，學習必須經過圖式、同化、順應、平衡四個過程，即學生從環境中獲取的信息在已有的圖式基礎上先于同化，極少量的信息會有順應，從而達到新的平衡；“最近發展區”素材在同化之時，也容易被學生順應；探究性實驗在原有實驗之上，不能操之過急。
（2） 從2012年新版生物教材的編寫體例來看，探究性實驗比例較第一輪課改數量大大減少，反而恢復了實驗、演示實驗，說明編者在教材修訂時聽取了廣大一線教師的意見和建議。另一方面，教材以“科學方法”“技能訓練”將探究實驗完整過程放在不同的單元、章節，化整為零，各個擊破。如“作出假設”分別在人教版生物教材（下同）七年級上冊P31技能訓練、七年 級下冊P21科學方法中分別給予闡明；又如七年級上冊P24技能訓練中“發現問題，提出問題”，在八年級下冊P11技能訓練中要求“對提出的問題進行評價”，體現學習過程的逐步深入。
（3） 生物作為學生在初中學段最早接觸的自然學科，學生年齡小，智商發育水平還不是很高，不可能一下子或者說從第一個探究實驗就追求其完整過程。應該說，探究實驗流程貫穿于學生整個學習的過程及所有的學科，教師不能把所有的壓力放在開始，放在生物學科。
3 實施的策略
（1） 教師要準確定位教學目標。借用人教版七年級上冊教材P14的原話：“下面以鼠婦為例說明探究的過程和方法。如果你選擇其他生物作為探究的對象，同樣可以參考下面的內容設計并完成探究的過程。”從這句話中，不難看出，作為起始年級最早引入的探究性實驗，其最主要的功能是告訴學生探究性實驗一般的流程，為學生后續學習探究性實驗作個引言和鋪墊。
（2） 教師要求學生實地觀察鼠婦的生活環境地。按照建構主義理論，要想學生最大程度獲得新知，教師就要提供更多的“圖式”，就必須讓學生實地觀察鼠婦的生活環境，如光、溫度、濕度、土壤有機質等。
摘 要：以學生為中心，就要從注重學生的全面發展出發，培養學生的終身學習興趣和科學探索精神，就需要改變學生的學習方式。而教學中注重科學探究實驗，是實現學習方式多樣的重要手段之一。
關鍵詞：合作；探究；多元化；實驗
中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）26-243-01
一、合作探究，解決問題
當學生從創設的情境中發現問題后，我們可根據實際需要，選擇恰當的教法和學法，例如，指導學生尋找、收集資料，讓學生來實驗、研究，組織學生討論猜想、主題探究活動等，讓學生滿懷興奮與激情，尋找解決問題的途徑和方法。
如在“物質密度”教學中，學生借助已有認識知道：水和酒精可由氣味鑒別，銅塊和鋁塊可由顏色鑒別；而對水和鹽水、涂了白漆的銅塊和鋁塊的鑒別方法，我們可先引導學生進行猜想，通過有針對性的指導，使學生獲得解決問題的策略。如有的學生提出用質量來鑒別涂了白漆的銅塊和鋁塊，理由是銅的質量比鋁的大。
這時教師讓學生測量桌上銅塊和鋁塊的質量，結果否定了上述猜想。問題出在什么地方？學生經過思考，很快發現：應該規定物質的體積。物體質量不僅和構成它的物質有關，而且還和物體的體積有關，在此基礎上，再引導學生假設：（1）同種物質的物體質量與體積有關：體積大的質量大，體積小的質量小；（2）同體積的不同物質的物體質量一般不相等。然后將學生按座位分成4人一組進行討論，引導學生設計實驗，分別探究兩個假設：為了研究上述猜想，你需要測量哪些量？需要什么材料？如何利用它們測量需要的量？各組同學相互交流各自對問題的認識和思考，形成合作學習的群體，相互啟發，合作設計解決問題的框架和思路，并把自己小組研究的情況介紹給其他小組，再接受其他小組同學的質疑和咨詢，在各小組交換意見之后，我們再和學生一起共同設計實驗步驟和記錄表格，然后由學生進行實驗操作，最后各小組匯報、交流自己的學習成果，教師適當進行點撥評價，并引導學生分析綜合，得出結論，（1）同種物質的物體，體積大的質量大；體積小的質量小。質量與體積之比是一個不變量（即質量與體積成正比）；（2）不同物質的物體，體積相同時，質量一般不相同，質量與體積之比一般不相等。綜合（1）（2）可知：某物質單位體積的質量是一定的，它反映了物質的一種特性，我們用密度表示這種特性，進而得出密度的定義和密度的公式。
二、注重科學探究，提倡學習方式的多元化
比如《物態變化》一節中。傳統的教學是以學科的知識為核心的。一般都是通過教師做演示實驗，根據實驗現象再講解晶體熔化和凝固的條件以及過程特征。而按照新的教育理念，我們應該以熔化和凝固知識的內容為載體，引導學生經歷科學探究的過程。因此不能只將教學的重點放在熔化和凝固概念的規律本身上，更應該注重學生對凝固和熔化過程的經歷和體驗上。首先應該從學生熟悉的事例出發，如“水結成冰、冰熔化成水”這樣的典型事例引出熔化和凝固這種現象；然后結合事例引導學生猜想熔化和凝固的條件，然后讓學生自己探究熔化和凝固的條件。猜想不是瞎想，應該讓學生根據教材中所給的事例和學生的生活經驗進行猜想或者對一些可能性做出假設。可以讓學生對自己的猜想做出記錄，以便在驗證之后和開始時猜想情況進行對比，這也是一種學習。有了猜想之后就要進行驗證，看猜想是否正確。可以讓學生自己提出實驗方案，用什么方案進行實驗，驗證自己的猜想，并組織學生對設計方案進行交流。由于學生剛剛開始學物理，教師應根據探究的方案進行較多的指導，在學生交流方案的基礎之上教師要進行適當的評價、歸納和總結。在此基礎上引導學生觀察實驗裝置，提出如下的問題讓學生進行思考，如：“（1）在做海波熔化的實驗時為什么不能用酒精燈直接對試管加熱而要把試管放在水中，通過燒杯對水進行加熱？（2）燒杯中要放多少水才合適呢？（3）溫度計的測溫泡放在什么位置才比較合適？（4）怎樣才能把溫度計的測溫泡放在合適的位置？（1）實驗當中需要記錄哪些數據，怎樣記錄？（5）實驗操作的程序是什么樣的？（6）怎樣才能保證實驗的過程安全操作？”學生清楚這些問題以后實驗方案也就已經確定了。方案確定后放手讓學生進行操作并收集證據。在這一過程中教師要注意搜集學生操作過程當中的所有問題，包括學生操作是否規范、學生的參與程度是否積極主動、學生的操作是否有安全隱患等等。在學生完成實驗探究以后，學生通過實驗所得出的結果可能并不十分理想，如熔化的溫度偏差較大，所畫的圖像并不能明顯地看出來熔化過程等一些問題。出現這些問題在傳統教學觀念來看實驗都是失敗的。現在我們注意到新課程標準已經將知識與技能、過程與方法、情感態度和價值觀擺在了同等重要的位置。因此我們不能只關注學生實驗的結果是否理想，更要關注學生對探究過程的參與程度。不管實驗的結果如何，在得出實驗結論之后都要組織學生進行交流和討論，可以讓學生考慮這樣的問題：“（1）你的猜想和實驗結論是不是一致哪？（2）你的結果和其他同學相比有沒有較大的差異？如果有較大的差異原因是什么哪？（3）在探究過程你是否發現了新問題？（4）你對這個裝置是否有新的改進？（5）有沒有更好的實驗方案哪？”通過這些問題的交流和討論，如果學生的實驗結果并不理想，但他能找到實驗結果不理想的原因是什么這也是一種收獲。通過交流探究過程的收獲既可以強化學生對探究過程的體驗，也可以鞏固他們對知識技能的掌握，訓練學生的表述能力，同時培養了學生實事求是、嚴肅認真的科學態度。
可見注重科學探究的教學與傳統教學的區別主要是在于不僅注重探究的結果，同時也注重學生參與實驗探究的過程體驗，培養學生的情感、態度和價值觀方面的作用。當然，學生在剛剛學物理的時候，我們一方面要控制好科學探究的操作難度和思維難度，又要充分挖掘教學內容當中可以進行科學探究的因素。因此，在教師提出問題之后要讓學生動手做實驗，通過具體的實驗操作參與引導學生經歷研究聲音產生的過程，交流所發現的實驗現象。這樣既可以激發學生參與認知過程的興趣，也可以讓學生體驗到科學探究的一般性方法。
