科学探究初体验  强化问题与假设

摘要：科学探究能力的培养是一个循序渐进的过程，本文主要以苏教版生物初一上册教材中的几个起始探究实验为出发点，针对探究实验中“提出问题”和“作出假设”这两个环节，结合本人的教学实践经验进行了思考和探讨。

关键词：提出问题  作出假设  探究实验  评价

新的初中生物教材编入了大量的各种形式的探究活动，以促进和发展探究性学习，进而提高学生的生物科学素养。因此，推动开展探究性学习便成为了新一轮课程改革的主旋律。科学探究的一般方法以下几个步骤，即提出问题——作出假设——设计实验——实施实验——收集和展示数据——分析和解释结果——得出结论。事实上，培养学生科学探究的能力是一个循序渐进的过程，在完成科学探究任务的过程中，使得学生能够逐步体验生物学知识的形成和发展过程，掌握科学实验的思想和方法，提高分析和解决问题的能力，培养科学精神^[1]。

本文主要以苏教版初一上册教材中的几个起始探究实验为出发点，针对探究环节中“提出问题、作出假设”这两个核心要素，结合我的教学实践经验进行思考、探讨。

一、初遇实验《探究影响鼠妇分布的非生物因素》：

刚升入初中的学生好奇心强，探究兴趣浓，但动手能力差、生活经验不足、语言表达能力较差，也缺乏对现象本质的探究经验。因此，探究性实验的开展需要教师给予较多的引导和培养。其中，探究“影响鼠妇分布的非生物因素”是初一生物学课程中的第一个探究性实验。对于刚接触探究实验的七年级学生而言，要科学、完整地完成这一实验有一定的难度，因此，初步体验科学探究的整个过程，激发学生的探究意识和兴趣，初步产生成功的探究实验体验，便成为了本节实验课的目标初衷。于是，在课前提前一周，我布置学生以小组形式捕捉鼠妇，通过观察其生活环境和活动方式，要求学生结合探究目的提出相关问题并作出假设。

通过收集5个班级的学生反馈上来的问题与假设，我总结出如下结果：

案例1、提出问题：鼠妇什么情况下会死？作出假设：鼠妇遇到火会死。案例2、提出问题：把鼠妇放在水里会不会淹死？作出假设：鼠妇放在水里不会淹死。案例3、提出问题：鼠妇害怕光吗？作出假设：怕光。案例4、提出问题：鼠妇为什么有假死的现象？作出假设：受到了刺激。案例5、提出问题：鼠妇喜欢吃什么？作出假设：吃腐烂的树叶。这样的问题与假设，几乎占据了整个班级的三分之二，可以看出学生对于怎样提出问题？怎样的问题是可以检验的？怎样作出假设？都非常模糊。从评价指标中的科学知识掌握来看，学生关注到了鼠妇的生死、假死现象、食物等，这些都属于观察结果与科学研究无关，没有围绕“非生物因素对鼠妇分布的影响”来提问，提出的问题与探究总体目标偏离。从科学方法的应用来看，有些问题和假设难以通过本实验所提供的材料得到回答或检验，例如鼠妇为什么会有假死的现象？从表达和交流来看，很多学生都有词不达意的问题存在，不能清楚地表达出问题或假设与探究目标相关的背景信息。

思维活动是与一定的问题、任务相联系的，思维都是从问题开始，再深入到问题中，没有问题，就自然不会产生积极的思维活动。所以，在这一节实验课中，我的顺序是先安排全班交流自己的问题和假设，对于以上出现的一些共性问题提出指导性的建议并进行修改；接着，在师生谈话式教学中，引导学生思考所提的问题是否能紧扣“非生物因素”、“鼠妇的分布”这些关键词，提出的问题是否是一个问句，而假设是不是对该问题推测的判断句，之后作出的假设是否依据一定的科学知识或者真实的生活观察，并在师生互动中及时修正问题与假设；最后，利用余下的10-15分钟时间让各个小组完成实验，再对实验进行简单总结，并安排学生在课后反馈实验中遇到的问题，以期为下节课系统地讲解科学探究的一般过程留做铺垫。

二、再遇实验《探究蚯蚓在什么样的物体表面爬得快》：

在《探索生命的方法》这节课中，以腐肉是否生蛆为例，完整地介绍了科学探究的一般过程，使学生对探究实验有了比较全面的认识，尤其是体会实验中控制变量的重要性和渗透设计对照实验的思想。在此之后，学生遇到蚯蚓这一实验，同样也是兴趣盎然。

那么，在进行第二次探究实验时，“我们怎样才能够提出更明确的问题呢？”通过课前观察蚯蚓、收集资料、预习课本，大多数学生能够提出问题：“蚯蚓在什么样的物体表面爬得更快？”或“蚯蚓在哪里爬得快？”。在肯定学生有所进步的同时，我又进一步提出要求，能不能在问题和假设中明确说出具体的变量呢？比如，这里的变量是怎么设计的？学生通过课本提示，很快说出是硬纸板和玻璃板。追问“两种材料表面本质的区别是什么？摸上去各有什么感觉？”“光滑和粗糙”，进一步完善刚才的问题，应该怎么表达？通过教师有针对性地引导，学生做出修改“蚯蚓在光滑的物体表面还是在粗糙的物体表面爬得快？”。乘热打铁，进而唤起学生回忆上次鼠妇的实验，“找出之前你提出的问题，试着修改并重新提出这一问题”，同时，ppt给出学生提出问题、作出假设的自我评价要素：1、提出的问题围绕“影响鼠妇分布的非生物因素”，目的明确；

