如何进行探究式教学设计
2011-02-28 20:15阅读：
探究学习是一种积极的学习过程，主要指的是学生在科学课中自己探索问题的学习方式。
探究学习有五个基本特征：
1.学习者围绕科学型问题开展探究活动。
2.收集证据：学习者重视证据在解释与评价中的作用。
3.形成解释：学习者根据证据形成对问题的解释。
4.评价结果：学习者根据其他解释对自己的解释进行评价。
5.检验结果：学习者交流和验证他们提出的解释。
在新的课程标准里给出了科学探究的7要素，并指出科学探究学习过程是“提出问题——猜想与假设——指定计划与设计实验——进行实验与收集证据——分析与论证——评估——交流与合作”。其基本要求如下：
科学探究要素 对科学探究及物理实验能力的基本要求
提出问题 ：
能发现与物理学有关的问题；
从物理学的角度较明确地表述这些问题；
认识发现问题和提出问题的意义。
猜想与假设：
对解决问题的方式和问题的答案提出假设；
对物理实验结果进行预测；
认识猜想与假设的重要性。
制定计划与设计实验：
知道实验目的和已有条件，制定实验方案；
尝试选择实验方法及所需要的装置与器材；
考虑实验的变量及其控制方法；
认识制定计划的作用。
进行实验与收集证据：
用多种方式收集数据；
按说明书进行实验操作，会使用基本的实验仪器；
如实记录实验数据，知道重复收集实验数据的意义；
具有安全操作的意识；
认识科学收集实验数据的重要性。
分析与论证：
对实验数据进行分析处理；
尝试根据实验现象和数据得出结论；
对实验结果进行解释和描述；
认识在实验中进行分析论证是很重要的。
评估：
尝试分析假设与实验结果间的差异；
注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题；
吸取经验教训，改进探究方案；
认识评估的意义。
交流与合作：
能写出实验探究报告；
在合作中注意既坚持原则又尊重他人；
有合作精神；
认识交流与合作的重要性。
对以上几个要素，课程标准中对其教学特征做了以下说明：第一，在探究活
动中，各要素呈现的顺序不是固定的，如‘‘进行实验’’既可作为收集证据的途径。也是提出问题或做出假设的一种依据；第二，探究活动可以有多种形式和不同的水平层次。探究活动包括实验、调查、讨论等多种形式。活动中包括的探究要素可多可少，教师指导的程度可强可弱，活动的场所可以在课堂内也可以在课堂外，探究的问题可来自书本也可源于实际生活；第三，科学探究既作为学习的方式，又作为学习的内容和目标，必须落实在其他各主题的学习中，不宜孤立地进行探究方法的训练，等等。
(一)提出问题
科学探究是从提出问题开始的。爱因斯坦说：提出问题比解决问题更重要。
此处，我们所指的问题是可调查的问题，即可以通过科学探究来回答的问题，也
可称之为科学性问题。但是，应当明确学生提出一切种类的问题的价值，以避免
造成只有可调查的问题才是值得提出问题的印象。提出多种多样的问题，包括表
达不好或表达不清的问题，对学生的学习是重要的。因为通过提出问题，学生可
以将一个经验与其他经验之间建立联系并理解世界的意义。但是，如果教师以至
学生自己能够认识到通过科学探究可以回答以及通过科学活动不能解决的问题之间的区别，这样的学习是有帮助的。
一个适合探究的问题至少具有两个特征。即这个问题必须有一定难度、需要学生进行解释并且能够为学生所理解的问题，即符合学生的年龄及认知水平，处于最近发展区；这个问题必须能激发学生的好奇心和探究欲望。学生提出问题是在教师的指导之下完成的，需要教师在备课时有详尽的预设，如前面所讲的“抛锚”。
要求学生
能发现与物理学有关的问题
从物理学的角度较明确地表述这些问题
认识发现问题和提出问题的意义
(二)猜想与假设
假设就是试图解释事件或未来而提出的陈述。当做出假设时，所提出的解释不一定是正确的，但是依据可获得的证据它应当是合理的，并且，依据科学概念
和原理，它应当是可能的。在做出假设时，一些来自于过去经验的知识总是与对
证据的解释联系起来。因此，假设又可以说成是根据已知的科学知识，对研究着
的自然现象或规律性提出的一种暂时的、假定性的说明，或者说是对想要解决的
问题的真正原因的假定性说明。
科学理论，一般需要下面四个阶段或步骤才能形成，这是今天公认的事实。
◇提出假说
◇从该假说里，演绎地提出能够进行观察实验的题目、
◇通过观察或实验对提出的题目进行验证
◇验证无误，则假说成立。如验证有出入，则需修订、修改直到放弃
验证假说的惟一的而且是充分的条件，就是看其是否与事实一致，如果不能
直接进行验证，间接的验证也是可以的。
自然科学的发展，科学知识的积累就是经过这样的阶段或步骤而形成的。所