（一）案例：《液體的認識》教學片斷，師：請同學們拿起桌子上的燒杯，把里面的水倒進錐形杯、臉盆、茶杯、塑料袋和水槽，看看有什么發現？生：發現水的形狀變了。生：盛水的容器是什么樣水就是什么樣。師：用筆把這些水面描出來。這些相同的水在不同的容器中，水面的高度一樣嗎？生量后回答：不一樣。師：我們把像水這樣的物體，會流動，稱為液體。
（二）現狀思考：從片斷中我們可以看出我們只關注從自己的角度出發交給學生一定方法建構我們腦子中所謂的“液體”概念。然而科學教學的根本目的在于發展學生，新課程主張追求教學整體效應和最大的價值，注意學生的意義的建構，注重學生的創新思維的發展等等。那么，這樣的探究能讓學生獲得對探究本身以及科學本質的理解嗎？我們要引導學生探究時關注的重點是讓學生學習作為探究本質的那些共同的方面，那些具有廣泛遷移價值的，使學生走向社會后也能應用的共同方面。這就需要我們的探究活動指向“核心概念”的思想問題。基于此我們應該站在怎樣的角度去指導學生進行探究活動。使活動不再只是為了一般的科學概念而活動，更能對一般概念背后的本質內涵去思考更多，同時能對概念形成的過程讓學生去參與與體驗，真正關注活動能指向一個具有方法與教育價值的大方向。欲窮千里目，只能更上一層樓，只有在這種大視角大觀念下我們的探究活動才能充滿生機。
二、“核心概念”教育思想的界定與提出有何意義
（一）什么是核心概念
核心概念是一個科學領域中的核心思想，是人們認識世界、改造世界的核心思想和觀念。具體來說它是各個領域中高于一切具體事實性知識和主題的大概念、大原理、大原則。例如在小學科學課程的四大領域中關于“生命”這個領域其核心概念是：生物需要能量和營養物質，為此他們需要依賴其他生物或與其他生物競爭；具體在課程的學習中可以通過食物鏈與食物網的小概念的學習。小概念下還可以通過對食物關系的具體事實進行學習。可以說核心概念它是統領整個概念體系的一種思想觀念。
（二）核心概念的構建對學生科學素養的發展有什么意義
1.加強對科學概念研究的意義——科學概念包括科學的觀念和看法；發展學生正確的科學觀念，比讓他們掌握大量事實性的信息更受重視。根據粗略的統計，所有科學知識的90%都是近一百年里發現的，而且目前的科學知識還在迅速地增加。 所以，事實性的科學知識是窮其一生也學不完的！
2.基于核心概念教學的意義——欲窮千里目，更上一層樓！教師要從教要超越一般的主題和事實，抽象出具有一定覆蓋程度、可遷移的觀念和思想去教學。這些觀念和思想就是我們想要教學的科學概念。因為以主題和事實為中心的教學，屬于較低水平的認知。超越所給的信息進行思維，獲得重要的和可遷移的觀念，才能促進和發展學生的深層理解力，適應知識膨脹和復雜的環境。這就需要教師從（科學事實）中抽象出適宜教學的科學概念，是有相當難度的。這就要求我們必須從鉆研教材入手，基于教材而高于教材，從認識論甚至是哲學的高度來思考科學概念的內涵。
（三）怎樣開展基于核心概念的教學
建構核心概念是一項復雜的工作，它不能簡單講解告知，而應在教學活動每個環節上進行細致設計，巧妙地深入學生心中。課標指出科學的教學活動以探究活動為主，那么如何圍繞核心概念在探究活動中進行建構呢？
核心概念與我們具體的科學探究活動之間究竟是怎樣的一個聯系呢？下面以《食物鏈與食物網》這一課為例談談基于核心概念下的活動設計與原先忽視這種思想觀念進行活動的區別。1.為“一般概念”教學設計肯定圍繞什么叫食物鏈與食物網進行教學：首先從生物之間的那種食物聯系進行分析與剖析從而讓學生知道什么叫食物鏈，然后把多條食物鏈組合起來剖析它們的聯系，引出食物網。2.基于核心概念思想的設計：首先也會關注食物鏈與食物網，其次會思考為什么會出現食物鏈與食物網，這與一個區域內生物不是孤立存在有關，它的存在必定與周圍的其他生物發生著復雜的食物聯系。為什么它們要發生食物聯系，最后會從生物能量與營養物質流動去思考原來他們需要互相依賴，并且還需要非生物以及環境的依賴。從這三點去思考活動就不會僅限于食物鏈與食物網的教學中，而是把視野放到生物——區域——生命——環境這樣一種多端視角中去教學了。于是活動不會僅限于研究有食物聯系的一組生物以及有食物聯系的多種生物。而是還會根據一種生物推測某個區域內的食物網，并分析食物網中生物的相互作用，最后滲透生物與環境之間的聯系。使探究活動更具全面性與系統性。因此核心概念思想的提出讓探究活動指向一般科學概念背后的本質內涵，使教師更關注內容的結構，知識的系統性，科學教學的教育性。如此一節好課的標準不在課堂上學到多少獨立的科學事實或者說單一知識，更注重學生的體驗，觀點思想，終身學習。
基于這種觀念和思想下，筆者認為科學探究活動的設計除了要引導學生了解一些事實性的科學知識；更要讓學生關注知識是如何產生的，這些知識有什么用；還要幫助學生理解科學概念的內在聯系與本質規律。從而培養和發展學生的科學思維觀點和能力。以下五個方面探究活動中體現的循序漸進性、“核心問題”性、學生的體驗性、學習的方法性，結論的相對性，是筆者在這個思想下的初步嘗試。希望得到專家們的認可。
三、圍繞“核心概念”的構建，進行科學探究活動的設計
（一）活動體現循序漸進性——從單元中找學生核心概念發展的線索
建構核心概念是一項復雜的工作，它不能簡單講解告知，也不是一節課就能完成的事情，是一個循序漸進的一個過程。在課堂中需要教師挖掘課與課之間的內在聯系，把事實性的概念聯系起來，完善學生的認知結構，形成核心概念。以《形狀與結構》單元為例，它的核心觀念思想是：形狀與結構影響著物體承受力的大小。那么在活動中如何設計使學生把握科學概念的內在聯系，設計課堂教學線索呢？
（二）活動體現“核心問題”——幫學生找出探究的核心問題
基于核心概念下的教學希望借助更少、更高、更清晰的教學活動使學生對概念的理解具有一定的發展性。這個核心問題即中心問題、基本問題，是單位時間內的學習重心，集中學生的注意力，點燃學生的思維火花，引導學生展開并解決最為重要的問題，是有效推進科學探究活動的基礎與關鍵。
（三）活動體現學生的體驗性——給學生經歷知識的產生過程
基于核心概念下的活動，十分關注學生概念形成的過程。不僅希望學生參與，更希望學生對概念的形成是在自己體驗基礎上。例如，美國《國家科學教育標準》指出，要“以從個人和社會視角所見的科學及科學的歷史和本質等為背景，學習科學”。從學生們的認知發展與科學史的發展關系來看，重演歷史上科學理論的產生過程，應該是進行“建構”式科學探究的有效途徑之一。當然這里的“重演”不是機械的重復，而是能反映某科學發現的意義和認識過程的一種教學設計。這種設計，我的理解如同教育家波利亞曾說過：學習知識的最佳途徑是自己去發現知識，這種發現學生理解最深刻，也最容易掌握其概念內在規律的聯系。
（四）活動體現學習的方法性——給學生搭建探究的思維平臺
基于核心概念下學生學習科學不僅取決于獲得某些知識或者某些具體的事，而是取決于學生對事物、知識的“推理方式”和“加工信息”的過程。因此，活動中用另外的思維平臺來打開學生的眼界，來建設性、發展性地為構建概念服務是十分必要的。這個平臺，表面看上去可能是一個小小的活動，但活動里隱含的是提供給學生一個思維方向。
（五）活動體現結論的相對性——給學生留下科學探究的思想
