时间：2023-07-13 09:22:56
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇科学探究的一般过程，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
现在大家对科学课的观察实验活动是比较熟悉的。早年的自然课、常识课里就有不少观察实验活动。今天的科学探究活动过程中也有许多观察实验活动。问题是不少人把观察实验活动与科学探究活动等同起来，以为科学探究活动就是观察实验活动。这么一来，问题就大了。科学课的科学探究活动包括科学探究活动的研究，没有了或者说生长不起来了，就会被一般的观察实验活动取代了。
科学课的科学素养目标是在科学探究活动过程中达成的。传统的课堂教学过程包括一般的观察实验过程，承担不了科学素养培养的任务。所以，我们有必要厘清科学探究活动与观察实验活动。
科学探究活动和观察实验活动是彼此之间有联系的活动，科学探究活动过程中可能包含有观察活动和实验活动。但它们又是不同性质的活动，观察活动不一定是科学探究活动，实验活动也不一定是科学探究活动。
例如，老师指导学生加热烧杯中的水，直到烧杯中的水沸腾。学生观察到了水的蒸发与沸腾，完成了加热实验。这就只是一个加热烧杯中的水的实验活动，或者说只是一个蒸发与沸腾的观察活动。再如课堂上常见的：老师请1号同学把一勺食盐加入水杯，请2号同学搅拌，请3号同学观察，请4号同学记录；再请1号同学加盐……最后请4号同学汇报溶解了几克食盐。能说学生经历的是一个科学探究活动过程吗？当然不能。孩子们所经历的也只是一个观察实验的过程。
科学课程开设至今，已经有十年左右的时间过去了。许多科学课的活动还大体停留在一般观察实验活动水平，原因当然不止一个，但与许多人在观察实验与科学探究活动之间划上等号肯定是有关系的。诸如此类的溶解、加热等观察实验活动，都可以说是科学活动，但还不是科学探究活动。至关重要的原因在于精髓的“探究”的缺失。在这些观察实验中，活动主体并没有进入“探究”的层面，活动本身也欠缺可以称之为“探究”的过程。说活动主体并没有进入探究层面，有活动中的学生基本处于被动地位为证。说活动本身欠缺“探究”的过程，反映在课堂教学中，便是普遍存在的忽略直至取消交流研讨的过程。所以，在现阶段，我们不妨把学生的活动参与状态是属于“主动参与”、“自主参与”还是“被动参与”，作为课堂教学活动走向科学探究活动的重要观察标志。观察“参与状态”，这是学习主体角度的一个观察标志。道理很简单，如果是个学生被动参与的活动，老师说一就做一，老师说二才做二，大抵就成为毋须动脑筋，毋须思维参与的活动，当然不会是科学探究活动了。反过来，主动参与的状态反映出学生是有动机、有想法，也就是有思维参与进来了；自主参与则更深入到计划、比较、选择、决策等思维层面了，仅就活动主体思维参与的角度说，也向着科学探究活动的方向发展了。
现阶段的课堂教学活动，走向科学探究活动的第二个观察标志是“活动空间”。观察“活动空间”，这是主要活动角度的一个观察标志。也是出自当前科学课堂教学中普遍存在的问题：课堂教学过程中设计、预留给学生的活动空间过小的问题。
就像“100毫升水能溶解多少克食盐”这样的活动，原是一个需要活动小组制定计划，制定这个计划又涉及对能溶解多少盐的预测，预测又可能影响到调整研究的问题，改为50毫升的水能溶解多少克盐……这个活动空间比较大的探究活动，确实留着根据学生的实际情况，作适当的活动空间调整的余地。但在许多课堂上，老师们以自己的详尽指导与安排，把这个活动变成“请1号同学把一勺食盐加入水杯，请2号同学搅拌，请3号同学观察，请4号同学记录；再请1号同学加盐……最后请4号同学汇报溶解了几克食盐”，把这个活动的空间压缩成简单的活动操作与数字统计。实际上是把一个蕴含有丰富发展内涵的科学探究活动，肢解成一个价值意义不大的教学一个能溶解多少盐的结果的活动了。试想一下，无论是加盐的、搅拌的、观察的、记录的、还是汇报的，这样的一个过程，除了最终确实知道了100毫升水能溶解多少克食盐之外，还有什么有价值的长进与发展呢？
第三个走向科学探究活动的重要观察标志就是“交流研讨”。不妨把它称之为活动结构层面的观察标志。同样出自当前科学课堂教学中普遍存在的问题：交流研讨不起来，或者没有交流研讨过程，以致前面的观察、实验、测量、考察、调查等活动，上升不到科学探究活动的高度，不能获得科学探究活动的效率与效果。
所以，这些年来我特别关注课堂教学过程中的交流与研讨问题，特别关注课堂教学过程中的活动空间问题，特别关注学习主体的主动参与和自主参与问题。建议各位老师也多加关注研究。课堂上的科学探究活动是怎样的？提供几个方面供大家参考：课堂上的科学探究活动是一个学生主动参与和自主参与的活动，是一个学生具有一定自主空间与自主时间的活动，是一个学生思维积极参与的活动。
