初中生物实验教学指导：探究性实验的设计和引导方法

第二节　探　究　法

探究法是指学生在学习概念和原理时，教师只提供一些事例和问题，让学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去独立探究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。美国学者韦尔奇说：“探究是人类寻求信息和理解的一般过程。”

科学探究是指以自然及认识自然的科学方法作为特定对象的探究，是指人们通过一定的过程和方法对客观事物和现象进行的探索、质疑和研究。科学探究有双重涵义，一是科学家用来研究客观世界并根据研究所获证据而做出解释的各种方式；二是人们建构科学知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动。

（一）科学探究的基本原则

科学探究是进行科学研究工作的主要方法，也是学生所要掌握的基本技能，在进行科学探究时，要遵循一定的原则。

1．科学性原则

科学探究活动是科学、严谨、实事求是的活动，首先要求探究课题本身是科学的，否则所实施的活动和得到的结果都失去了依托。这一原则是在确定实验选题时首先要考虑的。因此，在选择课题时要对课题进行科学性论证，结合其实验方案，对照科学概念、原理，看是否符合有关要求，判断其真伪性。

2．主体性原则

建构主义教学论强调学生不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己建构知识的过程，这种建构是无法由他人来代替的，教师应是意义建构的帮助者、促进者、引导者，而不是知识的提供者和灌输者。

3．可行性原则

这一原则要求选择的研究课题要具有可操作性，要能够付诸实施。首先，可行性原则一个重要策略是探究课题范围要小；其次，能选择一个恰当的突破口，小中见大；最后，选题要符合实际。

4．开放性原则

探究性生物实验教学应提供一个开放的空间。一是学生在实验中的心态是自由的，思维是开放的；二是教师的教学方法和手段是开放的，应能有针对性地因材施教：三是对学生的要求是开放的，给予学生较大的自主活动的空间和时间，不轻易否定学生的探索。

（二）探究的一般流程

探究性实验一般以小组协作学习与学生自主学习相结合，提倡“以问题为中心，自主探索，小组交流，重在发展”。科学探究的一般过程为“提出问题——作出假设——制订计划——实施计划——得出结论——表达交流”。探究性实验的教学过程不是一成不变的，这只是为了便于初学者理解探究性实验教学的本质，提供一个有章可循的范式。在实际的中学生物探究性实验教学中，应结合具体的实验案例进行灵活的设计、操作。

1．创设情境，发现问题

教师引导学生发现问题的策略主要是创造性地构建学习环境，给予机会激发学生的主体意识。中学生们探究性实验的题目多数是来自教材，但这不等于说学生只能探究来自教材的实验，同时，教师也要有意识引导学生通过观察日常生活和自然现象提出问题。

中学生好奇心和求知欲很强，针对一个生物学现象往往会提出很多问题，例如在“探究光对鼠妇的影响”这个活动中，同学们一共提出了10个问题，有的问题是不需要开展探究活动的。教学中，老师除了要保护学生学习的积极性外，还要对学生提出的问题做适当的评价，帮助他们确定一个可探究的有价值的问题，同时还应要求学生对提出的问题准确表述出来，通常情况下，我们会用一个疑问句的形式来表述提出的问题。

初中学生刚刚接触科学探究，他们提出问题和表述问题的能力非常有限。教师在教学过程中，要调动学生学习的积极性，鼓励同学提出问题。同时也可以组织小组讨论等多种方式对学生提出的问题进行评价，以便确定一个可探究的问题。让学生在教师点评和学生小组互评的过程中逐步提高自己提出问题的能力。

2．初步分析，作出假设

作出假设是探究问题的关键，在很大程度上取决于对问题认识和理解的程度。教师应该积极地通过各种教学媒体，提供相关资料或让学生自主地搜集资料，引导学生多角度、多渠道地思考问题。(www.xing528.com)

假设在科学实验中是一重要的环节。一个成功的科学研究往往具有表述清晰的假设，很多伟大的生物学发现都是通过建立假设完成的。因为假设是实验开始前对提出问题给出的尝试性的解释，所以，假设可以有多种，假设有对错之分，但这也不代表可以随意假设，教学中学生做出假设后老师一定要让学生说出假设的理由是什么，目的是引导学生明白假设要有依据，猜想不是胡猜乱想，要依据已有的生活经验或生物学知识。

3．根据假设，设计实验

实验设计包括实验方法设计、对照实验的确定、实验器材的选择、实验数据收集等各方面。对于学生来说，确定合适的对照最为困难。

设计探究方案是探究过程中很重要的环节，科学、巧妙、合理地设计不仅是学生创新思维的训练过程也是创新能力的培养过程。初中教材的探究实验，其结果对学生来说是未知的，但对教师来说是已知的，课堂教学中，如何引导学生设计并完成实验，其中关键一点是帮助学生理解并掌握实验设计的基本原则，即对照原则、单因子变量原则、重复性原则和可行性原则。

4．实施计划，获得结果

实验数据的收集在科学探究中是一个非常重要的环节，在进行教学设计时应注意以下几个问题：

（1）教师应引导学生真实、客观记录实验数据，不要带着对实验结果的预期来影响对实验数据的描述。通常情况下，一次实验数据并不代表实验结束，一般，实验必须重复多次且每次都获得相似的结果时，实验结果才确实可靠。

（2）实验数据的描述可以采用文字表述的方法，也可以采用图表表示，针对不同学龄段的学生应采用相对应的描述形式。对初中学生来说数据的描述和处理可以先从文字描述开始再到表格再到曲线，本着由易到难原则，逐步来形成这种能力。

（3）引导学生归纳实验结果时，应使学生明确：实验数据可以反映实验结果，但并不等于探究的结论，探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律。例如，在“探究光对种子萌发的影响”这一实验中，实验结果：有光的一组萌发20粒，黑暗的一组萌发22粒。结论：光对种子的萌发没有影响。

5．总结分析，表达交流

组织学生进行交流和表达时首先要考虑的问题是，选哪些同学展示、展示什么，需要老师在课下认真研究每一个学生的实验方案，在展示什么样学生作业的选择上进行精挑细选，展示的不一定是做得特别好的，但一定是有代表性的。只有这样，才能在课堂上及时洞察到学生实验中的一些闪光点，或者捕捉到实验过程中一些非科学的做法，并及时提出启发性的问题，引起全班学生的思考，最后还要让学生撰写实验报告。

（三）注意的问题

中学生物教材安排的探究性实验较多，课堂上可能会出现很多老师预想不到的问题，教师在课余时间要不断完善自己的知识结构，提高进行教学设计的能力以及驾驭课堂的能力。因此还要注意以下问题：

1．探究活动要循序渐进

学生科学探究能力的发展不是只要记住有关探究的知识就能解决的。必须在探究实践中不断积累才行。为此，学生需要先经历一些简单的探究活动，随着能力的逐步提高，慢慢加大探究的难度，使探究活动的水平循序渐进。

2．选择合适的内容进行探究

不是每个教学内容都适合探究，也不是只能探究书本上的问题，在实际教学过程中，要注意选择合适的内容进行探究。

3．准备一个代表性强的探究性实验

在一个学期里，选择一个代表性强的探究性实验，让学生充分参与进去，从提出问题开始，每一个步骤都反复斟酌，仔细推敲，互相讨论，共同协作，教师作为合作者给学生提供支持和帮助，充分与每个小组进行交流，鼓励小组成员团结协作。最后的实验报告也规范要求，让学生认真完成。