基于核心概念下的科學探究活動是一種思想，一種觀點的探究活動。無論從科學知識的相對性來說，（例如十萬年前的北斗七星組成的圖形與現在的“斗”狀圖完全不一樣，現在的北極星到公元4000年后，仙女座Y星將代替它。）還是從學生自我構建的過程性來說，我們所謂的結論并不全是真正意義上的結論。基于此，一節課的探究活動中或者一個單元的探究活動中教學更多的應該留下懸念，讓學生的內心保留“質疑”“好奇”，給學生留下更多想象空間與思維空間。就像愛因斯坦認為想象比知識重要，因為知識是有限的，而想象是無限的，想象是知識進化的源泉。科學教育的過程要真正體現科學探究的本質，就必須把焦點集中于科學思維的培養。
所謂自主探究式教學事實上就是在教師引導下，學生自主發現、提出、優化，產生可探究問題，并進而主動設計方案，開展研究活動，最終獲取正確科學概念的過程。本課題組經過了大量實踐與研究，初步構建了小學科學“探究教學”常模。
一、“自主探究式”常模構建
1.模式流程
2.模式特點
自主性 學生主動質疑，主動制訂與實施計劃，主動交流分析、運用拓展。
問題性 從質疑到最終釋疑，自始至終圍繞問題展開，從某種意義上說，“自主探究式”教學模式的核心就是產生問題與解決問題。
開放性 探究問題的產生、探究活動的開展以及探究成果的運用，每一個環節都追求非封閉，唯有如此，學生才能真切感受探究活動的真實，才能落實探究全過程的鮮活。
3.適用范圍
本模式主要適用于小學科學實驗課、活動課等。
二、“自主探究式”常模分析
1.設置情境，引導質疑，生成可探究問題
問題貫穿于“自主探究式”教學的始終，設置形式多樣、生活活潑情境，引導學生發現問題，提出問題，優化問題，最終產生可探究的問題，明確自主活動方向，具有十分重要的意義。成功創設問題情境，可使學生認知失調，產生知識的“缺陷感”與“饑餓感”，進而產生質疑的欲望，生成探究問題。我們可以設置趣味式情境，引發學生趣中質疑；設置懸念式情境，使學生產生疑惑；設置沖突式情境，使學生或“憤”或“悱”……同時，還應注意引導學生對問題價值進行正確評估，最終確定有探究價值的問題。
2.猜想假設，制訂計劃，完善科學探究方案
猜想假設是科學探究的先導和價值所在，是探究方案的前提。猜想與假設一般分為猜想環節與假設環節。猜想是建立在各種事實及對事實的感性認識基礎上的一種直覺，假設則是對猜想進行分析的基礎上得到的較為科學的一種假定。科學合理的猜想與假設一般建立在對學生長期訓練的基礎上。基于猜想與假設在探究活動中的重要位置，我們需要十分注重引導，要讓學生形成在表述自己猜想假設的同時說明自己的依據，久而久之，學生猜想假設能力自會有長足進步。
計劃是為了證實假設的具體的探究方案，是后續探究活動的具體化與程序化，一般而言，首先要引導學生圍繞假設分析可采用的研究方法，然后根據自身興趣、知識儲備及相應的器材條件確定一種或幾種研究方法，并在此基礎上，制定實驗操作步驟。為了有效提高學生制訂計劃的能力，實驗前我們應組織匯報計劃，讓學生在交流、質疑中不斷完善計劃，實驗中應隨時關注，引導學生根據實驗進程中出現的問題不斷修正計劃，實驗結束后鼓勵學生反思計劃制訂的得失。
3.觀察實驗，搜集數據，獲取完整探究信息
首先應注意合理分工。實驗小組學生要明確各自的分工，主持人、操作員、觀察員、記錄員等職責明確，這樣方可保證實驗活動的有序高效。同時每個角色盡可能實現流轉制使每個學生都能得到全面的發展。
其次應注意方法的指導。無論是觀察還是實驗都有科學的方法，如觀察時應注意觀察的有序性，實驗操作應注意規范性等。
再次應高度重視實驗現象的觀察、描述與記錄。后續的解釋與說明前提是實驗信息準確與采集的完整，實驗過程中，要特別注意引導學生認真觀察，準確描述，詳細記錄。
4.展示交流，解釋說明，形成科學探究結論
展示交流環節是教師組織學生向全班學生匯報、展示本組采集的實驗信息，并引導學生補充、甄別、解釋與說明，最終形成科學概念的過程，這一環節既可以有效培養學生描述與表述能力，又可以引發學生的相互質疑，從而不斷提高學生理解認識的層次。
為有效提升這一環節的教育教學效益，我們要努力營建和諧奮進的氛圍，鼓勵想說敢說、實話實說；要豐富學生展示模式，采用參觀展覽、編講小故事、角色扮演、辯論會、信息會、自主板貼等多種形式，提高學生展示興趣與展示實效。
5.運用拓展，自主評價，提升學生科學素養
運用探究獲取的科學概念解決實際問題，可以加深學生對科學概念內涵的認識，拓展科學概念的外延，有效鞏固、強化學生的認知結構，同時對自己的學習情況進行一個正確的自主評價，明確自己探究過程的得失。
三、“自主探究式”常模變式
在實際操作過程中，“自主探究式”教學常模有時僅包括其中的一些部分，進而產生許多變式。例如：
1.引導質疑式。整節課的重點在于引導學生提出問題，一般的環節為創設情境引發提問，分析問題價值生成可探究性問題。這一模式的關鍵是和諧氛圍的創設和有效情境的設置，和諧氛圍創設的目的是為了讓學生想問也敢問，有效情境創設的目的是為了讓學生產生好奇、疑惑或沖突，使學生能問。
2.猜想假設式。猜想假設很容易與學生的“胡亂猜想”混同，因此，這種課型的主要流程是根據老師提供的問題猜想與假設，強調學生表述時的“事實性依據”與假設生成的邏輯性特點，重點在于訓練學生科學思維方法。
3.循環遞進式。根據小學生的生理心理特點與教材的具體情況，將一些大的問題分解成若干個小問題，引導學生探究，形成階段性結論，再探究第二個問題……最后完成所有的探究活動。
【關鍵詞】科學探究；學習平臺；科學教育
【中圖分類號】G40057【文獻標識碼】A【論文編號】1009―8097 (2008) 09―0056―04
我國在貫徹落實“科教興國”戰略、全面推進素質教育的進程中，改革與加強中小學的科學教育，切實有效地提高青少年的科學素養，已經引起人們的高度重視。《科學課程標準（3－6年級）》中明確指出：科學課程“以培養小學生科學素養為宗旨”[1]，要把科學探究作為科學學習的核心。但是，許多研究表明，常規教學方式無法有效地支持科學探究的開展。當前應用網絡來支持教學科學探究也成為了信息技術與科學課程整合的研究焦點，本研究力圖構建一個基于網絡的科學探究學習平臺，促進科學探究在中小學科學教育的開展。
一 概念界定
本文所涉及到的“科學探究”是指：在科學教學中，以培養學生科學探究能力、提升科學素養為目的，在教師引導下，學生通過模擬類似科學家的探究過程來理解科學概念和探究的本質的一種學習活動。一般認為，科學探究的基本步驟有形成問題，建立假設，制定研究方案，檢驗假設，作結論，表達與交流。
由于目前學術界對什么是科學探究平臺尚無定義，本文所使用的“科學探究平臺”是指面向中小學科學教學，以科學探究理論為指導，以支持科學探究的活動過程、培養科學探究技能為目標的基于網絡的教學軟件系統。
二 國內對科學探究學習平臺的研究
國內對科學探究學習平臺設計與開發方面的研究只有以下一些：
《高中物理探究型網絡課件的設計研究》一文就如何設計、開發培養高中學生科學探究能力物理網絡課件進行了探討，劉海華[2]提出的“設計支持科學探究的教學軟件必須結合科學探究的要素”值得借鑒，即科學探究一般分為形成問題，建立假設，制定研究方案，檢驗假設，作結論，表達與交流的步驟等步驟，教學軟件要支持這些步驟。但是作者開發的案例《單擺周期》在支持科學探究方面還存在一些不足，功能很少，不具備科學探究所需的檢驗假設、數據搜集分析等學習工具，不具備對科學探究過程的支持功能。此外，文章也沒有對設計支持科學探究的網絡課件的一般方法進行總結歸納。