课堂上的科学探究活动是由几个连续活动侧面组成的活动。观察是一个活动侧面，实验是一个活动侧面，交流是一个侧面，研讨是一个侧面……所以，它是一个可以不断深入，不断延续，不断进行下去的活动。它是由一个起始目标引导，由新的发现、新的问题支持而持续发展的活动。它是一个有可能向不同方向发展，也可能向同一方向发展的活动。
课堂上的科学探究活动还往往开始于一个问题的探究，结束于更多问题的提出。真正的科学探究活动不是越探究，问题越少；不是探究到最后，所有的问题都解决了；而是越探究问题越多，不要期望所有的问题都能解决。下课的时间快到了，怎么问题越来越多呢？有的老师觉得下不了台了。实际上有可能，这正是科学探究活动成功的反映。所以，我们还可以特别提出一条：开始于一个问题的研究，结束于大量的问题涌现，这往往是科学探究活动进展取得成功的一种反映。
因为科学探究活动的这些特点，比如说它是一个主体自主参与、思维参与的活动；它是一个由几个连续活动侧面组成的活动等，决定了科学探究活动需要充分的活动时间与活动空间。所以，我们一直在呼吁要给学生充分的自主活动时间与自主活动空间。如果老师把活动空间压缩得很小，活动的性质就变了，就不是科学探究了。在课堂教学改革中，时间分配的改革与活动空间设计的改革成了首当其冲的改革。
六、科学课的一般过程
科学课的一般过程，大抵可以分成五个部分：导入活动，主要活动，交流研讨，补充性活动，整理小结。我们可以把五部分组成的一般过程画成一张流程图。
导入活动：在课开始的时候，把学生的注意力导引至课的主要活动，知道接下去要做什么以及怎么做，一般在5分钟左右的时间完成。这也是“导入活动”方框画得很窄的原因。5分钟时间里完成对课的主要活动的准备与指导，不是一件容易的事。因此需要抓住最重要的东西。
当前的问题是这一块占用的时间太多。有的老师会花二三十分钟时间做活动前的指导，学生开始活动时，课只剩下不多的几分钟时间了。几分钟的活动会是科学探究活动吗？几分钟的时间里学生能做什么？所以，改革的第一步是把老师的指导压缩成一个简短的导入。
主要活动：一节课里如果安排多个观察实验活动，每个活动的时间就只有几分钟了。几分钟的活动很难成为一个探究活动。所以，要尽可能地把活动整合起来，设计成一个活动。这个活动就是课堂教学过程中的主要活动。《磁铁的磁性》案例中，“观察条形磁铁的磁性”就是经过整合设计的一个主要活动。
40分钟的课只进行一个主要活动，这个活动能分配到多少时间？也就15～20分钟。就科学探究活动来说，时间仍然太少。不管怎么说，从几分钟的活动到十几、二十分钟的活动，有利于科学探究活动推进一步。
交流研讨：活动后的信息处理加工是一个共享与分析、整理主要活动中获得的信息，包括整理各种发现、想法、问题的过程。某种意义上可以说，前面的主要活动是为交流研讨作的准备。我们却往往把这最重要的一个环节忽略了，几乎不给它以时间和地位。许多课里所谓的交流研讨中，只要符合老师想法的数据（或说法）一出来就完事了，并不是真正的交流研讨。
主要活动与交流研讨是构成课堂科学探究活动过程的两个主要层面，承担着科学课堂教学目标达成的重任。学生的认识发展主要是在这个过程中完成的。科学探究能力的发展、情感态度价值观领域的发展也是在这个过程中完成的。在一般过程图中，主要活动和探究研讨用了两个大方框，表示它们是科学教学过程中最重要及最需要时间投入的部分。
补充性活动：不一定每节课都有。在交流研讨过程中有分歧与异议，有必要进一步确认时，就需要补充活动了。例如，有孩子说萝卜遇上碘酒不会变色，萝卜里没有淀粉。有孩子说萝卜遇到碘酒会变色，萝卜里含有淀粉。产生分歧争议了，做一个补充活动就会发现：切过马铃薯的小刀被淀粉污染了，再去切萝卜，萝卜上沾染有淀粉了。原来，遇上碘酒变色的还是淀粉。争论多长时间都难解的问题，安排一个补充活动就解决了。
整理小结：交流研讨的最后阶段是整理归纳一节课的结果。所以，整理小结其实是交流研讨的一部分。在无须安排补充活动的过程中，科学课的一般过程就变成这样的流程了：
在课的最后，可以用学生达成的共识，以及学生对所达成的共识的表述作为小结。就像《磁铁的磁性》课例一样，在展示与交流条形磁铁磁性观察记录示意图的基础上，写出自己归纳整理的“全班同学观察条形磁铁磁性的结果”，从中选出一份大家认可的表述，作为今天的观察结果――课的小结。这样的小结，比老师理出的结果更有意义，也比书本上的现成结果更有意义。
用学生自己取得的成果作为结果，老师们一定会不放心，总觉得孩子们写出的东西没有书本上的结论可靠与完整。其实，用不着怕学生的认识与学生的表述有这样那样的问题。人的认识本来就是一步步发展的。如果他们的认识有问题，他们的表述出了问题，正好是我们的教学契机。
案例六：《沉与浮》――
有一个典型的案例：这节课认识的是《沉与浮》。孩子们把一个个物体放在水槽中观察。同时记录下哪个物体是沉的，哪个物体是浮的。观察完了，开始交流汇总：黑板上左边写的是沉的物体；右边写的是浮的物体。