以，假说在自然科学方法论中占有很重要的位置。我们可以从化学发展史的角度，
来理解一下假说的性质、作用及其意义。
要求学生
对解决问题的方式和问题的答案提出假设
对物理实验结果进行预测
认识猜想与假设的重要性
在运用这一要素培养学生的科学探究能力的过程中，需要注意以下一些问题：
(1
)在培养和指导学生提出猜想或假设时，首先要注意观察、推理和假说的区别。因为学生时常搞不清这几方面的界限。观察和推理、假说的区别相对没有什么困难，我们试着来比较一下推理和假说。“带盖的瓶中放着蜡烛，其火焰熄灭是因为氧气不足的关系”，之所以这样说是因为从一个特定的瓶里的现象出发，考虑到火焰熄灭的理由而得出的推理。如果说“没有氧则不能发生燃烧现象’’时，这就成为反映事物一般属性的假说。当然，在实际的教学工作中要想严格地区分这些概念，有时是有些具体困难。但在开始探究阶段，在教师的教学思想上应当加以注意。
(2)要充分发挥学生作为学习主体的积极性、主动性和创造性，积极鼓励学
生在化学科学事实和理论的基础上，大胆进行猜想和假设，使他们对所观察的某
些事物和现象产生尽可能多的可能解释，要敢于突破‘‘老师没讲过’’的束缚，发表自己的见解。
(3)要精心设计和组织教学内容和化学教学过程，以保证探究活动的实施和开展。
(4)要根据教材体系结构的特点、学生的知识基础和能力发展水平，有目的地对学生进行假说方法的教育，使学生逐步掌握这一方法。
(三)制定计划与设计实验
制定计划是探究的一部分，在明确了要探究的问题，并对问题做出了初步猜想与假设后，探究的下一步工作就是设计方案，制定计划，来验证所做的猜想与
假设。
要求学生
知道实验目的和已有条件，制定实验方案
尝试选择实验方法及所需要的装置与器材
考虑实验的变量及其控制方法
认识制定计划的作用
(1)制定活动计划或探究计划过程中，需要考虑的问题很多。主要是：
针对探究目的和条件，选择合适的方法。这些方法主要包括实验、调查、访
问、资料查询等；
设计可操作的步骤，考虑可实现的器材、设备和技术等；
考虑影响实际实验结果或探究结果的主要因素，确定需要观测的量，并考虑
如何采用适当的方法控制实验条件；
在以上考虑的基础上，如何做出比较详细的实验或探究计划等等。
(2)对“制定计划”这一要素，要求学生：
在教师指导下或通过小组讨论，提出活动方案，经历制定科学探究活动计划
的过程；
能在教师指导下或通过小组讨论，根据所要探究的具体问题设计简单的化学
实验方案。具有控制实验条件的意识。
从这一要素目标的陈述中，可以看出，在初中化学教学中要求学生完全独立地制定计划是比较困难的。主要是学生对困难的预见不足，制定的计划往往会过于笼统，器材无法实现也是常见的问题。因此，在教学过程中，应当加强这方面的具体指导，使学生掌握制定计划需要考虑的问题和要素，也可以在实验或活动过程中指导他们补充和完善计划。在此，我们提供以下对学生进行指导的策略：
在制定计划方面，教师对学生的帮助可以始于对已完成的实验或调查的评论(不论这些活动是否是学生自己设计的)，帮助他们详细分析其中做了什么，并通过下述问题帮助他们识别活动的结构：
①他们试图要发现什么?他们对什么做了比较(识别独立变量)?
②他们怎样确保所做的比较是公正的(识别哪些变量应当保持不变)?
③他们是如何发现结果的(识别自变量)?
(3)当设计一个新的实验或探究活动时，可以对已有活动的评论进行回忆。在活动过程中继续进行设计。实际上，随着活动的进行以及一些不可预见的实际问题的出现，初始的设计可能会发生改变。但重要的是，在对计划做出改变时，学生要有认识。并且，在做改变时，对整体的设计框架要进行评论。将计划写下来是一种有效的活动，因为这需要学生在头脑中对进行的活动预先思考。教师在这方面的作用可归纳为：
④不要给出阻止学生自己进行思维的指令；
⑤为学生的设计提供时间和结构；
⑥即使学生没有为每一个活动在纸上写出正式的计划，也要期望学生对所做的活动进行仔细的思考；
⑦根据活动情况，对设计进行评论。
(四)进行实验与收集证据
实验，实际上是在条件控制下所进行的观察。学生的实验能力，是运用实验方法，完成各种实际操作任务的能力。
要求学生：
用多种方式收集数据
按说明书进行实验操作，会使用基本的实验仪器
如实记录实验数据，知道重复收集实验数据的意义
具有安全操作的意识
认识科学收集实验数据的重要性
应当采取的主要教学策略有：
(1)做好演示实验，示范操作技能。要用优化的操作步骤和熟练规范的操作技能向学生做示范，对学生产生潜移默化的影响。
(2)加强基本训练，打好实验基础。
(3)注重培养观察能力。
(4)进行实验过程中，注重培养学生研究的科学态度和进行科学方法的训练。
(五