上海市寶山區月浦新村小學“因特網支持下小學科學探究學習的實踐研究”總結出了因特網支持下的小學科學探究活動基本的操作模式、評價方案并開發了兩個主題網站。在主題網站建設方面，建設了“網上少科院”和“小學生做研究”兩個主題學習網站，它們對科學探究活動的支持還有一些不足：“網站是靜態的，交互性不夠，除了BBS論壇，更多的是信息的展示。以探究科學小課題為主的科學探究活動，需要網上調查、數據分析等活動，網站的功能不夠。科學探究的成果必須通過網站管理人員上傳，學生沒有自，上傳后也不能進行反復修改。”[3]
我國臺灣地區的科學探究研究項目主要有臺北市教育局主辦的“臺北市2006氣象探究網絡競賽”1。這個項目是面向中學生的課外活動，它依托臺北市校園氣象臺，開展網絡科學探究競賽。參加活動的學生從競賽網站上限定的主題中，選擇一個要探究的主題。進行探究活動時，使用臺北市校園氣象臺提供的氣象數據、學生結成學習小組圍繞該主題設計科學探究活動，請專家學者評分及學員互評選出優秀的設計方案。校園氣象臺作為氣象數據、資源和信息呈現工具，而在競賽過程中的擬定計劃、交流討論、作品互評等活動是通過另外設置的論壇以及相應的作品提交系統來實現的。總體而言，校園氣象臺不是一個完備的科學探究支持平臺，缺乏對科學探究活動過程的支持。
三 國外對科學探究學習平臺的研究
美國對科學探究支持軟件工具進行了較系統研究的主要有美國密歇根大學教育學院HI－CE的Krajcik教授，以及加州大學柏克萊分校TELS的Linn教授等人。他們根據實踐經驗進行了設計方法與原則的歸納。
Quintana和Krajcik等人[4]提出了設計支持科學探究軟件的理論框架。該理論框架圍繞學習者進行科學探究活動時可能遇到的三個主要的障礙設計支持策略：“第一，針對理解科學性內容提出的支持策略：軟件應包含科學內容的表征，這些表征應該可以讓學習者從不同角度進行操縱、觀察，這樣才能幫助學習者理解該表征的不同特征。第二，針對探究過程管理提出的支持策略：把復雜的探究過程用結構化的形式表現出來。第三，針對反思和溝通提出的溝通支持策略：學習者不僅需要對某個科學知識點進行反思與交流，還需要對自己的學習流程如探究計劃、探究過程進行反思，軟件應該提供指示使學習者能跟蹤自己的學習進程。”
此外，美國開展的應用網絡支持科學探究的研究項目比較多，如GLOBE2（Global Learning and Observations to Benefit the Environment）、GEODE3（Geographic Data on Education）和實時數據項目4。這些研究的共同之處在于：
首先，均應用了某個科學領域的大量數據，并且開發了相應的數據處理軟件工具，如GEODE是利用地理地圖數據、CIESE則應用了包括氣象、洋流、航空等多個領域的科學數據。這說明基于網絡的科學探究活動不僅是搜集網絡資源，獲取并分析、解讀科學數據是很重要的活動，科學探究平臺需要對這方面提供支持。
其次，各項目都重視開發課程資源，課程資源分為技術工具和相應的使用方案（如教材、專題探究活動）。Simons和Clark[5]指出，“探究活動的成功最終取決于精心設計的教學活動而不是基于計算機的工具，當然這些工具在對學習者理解什么是數據、如何收集、處理、轉化數據方面乃至理解科學知識上起著不可或缺的作用”，Edelson[6]發現了利用可視化技術來支持地理科學的探究學習項目中出現的阻礙因素，并提出解決的辦法是設計相應的技術工具和課程。這啟示我們在設計開發科學探究平臺的時候，需要設置各種學習工具，同時還要有配套的學習活動。
四 科學探究支持軟件案例分析
國外（主要是美國）開展了許多應用網絡支持科學探究研究的項目，這些項目均開發了一些軟件工具，按照軟件工具對科學探究過程的支持程度進行分類，筆者把目前用于支持科學探究的軟件工具分為兩大類：科學探究支持工具與科學探究支持平臺。
1 科學探究支持工具
“科學探究支持工具”是指只支持科學探究的某個環節的軟件工具。科學探究一般有提出科學性問題、進行假設、制定研究計劃、搜集證據、檢驗假設、交流協作等環節，科學探究支持工具是針對支持某個或幾個環節而設計的軟件。目前學術界常提及的這一類軟件工具主要有以下一些，見表1。
（1） 科學探究支持工具的優點：
它們是專門化的工具，針對科學探究的某個環節而設計，專門設計這一方面的功能從而使其具有“專而深”的特點。
它們提供專門科學領域的原始數據，以及數據可視化、數據分析工具。以大量的科學數據為基礎，開發相應的數據分析工具，學生在探究過程中應用這些工具進行數據獲取與分析，檢驗假設。
（2） 科學探究支持工具的缺點
這些軟件工具只支持科學探究活動的某個環節，因而功能單一，缺少配套的學習工具以及配套的活動案例。因而在應用到科學教學時，教師需要根據軟件工具的功能重新設計探究活動、尋找配套的學習工具。
2 科學探究支持平臺
科學探究支持平臺可以支持科學探究活動的多個環節，應用比較多的系統是WISE9（Web-based Inquiry Science Environment）。WISE即“基于網絡的科學探究平臺”，其特點是按照科學探究的程序，一步一步引導學生開展活動，并提供了一系列工具來支持學生的探究。
（1） 科學探究支持平臺的優點
支持科學探究活動的多個環節，學生可以在平臺上進行諸如提出科學性問題、進行假設、制定研究計劃、搜集證據、交流協作等系列活動，這是科學探究支持平臺一個明顯的優點，使它成為一個完備的基于網絡的科學學習環境。
（2） 科學探究支持平臺的缺點
WISE本身只提供系統功能，如用戶管理、作業評價、提供各種學習工具等，但不提供學習資源，科學探究活動所需的學習資源由“項目”開發者整理而來。相比之下前文介紹的以提供科學數據為特點的科學探究支持工具，由建設好的科學儀器自動探測到某個科學領域的數據，不用人工干預就可獲得，大量的數據本身就是學習資源。
其次，現有的活動項目里的科學探究活動一般是由閱讀材料、整理網絡資料、形成結論構成，缺少獲取直接證據的活動，如何獲取科學數據、處理并解讀數據的活動很少。對于自然科學類的課程的學習而言，不能僅通過網上資源的閱讀來完成，其中很重要的一個方面就是對數據的分析處理。
五 中小學科學探究學習平臺的設計
綜合以上文獻分析與軟件調研結果，作者發現科學探究支持工具長于提供專門化工具與資源（包括大量科學數據），但難以支持完整的科學探究活動；而作為應用最廣泛的科學探究支持平臺WISE，在支持完整的探究過程、提供相應的活動案例方面是其顯著優點，但缺少提供專門領域科學數據的功能。并且從文獻分析與研究項目的分析中得出，開發科學探究平臺需要注意兩個問題，一是科學探究平臺需要支持科學數據的獲取并支持學生分析、解讀科學數據能力的培養；二是科學探究平臺需要設計學習工具和相應的探究活動。
因而，綜合以上觀點，可以構建出如圖1所示的科學探究平臺的模型框架。
1 活動層
活動層是指在平臺上開展的科學探究活動。根據科學探究的含義，每個活動按照科學探究的基本程序分為提出問題、猜想與假設、制定計劃、觀察實驗制作、搜集證據、交流討論、成果7個步驟進行。
2 工具層
工具層是指用以支持科學探究活動開展和進行的一系列認知工具，本平臺的認知工具包括某個科學學習領域的科學數據、數據可視化工具和分析工具、網絡資源以及探究活動創編工具。
（1） 科學數據：指由專門的數據采集器及配套軟件采集到的各類物理、化學、生物、環境等領域內科學問題的數據，如位移、速度、溫度、濕度、聲音、光、電、力、pH值等等。科學數據還可分為和歷史數據：實時數據是指由數據采集器探測到的科學數據并實時上傳到學習平臺的數據。歷史數據是指探測到的科學數據自動存儲在數據庫中，長期積累下來的數據就是歷史數據，歷史數據可以反映某一科學現象變遷的趨勢。