接下去就是研究什么样的物体是沉的，什么样的物体是浮的了：让我们一起找找浮的物体的共同特点，沉的物体的共同特点吧。孩子们仔细一看，找到左边沉的物体都比右边浮的物体轻的特点了：大头针轻，它沉了，塑料块重，它浮了。图钉轻，沉了。木块重，浮了。粉笔头轻，沉了，玻璃瓶重，浮了。于是，孩子们对这节课的归纳小结出来了。我们观察研究的结果是：所有的比较重的东西是浮的，所有的比较轻的东西是沉的。老师肯定了大家的观察研究，肯定了大家得出的结果。下课了。
如果有老师认为这个结论有悖“沉与浮”的常识、常理，为了不“误人子弟”，在孩子们得出这个结果的时候指出：实际上不是这样的。你们都错了，科学家的研究结果是怎样的。那就真的实实在在地误人子弟了――把孩子们“教”懵了：我们的观察有问题吗？没有问题。我们的记录有问题吗？没有。我们交流与整理有问题吗？没有。我们归纳有问题吗？也没有啊。确实是比较重的浮着，比较轻的沉了呀。那我们为什么错了？我们错在哪里了？这样的纠正，无疑在教育孩子们：观察、记录、交流、研讨、思考，再怎么认真也是没用的。到底是怎么一回事还得听老师的，看书上写的，信“科学家”说的。这么一来，科学课的科学教学蜕变成为迷信书本、迷信权威的反科学教学了。科学的反面不就是迷信吗？所以，这位上《沉与浮》的老师的肯定不仅没有问题，还使课升华成为科学教学的经典案例。
第二天上课时，老师提出了继续观察研究的任务：上一节课我们研究的结果是：比较轻的物体沉下去，比较重的物体浮起来。今天，我们来作进一步的研究。老师为每个小组准备了一袋新的材料。观察着、观察着，许多孩子举手了：老师，上节课的研究结果要修改，实际上并不是这样的……孩子们在新的观察与研讨活动中，发现上一节课“重的浮，轻的沉”的认识，与今天的观察事实不一致。最后，不仅修正了原先的认识，而且还发现上节课得出错误结果的原因，那是因为观察材料的问题。从成人的角度说，就是观察样本、调查样本的取样问题了。这两节课结构成一个典型的科学探究过程，合起来，给孩子们施加的科学素养的影响是多么积极、多么有价值、多么有意义啊！
认识的过程一般都遵循着“实践－认识－再实践－再认识……”的总规律，但科学探究作为一种特殊性的认识，其认识过程模式一般为：
科学认识论强调，真正的学习已不仅仅是指知识本身，而且还包括获得知识的过程和方法。知识的再生过程应当以适当的形式重演知识的生成过程；学生所认识的知识，虽然相对于人类而言是已知的，但对学生而言却是未知的。因此学生要想认识知识，也必须按照认识的一般过程来进行探索。
二、高中化学探究教学的基本模式
探究教学的教学模式多种多样，但是实质和特征都基本相同，只是在形式上略有差异。在高中化学的探究教学中应该根据教学目标、教学内容、学生的认知基础等因素的不同进行选择。一般来说主要包括“实验探究”和“问题探究”两种基本模式。
(一)实验探究模式
“实验探究模式”是指学生在教师的引发下，运用已有的知识和技能，充当新知识的探索者和发现者的角色，根据自己设计方案，通过实验探索进行积极主动的分析和思考，去探求未知和解决问题的一种教学模式。其一般流程为：
其主要步骤包含：①在教师指导下进行有针对性的实验，并对结果进行分析；②提出问题或问题的关键所在，从而明确问题；③根据自身已有的认知经验提出解答问题的猜测和假设；④搜集资料或收集必要的材料设计实验，验证假设；⑤作出判断，形成结论，并进行合理的评价并与他人交流。
案例1：褪色原因的探究
实验情景：在NaOH溶液加几滴酚酞溶液，溶液变红，再加几滴新制氯水，变无色。
提出问题：为什么试管中的酚酞最终变为无色?
提出假设：①NaOH与氯水中HCl、HCIO发生中和反应，使C(OH-)减小，酚酞褪色。
②氯水中HCIO氧化酚酞使其结构破坏而褪色。
实验探究：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，又呈红色。
②在含酚酞的NaOH溶液中，滴入氯水至溶液褪色，再滴NaOH溶液，溶液不变红色。
交流评价：学生在讨论、交流基础上获得共识。
得出结论：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)问题探究模式
“问题探究模式”是指以学生为主体，以学生主动探索问题的实践活动为策略，使学生在学习中理解并初步尝试科学研究的基本过程。此模式教学贯彻“问题解决”这一中心，其根本目的是为了能达到学生知识的主动构建。其一般流程为：
其主要步骤包含：①教师设计适当的问题情景，使学生发生认知冲突；②运用猜想与假设，与认知结构中的前概念建立联系；③在对各种假设整理归纳的基础上，鼓励学生设计出合理的探究方案；④通过实验探究或逻辑推理，验证假设，寻求认知冲突的解决；⑤引导学生以科学概念代替错误概念，达到认知重组。
案例2：苯的结构的探究
提出问题：苯分子具有怎样的结构?
讨论交流：学生讨论交流，对给予的大量信息做初步的分类与思维加工。
形成假设：假设一：若苯分子为链状结构。(试根据苯的分子式写出二种可能的结构)
假设二：若苯分子为环状的结构。(试画出可能的结构)
设计方案：①能否使溴水褪色?
②能否使酸性高锰钾溶液褪色?