2、提出的问题和作出的假设中有具体变量明确（如光、温度、水、土壤等）；

3、提出的问题是一个疑问句式，假设是对提出问题推测的判断句式；

4、作出假设是依据一定的科学知识或者真实的生活观察。

一方面，通过这两个探究性实验并依据具体的评价指南，让学生感受到如何提出问题作出假设；另一方面，通过向学生逐步推出评价指南这一评价性工具，使得学生在后续的探究性实验中自然而然地接受并学习利用评价指南进行探究能力的自我评价，而不至于评价指南脱离学生实际的发展轨迹，学生过于陌生不清楚如何运用评价指南，从而获得探究能力的提升。

经过这样三次反复地、有针对性地训练学生提出问题和作出假设的能力，各班绝大部分学生都能依据评价指南中给出的四个要素进行修改，从之后反馈的实验报告来看，效果良好。但学生此时毕竟还处于探究实验能力发展的初始阶段，多数学生只能完成探究实验的部分环节，对实验的操作显得很凌乱，出现异常情况往往会放弃实验。

三、衍生实验《探究蚯蚓体表黏液与爬行的关系》：

科学研究中，提出问题往往比解决一个问题来得重要。提出新的问题，从新的角度去认识旧的问题，需要有创造性的想象力，这有利于培养学生的问题意识。因此，在做蚯蚓在哪一种物体表面爬得快的实验时，有几个学生提出“蚯蚓在光滑的物体表面反而爬得快，会不会和蚯蚓体表分泌的黏液有关？”，同时，也有学生发现“蚯蚓体表干燥之后会死亡”。面对这样的情况，我及时鼓励这些小组继续查找相关资料，下节课再做交流。

从之前利用教科书给出的问题情境提出问题，到实施实验中学生自己发现并提出问题，让学生渐渐明白问题是怎么来的。考虑到这一点，我立即布置学生利用休假时间，尝试围绕着“蚯蚓体表黏液与爬行的关系”设计一个探究实验。通过这份作业，一方面是希望测试目前学生提出问题和做出假设的能力，另一方面是想让学生学会尝试自主选择实验器材及设计实验方案。

通过学生的这份实验报告，可以明显地发现绝大部分同学都能提出“蚯蚓体表的黏液是否有助于它的爬行？”或“蚯蚓体表的黏液是否影响其爬行速度？”。尽管实验的实施、变量的控制上还存在很多欠缺，但是可以看出学生探究实验能力的发展轨迹：由原来对探究实验非常陌生——能在教师指导下尝试完成某些探究环节——尝试整个探究实验过程^[2]，我想，这就是分步利用探究实验评价指南，合理地按照能力梯度逐步提升学生科学探究素养的意义所在。

四、长期实验《小组学期探究实验报告》：

为了有效地、全面地提高初一学生的探究实验能力，激发学生探究的欲望，在开学第一课中我便要求每一小组（2-3人）在一个学期结束时要完成一项探究实验，并按照探究实验的一般过程整理成一份详细的实验报告。为了减轻压力降低难度，可以把这项任务落实到每个月完成科学探究的一个环节，最后将这份作业的成绩计入平时成绩的一部分。但实际的生活情境是多变的，每个学生想要提出的问题也是千差万别的，课堂上以小组为单位的探究实验也只能解决课本中呈现的若干探究性问题，实施实验的时间也更是远远不够，设置这项“长作业”的意义就在于系统地提升学生探究能力。那么，什么样的问题才是好问题？什么样的问题才是具有探究价值的呢？根据第一个月学生不断地提出问题，利用课前几分钟展示提得比较好的问题，然后向学生出示评价问题的一些要素：一是探究的问题必须是有关生物的科学问题；二是问题不能过于宽泛，要探究的变量比较好控制；三是所提问题要具有在实验室或家庭里探究的价值。

在每组学生选定一个最值得探究的问题之后，接下来的三个月中，随着课堂中对探究实验的接触不断增多，学生的探究能力不断增长，再逐步要求他们完成自主探究的其余环节。这样就有利于教师不断地把握、了解学生探究实验能力的发展轨迹，适时地利用探究实验评价指南做出指导。对于学生而言，“长作业”的引入，一是维持了他们探究的热情，感悟探究的过程应该是不断反思、不断改进，方可成功的；二是弥补了课堂中探究时间和空间的局限性；三是学生通过课内课外不断熟悉评价指南，学习利用评价指南的自我评价要素进行自评。

良好的开端等于成功的一半。在学生体验科学探究之初，如果教师能够有效地推出并利用好评价指南的各个评价要素，比如强化问题的提出与作出假设，让学生接受并养成参考评价指南的习惯，这对于学生自主改善学习状况、有效提升科学探究素养是十分有帮助的。当然，这也是科学探究评价指南真正落于实处的意义所在。

参考文献：

[1] 李能国. 初中生物科学探究教学的整体设计[J]. 生物学教学, 2014(05): 10-12.

[2]袁茂坤. 对学生自主科学探究能力发展轨迹的研究[J]. 中学生物教学, 2008(03): 22-24.