（2） 數據可視化工具和分析工具：在大量的數據基礎上，利用計算機的高速計算能力，進行簡單的2－D繪圖或者3－D繪圖，實現數據的圖形可視化，提高數據的直觀性。學生可以通過數據可視化工具和分析工具來進行驗證假設、搜集證據、探察科學現象的變化規律等活動。
（3） 網絡資源：提供與活動主題相關的網絡資源，包括名詞解釋、相關網址、多媒體資源等。
（4） 探究活動創編工具：為教師提供的設計符合自己教學需要的探究活動的工具，可以通過活動創編工具來修改平臺自帶的探究活動，也可以自行設計出新的探究活動。
（5） 探究過程支持工具：針對科學探究活動的不同環節，提供不同的支持工具。如針對制定計劃環節，提供計劃模板與編輯工具；針對表達與交流環節，設計異時交互工具。
3 硬件層
特指用于采集數據的的數據采集器及配套軟件。
六 中小學科學探究學習平臺的應用前景
科學探究平臺適于基于某一科學專題（氣象、環境、生物等），因為通用的平臺難以提供有針對性的資源與硬件工具，而科學探究所需的支持工具往往是專業性非常強的工具。平臺應用于科學及其他學科教學（化學、物理、生物等理科科目）都有很好的應用前景，例如,以手持技術、自動氣象站為硬件基礎，可以構建基于專題的科學探究平臺。
“手持技術（Hand-held Technology），可以方便而迅速地收集各類物理、化學、生物、環境等數據，如位移、速度、溫度、聲音、光、電、力、pH值等，廣泛應用于理科實驗中”[7]。它是用傳感器獲取數據信息，以計算機和數據采集器為核心的實驗平臺，能夠將實驗數據進行數字化并通過計算機完成對實驗數據的顯示、分析、存儲以及傳輸。利用手持技術，構建基于手持技術的科學探究平臺，可以促進手持技術的應用范圍，開展基于網絡的校際協作學習。
自動氣象站是由電子設備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸的氣象站。自動探測基本的氣象信息項目如氣壓、氣溫、相對濕度、風向、風速、雨量，并把數據保存到計算機數據庫中，還可以通過網絡、遠程查詢、生成統計圖表。利用自動氣象站，在校園里建立氣象科學探究平臺，讓同學們通過網絡學習平臺學習氣象知識，不僅能使同學們掌握氣象觀測的基本方法，更重要的是能夠激發同學們學習自然地理、科學的興趣和熱情，提高他們的科學素養，掌握科學探究的理念和方法。
七 結語
利用信息技術開展科學探究，促進科學課程的改革，培養學生的科學素養，這是教育技術研究的一個重要領域，本文在對國內外應用網絡支持科學探究的研究分析的基礎上，就如何構建網絡學習平臺以支持科學探究活動做一些探索性研究，提出了中小學科學探究學習平臺的設計方法。本文作者已經按照此設計方法，以自動氣象臺為基礎，采用.net開發平臺和SQL Server數據庫開發了基于氣象專題的科學探究平臺，并進行了初步的應用。
注：
臺灣校園氣象臺網站：
5 Rivere Run網站：
8 Progress Portfolio網站：
9 WISE基于網絡的科學探究平臺：wise.berkeley.edu
參考文獻
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【關鍵詞】探究性學習；案例；設計
探究性學習作為一種能有效培養學生科學素養的教學方法，受到極大重視，成為新一輪理科課程改革中轉變學生學習方式的一個突破口。教育部2000年7月頒布的《全日制普通高級中學生物教學大綱（試驗訂版）》指出，高中生物課程要讓學生初步學會生物科學探究的一般方法，具有較強的生物學基本操作技能、收集和處理信息的能力、觀察能力、試驗能力、思維能力和解決實際問題的能力。本文就如何設計探究性學習的案例來談談自己的體會。
一、設計探究性學習案例的原則
生物課程標準在教學建議中，針對探究性學習提出了幾點要求：探究活動要有明確的教學目標，探究活動要符合學生的認知發展水平，探究要有值得探究的問題或研究任務，探究要有民主的師生關系和求真求實的課堂氛圍，探究性學習不應成為惟一的方式。因此，在設計探究性學習案例時，要注意這5條原則，以免適得其反。
二、設計探究性學習案例的途徑
1.根據培養需要對教材中的“探究”有所取舍
科學探究的一般過程概括為若干個步驟，如提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論、表達和交流。人教版教材中很多“探究”都是按照這些步驟進行編寫的。根據探究的過程，探究可分為完全探究 （或全程探究）和部分探究。部分探究側重于探究過程中的某一步驟從而達到培養某些探究能力的目標，如突出培養學生提出問題的能力或實驗設計能力或記錄試驗結果或資料分析等技能。受課時的限制，我們往往很難在一節課的時間內都進行全程探究。因此，對教材中的“探究”，要根據培養探究能力的需要有所取舍、有所側重、才有所突破。
2.根據教材編寫特點改編成探究性學習案例
生物課程一些內容是按照探究性學習過程來編寫的，在教學過程中，教師可以按照探究性學習的步驟將教學內容編寫成探究性學習的案例。例如，人教版高中生物必修3“第4章第2節種群數量的變化”中關于種群增長的“S”型曲線部分內容，在教學時，可改編成下面的探究性學習案例。
探究：自然界中生物種群數量的增長模型
提出問題：在理想條件下，生物的種群呈“J”型方式增長，在自然界中生物的種群是否一直保持“J”型增長？
作出假設：
設計實驗：生態學家高斯做過這樣一個實驗：在0.5mL培養液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統計一次大草履蟲的數量。
實驗結果：高斯經過反復實驗，得出了大草履蟲種群增長曲線（圖略）。
得出結論：
關于種群增長的“S”型曲線內容改編成探究性學習案例后，教學思路清晰，學生也從中進行“經歷”了一次科學研究的過程。
3.根據教學需要將練習題改編成探究性學習案例
在教學過程中，為激發學生學習的興趣，結合教學內容的需要，將一些練習題改編成探究性學習的案例，會收到意想不到的效果。例如，人教版高中生物必修1“第5章第1節 二酶的特性”一節的教學，在復習“比較過氧化氫在不同催化劑下的分解實驗”得出“酶具有高效性”之后，可將下面練習題改編成探究性學習的案例。
練習資料：一般洗衣粉不易清除衣物的血漬和奶漬，但加酶洗衣粉則可以。 一些生物活性洗衣粉包裝盒上印有以下材料：成分；蛋白酶0.2，清潔劑15；用法：洗滌前先將衣物用溫水浸泡片刻，切勿用60℃以上的水.切勿用于絲質及羊毛衣料。
提出問題：請根據以上資料提出問題。（學生會提出下面2―3個問題）
（1）為什么該生物活性洗衣粉較易清除衣物的血漬和奶漬？
（2）為什么此洗衣粉不能用于羊毛衣料？
（3）為什么不能在60℃以上的水中使用此洗衣粉？
組織教學：以學生提出的問題為內驅力，教師組織學生學習“酶具有專一性”，理解上面提出的（1）、（2）問題；組織學生探究影響酶活性條件的試驗，得出“酶的作用條件溫和”這一特性，理解上面提出的（3）問題。
4.挖掘生物科學史改編成探究性學習案例
生物科學史是一門充滿生命力的科學，是培養學生科學素養的生動教材。許多生物科學史料，也是對學生進行科學方法訓練的好素材。例如，人教版高中生物必修2“第2章第2節基因在染色體上”一節，關于“基因在染色體上的實驗證據”部分內容，是教學上的難點。如果將摩爾根證明“基因在染色體上”的科學史料，按照科學的思維過程編寫探究性學習案例，學生就容易接受，而且學生也接受了一次科學方法的訓練。如：