史实情景：介绍化学史实。
讨论交流：学生讨论并预测结论。
结论阶段：确切地表示苯分子的结构。
三、高中化学探究教学的基本程序
1．创设问题、引发探究。学生的学习过程就是一个不断发现问题、分析问题、解决问题和再去认识更高层次问题的过程。问题对于学习过程来说，有着至关重要的引导作用。以问题为中心，围绕科学的并能激发学生思维的问题展开教学，也是探究教学的重要特征。创设探究情境就是创设一种提出问题、探索问题的教学情境。
2．活动探究、探索问题。明确问题之后，教师要组织学生围绕问题进行活动探究，该过程是整个探究教学的关键环节，它一般包括猜想假设、制定计划、收集证据、解释结论、评价交流几个基本要素。探究活动中可以突出其中的一个或几个要素，各个要素的顺序也可以因探究的内容不同作适当调整。
3．评价教学、完善探究。教学评价是教学各环节中必不可少的一环，一般包括学生自我评价与教师评价。学生自我评价就是学生对探究学习过程和结果的反思与评价、表达与交流的过程。评价的内容主要涉及学生的探究活动准备情况、对探究内容的兴趣度、探究过程中的参与度、探究活动中合作交流情况、对探究活动结果的正确性及满意度等。教师评价是教师对学生探究学习进行评价，可以采用书面测试、活动表现评价等方式。
四、高中化学探究教学中的两个关键：假设与验证
探究教学的过程一般包括“提出问题－查询资料－建立假设－实验验证－形成结论－评价交流”等几个基本环节。化学是以实验为基础的学科，其探究活动的核心应该是“建立假设”与“实验验证”两个环节。
(一)建立假设
“假设”是指学生根据已有的学习经验，对需要探究的问题猜想出来的一种或多种可能的答案或结论，它是科学探究的重要特征之一。教师要对学生提出的假设不要做太多的评价，但是要引导他们对种种假设进行整理归纳，教师对学生因知识上的欠缺而产生离题的假设要给予必要的启发，为学生提出恰当的假设铺路搭桥。一般可以运用归纳法、演绎法、分类法、类比法等方法引导学生提出假设，现以归纳法为例予以说明。
案例3：盐类水解的探究
实验情景：醋酸钠、氯化铵、氯化钠三种盐的水溶液分别滴加酚酞和石蕊试剂。
明确问题：醋酸钠、氯化铵、氯化钠三种盐的水溶液酸碱性为什么不同?
分析讨论：醋酸根与水电离的氢离子结合生成弱电解质醋酸，所以溶液显碱性。
归纳假设：某盐离子能与水电离出的氢离子结合生成弱电解质，则溶液显弱碱性；某盐离子能与水电离出的氢氧根离子结合生成弱电解质，则溶液显弱酸性。
实验验证：通过实验验证假说的正确性，明确适用范围并形成理论体系。
交流运用：应用于解决实际问题。
(二)实验验证
任何假设与猜想都必须通过实验进行验证，在这个过程中要把假设变成可行的、具体的实验方案。学生要选择实验的用品和设计实验的步骤，对学生而言这一步难度较大，教师不仅要给予学生知识上的铺垫，还要给学生探究方法上的指导。学生自行设计实验方案后，首先要讨论其安全性；可行性、简约性。对有些不能解决的问题教师要及时给予点拨，激活学生思路的中断点，引导学生克服思维定势，寻找解决问题的方法。在点拨学生时，不宜多讲更不能代劳，只要把关键的问题点到即可。
案例4：苯酚与钠的实验探究
设计方案1：直接加热苯酚，使其熔化，然后再加入钠进行反应。
学生评价：苯酚有毒、易氧化，苯酚在加热时颜色会发生变化，而影响实验效果。
设计方案2：用乙醇把苯酚溶解，形成苯酚溶液，然后再加入钠进行反应。
义务教育《化学课程标准》中明确指出：义务教育阶段的化学课程应“以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能”。通过探究活动，可以使学生亲历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，从中获得有关的化学知识和技能，体验科学探究的乐趣，学习科学研究的方法，领悟科学的思想和精神。因此，教学中积极组织学生开展科学探究活动，对于培养学生科学思维的品质，乃至人的终身发展至关重要。
为使学生尽快了解科学探究的一般过程，培养和发展学生的科学探究能力，笔者认为，科学探究教学中应注意以下几点：
一、应联系学生自身实际，消除对“科学探究”的畏难情绪，引导学生了解探究活动的一般过程
一般来说，科学探究的基本过程包括六个要素：提出问题，进行猜想和假设，制定实施计划、设计实验，实验与观察、获取事实与证据，检验（反思）与评价、表达与交流。由于初中生对“科学探究”的内涵、实质并未真正理解，再加之初学化学，因此他们对这个“科学探究”感到很深奥，要完成这探究活动会很困难，畏难情绪油然而生。此时就需要教师联系学生自身实际加以引导。通过引导，让学生认识到科学探究的意义和基本过程，能从日常生活或化学学习中提出问题，进行初步的探究活动。
其实，探究活动就发生在学生身边，每个学生都经历过很多探究活动，不管这种活动是多么的简单。例如，某个学生在写字时，发现圆珠笔突然写不出字了，他会怎么办？他可能会先检查一下笔尖是否损坏，如果没坏，他会接着把笔芯取出来，看一看笔芯中是否有“油”。如果真是“油”没了，就换一支新的笔芯。
这么一个简单的、习以为常的过程，其实就是一个探究活动。因为它包括了探究活动的一般过程：发现问题——圆珠笔写不出字了；提出问题——怎么会写不出字？作出假设——可能是笔尖坏了或没“油”了；制定和实施计划——检查笔尖和笔芯；得出结论——笔尖坏了或没“油”了；最后解决问题——换笔尖或笔芯。类似的例子只要我们稍加启发，学生肯定会举出很多很多。在此基础上，再引导学生进行具体的分析，使他们逐步了解探究活动的一般过程。这样学生就会感到探究活动并没有想象中的那么难，不仅增强了完成探究活动的信心和勇气，而且激发了参与探究活动的兴趣和热情。