探究：基因在染色體上的實驗證據
雜交實驗：展示摩爾根的果蠅雜交實驗圖解
提出問題：摩爾根根據果蠅雜交實驗結果提出什么問題？ 。
作出假設：摩爾根提出的假設是 。
解釋實驗：根據摩爾根提出的假設解釋果蠅雜交實驗。
驗證假設：介紹摩爾根的測交試驗，進一步驗證假設。
得出結論：摩爾根的雜交實驗證明 。
又如，植物生長素的發現史料，也可按照科學的思維過程編寫成探究性學習案例。
5.從驗證實驗中挖掘出探究性學習案例
根據洋蔥鱗片葉表皮細胞在0.3g/mL的 蔗糖溶液中質壁分離，而在清水中質壁分離復原實驗。可進一步挖掘出探究性學習案例――探究植物細胞發生質壁分離的臨界濃度。這個探究性學習案例，側重培養學生實驗設計能力（設計梯度濃度）、預測實驗結果的能力。
6.從現實生活中提煉出探究性學習案例
生物學科是一門與現實生活緊密聯系的科學。教師要著眼于現實的世界，理論聯系實際，才能有效地激發學生學習的興趣和主動性。結合生物教學，從現實生活中提煉出探究性學習案例，往往具有重要的教學和教研價值。例如，在“植物的激素調節”教學中，筆者發現，生長素分布不均勻，會引起植物“根、莖”的彎曲生長，有沒有引起“葉”彎曲生長的案例呢？聯想到家里買回的蔥，水平放置一段時間后，很快就會彎曲生長，于是提煉出下面的探究性學習案例。如：
探究：重力引起生長素分布不均勻
生活現象：蔥（Allium fistulosum Linn.），水平放置一段時間后，很快就會彎曲生長。
提出問題：單側光會引起生長素分布不均勻，蔥水平放置時既受單側光也受重力影響，其彎曲生長是單側光引起的還是重力引起的呢？重力會不會引起生長素分布不均勻？
作出假設：排除光的影響，蔥的幼葉在水平放置時，生長素的運輸是否受到重力影響？如果受到，生長素在蔥葉中如何分布？其結果怎樣？根據自己已有的知識和生活經驗，對這些問題作出假設，并預測結果。
設計實驗：根據下面提供的材料用具設計實驗證明自己提出的假設。
（1）材料用具：蔥的幼葉；玻璃皿；剪刀；清水；透明膠；紙盒
（2）方法步驟 。
論文關鍵詞：小學科學，科學探究，實驗小組
科學課程改革的核心理念之一，就是讓學生在探究中學習。在我們的科學課堂上，往往是你也探究，他也探究，科學課堂開始即探究，中間也探究，結束更要探究。那么，我們不禁要問，探究的結果呢？探究的效果呢？學生真正在探究嗎，他們會探究嗎？我們科學教師的任務就是為學生營造和諧、寬松的學習環境，讓學生成為課堂的探究主體，從而讓學生在科學課堂上人人有動手的操作機會，人人有發表自己看法的機會，但是，探究的過程中，學生是怎么進行的呢？這其實就要談到科學課堂上探究小組的分工合作的問題。王坦教授在《合作學習的基本理念（一）》一文中提出：“合作學習特別強調在小組活動中必須明確每個組員的個人責任，以實現小組成員之間的良性互動和合作”。想要讓我們的科學課堂真正成為學生的舞臺，就要發揮好小組的合作學習的效率，這就要求我們科學教師在實施小組合作學習的環節加以指導，小組的分工合作的效率很大程度上決定了我們的科學課堂探究的成敗，也就是說會分工合作的小組是最有效的小組探究，才能達成王坦教授所說的“良性互動和合作”。那么，在小組探究時，我們的科學課堂要如何組織呢？就我的個人看法，主要在以下幾個方面：
一、我們的科學課堂探究要靜不要鬧
要讓我們的科學課堂在探究時靜得下來，那就要科學教師在分組時，進行合作小組的規模設計小學科學，如果從比較有利的開展合作分工的探究角度來考慮的話，我們建議我們的科學探究小組規模一般不超過6人比較合適。如果規模太大，人數一多，小組成員的參與度會降低，并且會導致凝聚力不夠，這會對小組成員的探究活動造成阻擾，那就導致探究時靜不下來。
王坦教授在《合作學習簡論》一文中談到，“在STAD（學生小組成績分工法）中，學生被分成4人學習小組，要求成員在成績水平、性別、種族等方面具有異質性。”小組的規模還受到器材、實驗桌等的限制。結合科學實驗探究的實際，我們的科學探究小組人數也跟STAD的分法一致，定在4人比較適宜。小組人數少，對器材就提出了高要求，器材的準備量就大大提高，同時損耗率也相應增加。假定一般班級人數在40人左右，以2人小組為例，那就要準備24組器材；以4人小組為例，只要12組器材就夠了。那么，只要8組器材的6人小組，是不是可行呢？那對于目前我們小學的科學實驗桌的配置又提出了新的要求，結合我們學校的實際，就我們的現有實驗桌的設置，4人小組最靈活方便，同時更符合科學實驗時的分工合作。4人小組這樣的規模，就能保證課堂探究能靜一些論文下載。
在《擺的研究》一課，做“單擺的快慢和重量、擺長哪個因素有關”實驗。我在兩個班級做了測試。一班以4人小組分組，二班以6人小組分組。經測試，一班4人小組實驗完成率高，10個小組，9個完成了實驗，1個小組課后理解是線斷了一次才未完成，實驗報告完成率100%；二班6人小組實驗完成率低，同樣10組，5組沒有完成實驗，課后理解3組是有爭議，根本沒有實驗，2組是都搶著做，耽誤了一些時間，導致沒有完成實驗；實驗報告完成率更低，10組只完成2份報告，課后調查，5組實驗沒有完成造成無法填寫實驗報告，1組沒有人填，都在操作實驗，2組來不及填，做完實驗才開始填，導致時間不夠了。由此可見，4人小組比6人小組更有效率。
二、我們的科學課堂探究要有序不要散漫
要讓我們的科學課堂探究的過程中保持有序，就要講究小組采取的分組方式。一般分組方式有以下幾種：1.就近分組，2.自由分組，3.按性別分組。以上分組方式，比較隨意，而且沒有固定的標準，不需要深入了解學生的特點小學科學，但是往往造成學生的參與度不高，這樣顯然學生的探究就比較散漫，無法保證科學課堂的有序性。
因此，科學教師在分組時考慮的要細一點，再細一點，要綜合考慮學生的能力、興趣、愛好、成績、家庭環境等的因素。比如，不要把能力強的學生多放在一組，這樣的組探究時爭強好勝，往往各執一詞，各做各的，很容易導致紀律散漫。而且，這樣做的結果就是產生特別優勢的小組，必然導致剩下的小組中產生特別弱勢的小組，使學習水平參差不齊，也會造成學習的不公平，最終導致科學探究變得無序，兩極分化嚴重。分組要盡量把能力強的學生分在不同的組，降低組間差異，保證學習公平，能使科學課堂探究比較均衡，小組間探究走向有序。當然，如此分組對科學教師的要求更高，花費的時間、精力更多，但是，就像貝弗里奇那樣認為：“同大多數的別的工作一樣，實驗的成功與否主要取決于準備工作的細致程度”，如果考慮到了將來科學課堂實驗探究教學的效率，以及學生的科學素養的發展，這樣做是完全值得的。
對此，我在《小蘇打和白醋的變化》做了嘗試，10組選1組我比較熟悉的學生按學生的能力、興趣、愛好、成績、家庭環境等的因素分在一組，其他9組自由組合。結果，這一組在小蘇打、白醋性質觀察實驗時，比其他9組用時快2分鐘；在小蘇打、白醋混合實驗，比其他9組用時快4分鐘；在不明氣體檢測實驗，比其他9組用時快3分鐘；在實驗報告填寫時，這個組早已經完成，說是他們分工的，邊實驗邊填寫的，其他9組填寫實驗報告用時3分鐘。整堂課，1組比其他9組整整節約時間12分鐘。最后，我不得不對探究小組的合理分組方式產生的效率驚嘆。
三、我們的科學課堂探究要分享不要爭吵