二、应重视探究技能的规范化训练，提高学生的化学科学素养
科学探究不同于以往的化学实验。以往的实验是学生按照教师或教科书规划的“路径”进行验证性的操作，至于“为什么”则不去思解。而科学探究是让学生运用观察、实验、调查等方法广泛获取信息，从日常现象和化学学习中提出问题，作出猜想或假设，设计实验或有关的活动方案，寻求解决问题的依据或证据，定性或定量地处理有关的信息和资料，从而提出解决问题的合理建议。
科学探究的方式方法是多种多样的，观察是科学探究的一种基本方法，也是发现问题、提出问题、探索奥秘、获取知识的前提。然而科学观察不同于一般的观察，要有明确的观察目的，要掌握一定的观察方法，要有良好的观察习惯。更重要的是要由目的性观察变为思维性观察。为了达到这个目标，在科学探究教学中应特别注意从下列几个方面培养学生的观察技能：（1）既观察实验结果，又观察实验过程中发生的各种现象；（2）既要抓住观察重点，又要全面观察；（3）既观察主反应的现象，又兼顾副反应的现象；（4）注重对异常现象的观察，以培养学生分析问题、解决问题的能力、意志和品质；（5）注重实验现象的对比观察，以培养学生探究知识的科学方法。在观察的基础上，还应再组织学生互相讨论，交流看法和体会，让学生在热烈的讨论中迸发出思维的火花。
三、应倡导发展性评价，发挥评价促进学生科学探究能力发展的功能
倡导发展性评价，突出评价促进学生发展的功能是此次新课程改革提出的新的评价理念。因此，对学生的评价不仅要关注他们的学业成绩，而且要发现和发展学生多方面的潜能。
要改变过去单纯通过纸笔测验、考试检查学生对知识、技能掌握的情况，倡导运用多种评价手段和方法，评价学生在情感态度、价值观、创新意识和实践能力等方面的进步与变化。为此，在对学生科学探究能力评价时要注意以下几点：
1.评价主体的多样性
学生科学探究活动的评价者可以是教师，也可以是学生个人或学生小组，还可以是学生家长、教育主管部门、科技管理部门以及社区有关组织等。在这个多层次、多角度、开放性的评价网络中要特别重视让学生参与评价活动，重视学生自我评价对学习活动的促进作用。
2.评价内容的全面性
化学课程以培养和发展学生的科学素养为主旨，因此对学生的评价应涵盖科学素养的各个方面。不仅要对学生知识掌握结果进行评价，更需要对学生的创新意识、合作精神、情感态度、价值观、实验操作技能、探究能力、分析问题的思路、知识的理解和认知水平以及表达交流技能等进行全方位的评价。
3.评价作用的激励性
小学科学探究式教学，是一个让儿童亲历科学探究的学习过程，它大致包括根据情景、观察到的现象和可以获得的信息，从儿童已有的知识，对问题的了解和已具有的科学概念（想法）出发，提出问题，对问题的解答进行猜测，为证实猜测提出假定，设计试验或进行观察、收集和整理数据，得出结论和进行交流，提出新的问题……
我们认为学生的探究式学习应该是一个完整的过程。因此，我们的探究式教学在让学生掌握核心的科学知识和概念，同时培养学生的批判性思维、尊重事实、尊重别人、合作而主动积极的科学态度，这些方面的培养是不可分割的。
当然，我们对小学生的科学探究式学习也不能拔高要求，科学课程标准中指出：在小学阶段，对科学探究能力的要求不能过高，必须符合小学生的年龄特点，由扶到放，逐步培养。在具体的教学实施过程中，可以涉及科学探究的某一个或某几个环节，也可以是全过程。因此，有效评价科学课堂教学的质量是一项灵活性比较大的工作，不同的教学内容就有不同的教学重点和教学环节。
1 理性思维的定义
理性思维是一种建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式，是一种有明确的思维方向，有充分的思维依据，能对事物或问题进行观察、比较、分析、综合、抽象与概括的思维。高中阶段主要培养的学生的理性思维有归纳、演绎、类比、建模等。
1.1 归纳与演绎
归纳和演绎都是一种推理和思维方式，前者在个别中发现一致，后者在一般中发现个例。归纳与演绎的实质表明，它们是两个方向相反的认识方法，既是对立的又是统一的。人们对事物的认识往往从个别开始，然后扩展到一般，再从一般进一步认识个别。一些概念的形成就是归纳的结果，对这些概念进行检验和运用体现了演绎的思维方法。
1.2 建立模型
建模是为了理解事物，从而对事物所作出的一种抽象。生物学中的模型有物理模型、数学模型和概念模型。从广义来看，概念的建构过程就是建立模型的过程，概念的形成就是模型的形成过程；从狭义来看，建模是研究系统的重要方式，凡是用模型描述系统的因果关系或相互关系的过程都属于建模。
1.3 类比推理
类比推理是科学研究中常用的方法，是从特殊推向特殊的推理，也是根据两个或两类对象部分相同的属性，从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。如声和光有不少属性相同：直线传播，有反射、折射和干扰等现象，由此推导出：既然声有波动性质，光也有波动性质。这就是类比推理。
2 科学探究的定义
科学探究强调的是学习和研究的一种方式，同时也是一种学习科学知识、发展理性思维、形成科学态度和精神的过程。科学探究是一种综合的能力，其本质是提出问题和解决问题，其核心内涵包括探究的问题、方法、过程、结果和交流，以及科学态度和精神。学科教学中的科学探究一般包括提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、得出结论、表达和交流等环节。