讓我們的科學課堂減少爭吵，我們要做的就是明確小組中學生的分工。合理分工，共享探究成果，讓探究小組每個成員各司其職，做好份內的一份探究任務，我們的科學課堂就成功了一半。我們可以為小組成員設定一下職務，比如組長、材料員、記錄員、實驗員、發言人、紀律監察員等，讓小組成員選擇一個職務擔任，試行一下，合適的就固定下來形成確定的職務，不合適的再磨合或者調整。學生會覺得，我有職務了，參與度會提高小學科學，人人盡職，就避免了爭吵，小組間分享探究的成果也比較樂意。查爾默斯在《科學究竟是什么》這樣說，“觀察陳述是公共實體，用公共的語言加以闡述”，這對我們的科學探究也是有借鑒意義的。我們的小組是一個整體，要形成一個公共的觀點，然后用公共的語言陳述出來。最后，我們的小組探究要達成的目標是：不追求一個人的成功，追求全體小組成員的共同成功。
四、我們的科學課堂探究要學會學習不要單單學習知識
科學知識的學習固然重要，我們的科學課堂更要求學習科學探究的技能。最近的《小學科學課程標準》（修訂稿）明確指出，“科學課程不僅要使學生獲得重要的基本的科學概念并認識科學概念之間的聯系，還要使學生獲得科學探究的技能和方法，以及合作交往、語言表達的能力”。我們不能把科學課上成科學知識課，僅僅把科學知識告訴學生，那是遠遠不夠的，還要讓他們通過各種科學工具學習探究技能，從而得出科學結論，最后歸納為系統的科學知識，這才是科學課堂的探究，讓學生真正的學會學習。教師更應該在開始時就指導學生學習一些技能，在以下的科學學習中學生就少走彎路，少浪費時間，提高科學探究的效率。
在科學技能的指導中，我個人認為科學教師要教會學生的，是科學探究中普遍適用的技能論文下載。比如，實驗規范的技能，和人際交際的技能。實驗規范的技能，主要包括實驗器材的擺放（擺放整齊有序，便于實驗選用）、實驗的紀律（實驗時不要隨意走動，不能隨便講話）、按照實驗步驟等。人際交際的技能，主要指學生在語言上的交流溝通、學生發言、表揚他人、提出猜想、描述現象、歸納結論等。當然，這些技能不是學生在一堂課中就能全部學會的，需要教師在科學課堂中逐步引導，在科學教學中反復練習，才能被學生掌握，最終，這些技能將對提高科學課堂探究的效率產生積極影響。
五、我們的科學課堂探究要評價過程不要評價結果
科學教學中，教師、學生都會對科學學習產生一系列相應的評價。為了利于科學探究的開展，我們科學教學中，不要把評價結果作為唯一的評價，我們要注重對學生的探究過程進行評價。查爾默斯在《科學究竟是什么》闡述了這樣一個觀點，“我們在自己的錯誤中學習。”也許有的評價結果是錯誤的，我們教師沒有關注探究的過程，光是關注了結果，這是遠遠不夠的。比如有的小組經歷了一次失敗的實驗，但是他們能從錯誤中吸取教訓，在以后的實驗探究中改進，這個過程也是值得肯定的。在過程評價中，學生的探究過程、探究方法的應用、小組的集體表現、小組的分工合作、探究學習的效率等，都應該在評價之列。
評價實際是一個比較復雜的過程，我們的評價往往過于簡單化，學生對了對其評價就好了，學生錯了對其評價就差小學科學，這樣的評價太過單一，我們的課堂評價應該是一個綜合性的評價，把探究過程納入評價當中，讓我們對學生的評價更全面。在科學探究中，教師的評價要有一個評價標準，讓所有學生可以參照的標準，學生對照標準，可以了解自己目前所處的位置。比如，對于小組探究的評價，充分合作、共同努力評價為優，偶爾合作評價為良，組織散漫、沒有合作評價為差；對于個人的評價，人人盡職評價為優，部分盡職評價為良，各干各的評價為差。評價標準明確，學生可以自己對照，這樣的評價符合學生心理，不會挫傷小組探究的積極性，學生也有了明確的努力方向，為課堂探究提供了有力的保證。當然，除教師的評價外，還可以有學生的評價，比如自評、互評、小組評等。
綜上所述，科學教師從小組規模、分組方式、小組分工、小組整體和個體關系、小組評價等方面對實驗小組的劃分進行綜合考量，這樣劃分的實驗小組才符合我們的科學課堂教學的需要，達到“良性互動和合作”這個基本要求，才能極大的提高科學探究的效率，保證科學課堂有限的時間得到最大的利用，使科學課堂的教學質量達到最優化。
參考文獻：
1、劉吉林、王坦《合作學習的基本理念（一）》《人民教育》2004年1月第27頁
2、王坦《合作學習簡論》《中國教育學刊》2002年2月第1期第33頁
3、貝弗里奇著《科學研究的藝術》科學出版社1979年2月第一版第12頁
4、中國國家教育部《小學科學課程標準》（修訂稿）2006年第2頁
5、艾倫?查爾默斯《科學究竟是什么》河北科學技術出版社2002年4月第42頁
[關鍵詞] 中學化學 探究教學 實踐與思考
《化學課程標準》中明確指出,化學是自然科學的重要組成部分,在學生科學素養的形成中具有重要作用。教學中,要讓學生有更多的機會主動地體驗探究過程,在知識的形成、聯系、應用過程中養成科學的態度,獲得科學的方法,在“做中學”的探究實踐中逐步形成終身學習的意識和能力。
一、探究教學的內涵及一般過程
探究教學系指設計問題,讓學生經歷探究過程自己發現知識的一種教學方法。探究教學一般包含下列過程:創設問題情境――明確問題――提出假設(制定方案)――實驗驗證――得出結論――總結反思。在每一個步驟中,學生都有若干性能得到培養。因此,根據對習得性能的學習條件分析,我們可以了解在各個學習階段需要提供哪些教學事件予以支持。
1.明確問題
問題是探究的起點。在探究教學中,提出問題時要注意兩點:一是所提出的問題要難易適中。太容易會使學生缺乏興趣,喪失學習的動機;太難則會使學生產生過多的挫折,失去了進一步探究的信心。
2.提出假設
學生在已有知識的基礎之上,對要探究的問題進行分析,查找資料,提出解決問題的猜想或設想。這個過程可以通過小組合作討論的方式進行,最終制定出研究方案。
3.實驗驗證
學生根據研究方案進行自主探究。教師要為學生提供充足的驗證條件,有實驗的還要提供完備的實驗設備。
4.收集證據,得出結論
各組匯報探究結果。首先,要注意安排學生進行小組內和組間交流,通過交流,發現彼此間的差異。第二,要提醒學生注意到彼此間的不一致。檢查各自的探究過程,然后達成協議。第三,把結論以書面格式或口頭方式表達出來。學生通過口頭或書面的形式表達出來時,表明學生已經把新的言語信息與以往的認識結構聯系了起來,也即通過了語義編碼過程,實現了學生對新知識的重構。
5.總結反思
探究結束,教師應引導學生進行歸納和反思,指出存在的問題,提出改進措施。對于剛剛步入探究教學對探究活動這種主體性十分強烈的學習方式尚不適應的學生,教師應多鼓勵、多引導,使學生不至于茫然失措。
二、化學教學中實施探究教學的實踐
下面以《鹽類的水解》一節的教學為例,探討探究教學法實施的具體過程。
1.創設情境,提出問題
[引導]
溶液的酸堿性是由什么決定的?([H+]、[OH-]的相對大小)
純水顯堿性,酸性還是中性?(中性)為什么?([H+]=[OH-])
純水中加NaOH后,溶液是否還是中性?為什么?加H2SO4呢?(學生分析:H2SO4、NaOH電離出H+、OH-,致溶液中的[H+]、[OH-]不等,溶液產生酸、堿性)。
如果在純水中加入既不能電離出H+也不能電離出OH-的NH4Cl,情況又如何呢?請設計實驗,根據實驗結果回答?(生疑)
這四問,既為后面的分析探究提供了理論上的準備,又巧妙地利用學生的思維定勢,引入新課,實驗生疑,發現問題,使學生進入“心求通而未得,口欲言而不能”的“憤悱”狀態,他們會不由自主的帶著疑問追根尋源,主動進入探究的角色,激發了生學生內在的學生動機,為學生科學探究過程的實施,以及科學興趣地培養和思維的發展營造了心理準備。
2.引導分析,提出假說
[引導]
NH4Cl溶液顯酸性,反映了什么?
NH4Cl不能電離出H+和OH-,那么,[H+],[OH-]是哪能兒來的呢?
H2O本來電離出的[H+]=[OH-],而現在[H+]>[OH-],什么原因呢?
[提出假說]:
NH4Cl電離出的NH4+和Cl-,其中NH4+與H2O電離出的OH-離子結合成難電離物質,破壞了水原來的電離平衡,結果,[H+]>[OH-],溶液顯酸性。
由于學生基礎狀況和認識結構的限制,學生尚不具備獨立解決問題的能力。需要教師提問啟發,引導思維,再經學生討論,提出假說。
3.實驗探究,檢驗假說
[引導]推論1:上述假說如果正確,那么NH4NO3,AlCl3,Na2CO3
等強堿弱酸組成的鹽溶液應為堿性,
[驗證]實驗檢驗
[引導]推論2:上述假說如果正確,那么NaAc,Na2CO3等強堿弱酸組成的鹽溶液,應為酸性。
假說只有經實踐檢驗,才是科學的假說。本課通過推理論證,實驗檢驗的方法,培養學生嚴謹的科學態度,訓練學生思維的嚴密性。
4.科學抽象,得出概念
[歸納]上述實驗結果充分證明了NH4Cl,NaAc等鹽溶液顯酸堿性是由于鹽電離出來的離子與水電離出的H+或OH-結合生成難電離物質,破壞了水的電離,促進了水的離解,結果引起溶液中[H+]和[OH-]改變的緣故,化學上,把這一過程叫做鹽類的水解。
[小結]
鹽溶液酸堿性與鹽的組成之間的關系:
強酸弱堿鹽水解,其水溶液顯酸性;強堿弱酸鹽水解,其水溶液顯堿性;強酸強堿鹽不水解,其正鹽溶液顯中性;弱酸弱堿鹽水解,溶液的酸堿性取決于組成鹽的酸堿的相對強弱。
5.歸納總結,明確方法
提出問題分析問題提出假說檢驗假說形成理論,是科學研究的一般方法。提出的假說只有檢驗正確,才是科學的假說,才能形成正確的理論。鹽溶液顯酸堿性,是由[H+]和[OH-]的相對大小決定的。
三、實施探究教學法的思考
1.知識固然重要,但掌握獲得知識的方法更為重要
探究教學主張,讓學生應通過探究,親歷知識的形成過程,有利于激發學生的學習興趣,掌握學習方法。
2.探究教學倡導學生在“做中學”,在做中習得知識
其目的在于培養和提高學生主動學習和探究自然所需要的觀察能力、思維能力、探索能力以及分析能力和解決問題的能力。
3.探究教學要求教師轉變角色
探究教學強調以學生為主體,教師的作用在于設計問題情境,在于引導、點撥、提供材料,幫助完善實驗。
一、激發探究興趣，提供典型實驗
探究性教學設計可以通過優化教學組織形式、精選良好的探究問題、巧用現代教學媒體、設計富有邏輯性和趣味性的教學語言等途徑創設探究情境，不斷啟發學生自主思考，引導同學深入下去。探究性教學能否成功，很大程度上取決于學生的學習主動性。因此，激發學生的探究動機和興趣十分重要，只有讓學生動起來，才能充分發揮學生主動、自主、探求的積極性。探究性教學設計可以通過優化教學組織形式、精選良好的探究問題、巧用現代教學媒體、設計富有邏輯性和趣味性的教學語言等途徑創設探究情境，不斷啟發學生自主思考，引導同學深入下去。例如，在“影響酶活性的條件”的探究教學中，要求同學根據教材提供的一些影響消化酶的背景資料，提出問題和作出假設，并根據提供的一些材料用具、設計實驗的原則以及注意事項，自己獨立設計探究實驗，完成科學探究。從這樣的組織安排來看，給予了同學更多的選擇空間。例如，從酶的選擇看，既可以選擇過氧化氫酶，也可以選擇唾液淀粉酶、胃蛋白酶等等；從影響酶的條件來看，既可以選擇溫度，也可以選擇pH。學生除了選擇自己感興趣的問題進行探究外，還必須考慮不同的條件、不同的酶，因此，所探究的問題和設計的實驗自然是各不相同的。如果不同組的同學探究不同的問題，全班同學將會有更多的問題和心得進行交流。這樣的探究性類型遠比全班同學共同探究一個問題所涉及的知識、碰到的問題和解決的措施要多得多，所涉及的信息量要廣泛得多。
生物課中選擇能顯現事物規律的實驗，可以使學生在較短的時間內發現現象，認識規律，使學生在教師的指導下自行獲取知識，培養創造能力。因此，教師要精心設計選擇學生熟悉的、典型的、適量的實驗，激發學生的探究和學習知識。培養學生的質疑能力，通過對問題的發掘和探究，不僅加深了學生對教學內容的深層次的理解，而且增強了學生獨立思考問題的意識，使質疑和探究成為學生學習的內在需要，有助于發展學生的主動性和獨立性，促使課堂教學的動態生成和教師教育智慧的形成。
斐林試劑 雙縮脲試劑
組成 甲液：0.1g/ml NaOH
乙液：0.05g/ml CuSO A液：0.1g/mlNaOH B液：0.01g/mlCuSO
使用 現用現配混合使用 先用A液后用B液
用量 甲液2ml 乙液4-5滴 A液2mlB液3-4滴
有效成分 Cu（OH）2 Cu2+
反應環境 中性 堿性
反應條件 加熱 常溫
反應結果 淺藍色棕色磚紅色 紫色
在還原糖和蛋白質的鑒定實驗中，注意兩種試劑的比較
這樣使學生知道了這兩個實驗的本質。
二、科學探究，實驗六環節
中學生物學探究性實驗是基于中學生物學實驗前提下的，由教師給予學生指導的科學探究活動。在科學上，實驗的結果、結論或許早就有了，但為什么還要組織學生去探究呢？因為要教會學生科學探究的一般方法，考察學生在實驗過程中的操作表現，思維表現，學習能力表現等。探究性實驗一般以小組合作開展，提倡“以問題為中心，自主探索，小組交流，重在發展”，它要求學生既要對所研究的課題開展學習活動，同時又要對實驗過程開展學習活動。
高中生物探究性實驗課的教學過程結構歸納為以下六個環節：
（1）提出問題（2）假設（3）設計實驗（包括實驗A、B、C）（4）實施實驗（包括實驗A、B、C）（5）結論（6）表達交流。
以上六個環節可以解釋為：
（1）教師提供背景材料或學生從日常生活、生產實踐或學習中發現與生物學相關的問題，并以書面或口頭表述這些問題，描述已知科學知識與所發現問題的沖突所在。
（2）應用已掌握的知識，引導學生（或直接由學生）對問題的答案提出可能的設想，估計假設的可檢驗性。
（3）制定探究計劃，提出實驗步驟，列出所需要的實驗材料與用具，選擇控制變量，設計對照實驗。
（4）實施計劃，觀察實驗現象，收集實驗數據，評價這些實驗現象和數據的可靠性。
（5）描述實驗現象，處理實驗數據，得出合乎實驗的解釋，形成結論。
（6）撰寫實驗報告，口頭或書面表達交流探究實驗過程、結果和結論。
顯然，開展探究性實驗從整體上應體現上述六個環節。只有這樣，才能充分體現其一般課型特征。但是，也不能把這些環節絕對化。例如第一個環節，要求學生能夠獨立提出問題，這些問題可能是由學生自己提出來的，也可能不是。如果學生在教師提供的諸多問題中選擇一個，或者他們受到某些問題的啟發，提出新的將要探究的問題，能說這樣的問題就沒有探究意義嗎？當然不是。再如，設計實驗方案、實施實驗方案和得出實驗結論，這三個環節之間有著前后關聯關系，若實驗方案的設計存在某些失誤，就會影響到實驗結果的準確性，甚至得到錯誤的結論。這樣的話，教師也不能指責學生，因為學生已經努力參與了實驗過程，他們的探索精神是值得肯定的。