3 在概念教学中，培养学生科学探究能力和理性思维的教学策略
关于概念教学，很多教师还只知道“概念获得”的理念，该理念强调对概念和事实的片面记忆，忽视对概念的深刻理解。那么如何实现概念的有效教学呢？通过开展探究性教学活动，教师可以有效帮助学生改变他们错误的前科学概念，达到建构正确科学概念的目标。建构生物学概念时，离不开观察、实验、调查、比较、分类、归纳、演绎、分析与综合等多种科学方法。在此过程中，教师既可以让学生体验概念建构的过程，加深对概念的理解，又能培养学生理性思维。
3.1 归纳和演绎举例
归纳法常用于促进学生建构新概念，这需要教师呈现或组织学生收集具有代表性、多样化的具体材料。演绎法则指在概念学习之后，学生将概念应用到具体情境的问题中。时至今日仍有部分教师习惯在概念教学初期采用演绎推理的方法；但这种“结论+演绎”式的概念教学是灌输式教学的典型做法，不利于培养学生主动获取和学习概念的本质属性。例如，关于“原核细胞”的学习，教师不宜先给出其定义，然后再通过细菌、蓝藻来讲解、举证；而应先呈现细菌、蓝藻、支原体的细胞模式图，让学生比较、辨别，最后归纳出三者之间的共同属性。而概念的应用可以安排在“真核细胞”学习之后，通过对大肠U菌、酵母菌、叶肉细胞和小肠绒毛上皮细胞结构示意图的识别、比较与分类，让学生在问题解决中成功应用概念。
3.2 类比举例
事理类比是最常见的类比形式，通过师生对话，激励和引导学生从自己的生活经验出发进行类比。例如，“细胞的减数分裂过程”是一个教学难点，教师的反复讲解、动画的演示、图像的识别仍不能让学生越过这道“坎”。那就不妨向学生讲一段“牛郎织女鹊桥会”的故事：每年七月初七，牛郎和织女在鹊桥上相会互换信物最终又分离。接着，话锋一转进行类比说理：同源染色体就好比牛郎织女，在减数第一次分裂中它们互相联会，发生互换，然后再相互分离。这样熟悉而动人的故事，让学生非常容易地理解减数第一次分裂中染色体的主要变化――联会、互换与分离。经过上述类比，学生茅塞顿开，这就是类比的魅力。有研究者提出的类比教学法基本步骤为：介绍目标概念――回顾类比物――识别两者之间的相似性――类比映射――指出非类比性――得出科学概念。
3.3 模型建构举例
“倡导探究性学习”是新课程的基本理念，而模型构建本身也是一种科学探究活动。模型构建是一种常见的高中生物教学方式，模型建构的一般步骤是先给出学生需要完成的任务，再让学生自主探究，完成模型构建。如在减数分裂的概念教学中，教师事先准备好减数分裂整个过程的若干图片，让学生按照减数分裂各个阶段的特征为模型进行排序，标出发生同源染色体分离、非同源染色体自由组合、非姐妹染色单体交叉互换的阶段。该教学活动有利于学生从不同视角了解分裂过程、掌握分裂特点、运用分裂规律，注重思维方式的训练，提升了学生的生物学素养。
4 结语
探究性教学活动有利于培养学生的理性思维，提高沉重的探究能力。通过研究性学习的实践，激发了学生自由创新的热情，培养了学生独立思考、探究新事物的科学精神，同时提高了学生协作能力和社会交际能力，正好填补了课堂教学的不足。
1 教材分析
1.1教材地位
关于光合作用的知识，学生通过对初中生物教材的学习和实验，在知识和能力方面已经有了一定的基础，本节课的设计要符合高中生的认知特点，在原有的基础上有所提高，也为学生分析和探究能力的提高奠定基础。
本节课涉及一些经典实验，通过这些实验的再现和学生的亲身体验，让学生沿着科学家的探索历程自主学习，不仅仅是了解科学史中有关光合作用的基本概念，更重要的是让学生体验科学探究的过程，进一步了解科学概念的发生和发展，引导他们更加深入地从产物、条件和场所等方面进行探究，从而构建出完整的光合作用概念，为进一步深入学习光合作用打基础。
1.2教学重点
光合作用的发现及研究历史过程中的各实验步骤、结论、优缺点。
1.3教学难点
光合作用的发现过程中各实验如何巧妙地连接起来，如何过渡，如何引导学生进行思考探究从而得出正确结论。
2 教学目标
2.1知识目标
说出科学家对光合作用原理的认识过程，并能简述出光合作用的原料、产物、条件和反应场所。
2.2能力目标
模仿科学家发现光合作用的过程，帮助学生掌握科学探究的一般原则，重点是对照实验原则和控制变量原则；
学会运用科学探究的手段发现问题、解决问题，发展科学探究能力。
2.3情感、态度与价值观目标
体验科学探究历程，认同科学概念是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的；
认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新及勇于实践的科学精神和科学态度；
学会参与、合作和交流探究的内容和结果；
认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。
3 教学方法
采用探究式教学，融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学，引导学生模拟科学发现过程，进行分析、讨论、归纳和总结。学生通过观察教师提供的部分科学家实验的视频、讨论有关的问题、阅读相关的学案材料，达到自主、合作地学习。
4 教学过程(表1)
5 教学反思
(1)重视科学史教育。通过对光合作用发现史的探究，让学生沿着科学家的探索思路，领悟科学的思维方式，着重了解科学发现和创新的过程，让学生了解科学家发现问题、分析问题和解决问题的思路，逐渐掌握科学研究的一般方法，以培养学生的探究能力。
同时，帮助学生学会如何正确地思考、解决问题，并领悟科学是一个不断探索的过程，正确的科学结论的得出是建立在大量的实验基础上的，随着人们认识水平的不断提高，前人得出的结论会被后人不断完善。对光合作用的探索还在继续，还有很多未知的领域和广阔的研究空间。因此，通过科学史教育能培养学生的合作意识，加深学生对科学本质的理解，培养学生科学态度和树立正确的价值观。
(2)基于科学发现史的探究式学习，对教师提出更高的要求。要求教师必须精心地设计、充分地准备、巧妙地引导、灵活地应变，做好教学内容的一切准备、组织、过渡和衔接等。
教学设计了两条线索：一是科学家的研究成果逐一揭示出光合作用的过程，采用板书和磁性教具结合，逐步呈现出光合作用的反应式，并将科学家与反应物、产物、动力、场所等联系起来，将对光合作用过程的探究串联起来，使各内容之间形散而神不散；另一线索是分析和应用实验设计的一般原则，以副板书的形式呈现出“对照原则”、“控制变量原则”等。
(3)教师在设计时时刻遵循以学生为中心的原则，教师重在对学生的引导。将学生分成若干讨论小组，让学生充分讨论、发言，教师只在探究的方法上，加以适当点拨，始终以实验设计的几大原则作为判断实验设计是否正确、如何设计正确实验的标准，让学生养成良好的探究习惯。
(4)教学设计充满诗情画意，以两首小诗，首尾呼应；板书设计，以光合作用反应式为中心，科学家对光合作用的探究过程为线索，详略得当，一目了然，使课堂洋溢着浓浓的科学与人文结合的气息。
论文摘要：随着新课标课程的实施，课程改革也随之开始，生物开设开放性探究实验可以}I导学生积极参与科学探究的过程，转变传统的以讲授为主的教学方式和学生的以接受为主的学习方式，让学生参与教学当中，把学习变成人的主体性、能动性、独立性的不断生成、发展、提升的过程。在教学中实施开放性探究实验主要价值应体现培养学生科学探究方法和创新思维，发展学生的能力，养成尊重事实，探索真理的科学态度。
生物开放性探究实验应具有的特征：(1)自主性。开放性探究实验需要学生自己设计并完成实验，就要求学生熟悉教材内容，并能运用实验设计的原则方法和原理设计出合理的实验方案。并会观察实验现象、分析实验原理、解释实验原理、得出实验结果。这样，才能够最大限度地激发学生学习的兴趣和创造的潜能，也能充分体现学生学习的自主性，符合现代主体性教育理论的要求；(2)探究性。开放性探究实验不同于验证性实验，这使得实验中出现什么现象，学生不能直接从课本中找到答案，只能通过细心的观察和思考得出。正因为其步骤、过程的多样性，结论的非唯一性，对于开拓学生视野，养成求异思维品质，提高创新意识和实践能力是十分有效的；(3)开放性和灵活性。开放性探究实验对于所探究的问题，可以提出不同的假设；可以有不同的探究方法；可以有不同的材料用具；实验设计、操作的独立性，只要能够解决问题就行。开放性探究实验的意义在于：有利于培养学生的创新思维和创新能力。开放性探究实验注重探究式学习，这有利于学生体验科学探究的一般方法，养成科学探究的态度，学习科学探究的方法。
生物开放性探究实验教学的难点
(1)实验设计难。由于学生以前没有这样的经验，同时受学生年龄的限制，他们的思维往往有较大的局限性。因而，学生难以完成一个比较完整合理的实验设计方案。
(2)实验完成难。由于以往认识的偏差和条件的限制，对学生动手能力的培养不够，而且学生对实验仪器的认识和控制能力较差，因此，学生独立完成实验较难。
(3)实验分析难。限于学生的思维能力，学生独自分析实验结果、探索和思维获取结论。学生独自分析实验结果、得出正确结论比较困难。特别是对实验中某些条件的忽视或控制不好而造成的实验结果的偏差，难以得出合理的解释。
然而对于我校这样一些硬件设施较差的学校来说，可以采用简便的方法和现成的材料进行开放性探究实验，甚至可以根据自己学校的实际情况，结合课程教学，取消或增加一些开放性探究实验，针对生物开放性探究实验，学生有选择实验器材的余地，设计的实验方案和操作过程也多种多样性，这大大拓展了学生思维的空间，从而使学生的创新思维和创新能力不断提高；同时开放性探究实验也需要教师积极参与，这促进了相互交流，加深了师生友谊，达到教学相长从而有的放矢地开展素质教育。
生物开放性探究实验课的教学环节。科学探究通常包括通过实验来探究、通过调查来探究等不同形式。生物学实验教学在生物学教学中有着十分重要的地位，教师应积极提供机会，让学生亲自尝试和实验进行探究，并将其内容要求尽可能多地渗透到各主题内容的教学活动中去。以探究为本的生物学实验教学与一般意义上的探究是有区别的，也与科学家从事的科学探究有着明显的不同。中学生物学开放性探究实验是基于中学生物学实验前提下的，由教师给予学生指导的科学探究活动。在科学上，实验的结果、结论或许早就有了，但为什么还要组织学生去探究呢?因为要教会学生科学探究的一般方法，考察学生在实验过程中的操作表现，思维表现，学习能力表现等。开放性探究实验一般以小组合作开展，提倡“以问题为中心，自主探索，小组交流，重在发展”，它要求学生既要对所研究的课题开展学习活动，同时又要对实验过程开展学习活动。
生物开放性探究实验课的教学过程结构归纳为以下六个环节。
(1)背景下提出问题(2)假设(3)设计实验(包括实验A、B、C)(4)实施实验(包括实验A、B、C)(5)结论(6)表达交流。
以上六个环节可以解释如下：
(1)教师提供背景材料或学生从日常生活、生产实践或学习中发现与生物学相关的问题，并以书面或口头表述这些问题。描述已知科学知识与所发现问题的冲突所在。
(2)应用已掌握的知识，引导学生对问题的答案提出可能的设想，估计假设的可检验性。
(3)制定探究计划，提出实验步骤，列出所需要的实验材料与用具，选择控制变量，设计对照实验。
(4)实施计划，观察实验现象，收集实验数据，评价这些实验现象和数据的可靠性。
(5)描述实验现象，处理实验数据，得出合乎实验的解释，形成结论。
(6)撰写实验报告，口头或书面表达交流探究实验过程、结果和结论。显然，开展开放性探究实验从整体上应体现上述六个环节。
开放性探究实验应注意的问题：1、要重视实验的探究过程。教材或教师提供给学生的实验，是想让他们去领悟科学的思想、体验科学家研究自然界所用的科学方法。因此开放性探究实验中探究活动的教学过程具有创新教育意义，十分重要。在教学中要花大力气组织好在生物探究实验中学生的分工合作、交流讨论、分析总结。注意课堂内外实验的结合。教材安排的实验，通常要求在课内完成。但往往时间不够，要在课外时间才能完成，需要课前收集材料、处理材料；有的探究活动需要组织学生外出参观、访问、调查等。所有这些教师都要在学期教学计划中早有安排，真正做到开放性。2、要重视总结报告的撰写和交流。培养学生通过文字描述、数字表格、示意图、曲线等多种方式完成实验报告，通过摄影、摄像，使报告更生动形象。组织各种形式的交流活动，培养他们的合作学习的精神和语言表达能力，让他们体会到不同的实验方法，会有不同的实验结果，这也属于开放性的一个方面。学生的很多感受和体会也得到了交流，同时有利于学生形成正确的情感态度价值观。3、尊重、鼓励学生。在开放性探究实验中，学生会有各种想法，会提出种种问题，会得到各种不同的结论、甚至会是错误的结论。无论如何，教师都要应该尊重学生，爱护学生，善于发现他们的优点。当学生在实验中遇到困难，有消极、畏难的情绪时，教师应及时找学生谈心，鼓励他们不畏艰难。
通过生物开放性探究实验教学，学生有了充分想象和独立思考的空间，培养了学生主动探究科学知识的精神。学生的个性、独立性、协作性得到充分发展。学生的创新思维、创新能力不断提高，这才是真正意义上的创新教育和素质教育。通过开放性探究实验教学，我校学生学习生物学的兴趣大大增加，生物学成为他们最欢迎的学科。
参考文献
一、对于猜想的科学认识
猜想，是对研究问题结果的估计或设想，无数的发明都来源于科学家大胆的猜想。科学探究中的猜想一般来说应该具有两个特征：一是有一定的科学依据，即它是根据科学理论研究者的已有知识经验和一定的事实而提出的；二是有一定的推测性，虽然有一定的经验基础或理论依据，但在其被证实之前，它仍只是一种对研究问题答案的推断和假设。
中学阶段对于猜想的学习要求是：能应用已有的知识和经验对所观察的现象作假设性解释；能区分什么是猜想和假设，什么是事实。在科学教学中，教师要鼓励学生围绕问题，根据以往的经验，说出自己的估计、猜想的过程，主题是让学生调动已有的经验，对事物的变化趋势进行预测。在这过程中，教师不要粗暴的干预学生的假设，应当让他们充分发表自己的意见，他们才会在实验的过程中，有一种更加求实的精神，并渴望通过实验寻求答案。
学生们提出的各种猜想越多，离发现科学结论的距离就越近。科学有时就是这样，即使某种猜想是错误的，也会为别人进一步的猜想提供灵感，让其余的人少走一条求证的弯路。同样，学生的猜想也许是错误的，但在探究过程中却逐步养成了他们正确的科学研究态度和方法，这是终身受用的。他们只有理解了科学探究的过程，将来才能在没有老师指导的情况下，独立自主地进行研究。而在探究的过程中，猜想无疑是极为重要的部分，可以说猜想决定了下一步探究的方向。
二、猜想中的心育艺术
科学教师在引导学生进行猜想时，从心育的角度来看，我觉得可以从以下两个方面入手：一要遵循学生的年龄特征和心理发展水平，引导学生合理猜想；二要培养学生的想象力、创造力和对探究正确知识的坚定信念。具体地说，我们应注意以下几点： 1．尊重学生的猜想，哪怕是不完善
在猜想活动中，有时会出现我们预想不到的答案，此时，教师要遵循的一个原则就是蹲下身来，与学生交流：“你为什么这么想呢？”“你是怎么想的？”也许学生真有这样大胆的想法，也许是学生根本就没弄清老师的意思。海尔加德认为：“我们应该善于发现新思想，也许有时不能容忍一些蠢念头。但决不能把未证实的观点斥为愚蠢，把不完善的想法斥为错误。”教师既然给了学生机会，就应该多倾听学生的想法，哪怕是不完善的。我们不能说：“你的猜想是错误的。”因为既然是猜想，还没到实验证实的阶段，你就不能否定任何一个哪怕最幼稚的猜想和假设。
只有当教师真正做到了尊重学生，让学生感到老师是非常理解他的，才能使学生产生高度的心理安全和轻松愉，他们才会真正的敢说、敢想、敢探究、敢创造。在学生的精神世界里，有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。作为教师，一定要让学生永远拥有这份“需要”，敢于猜想，大胆猜想。
2. 提供可能的支持，哪怕是最简单的
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