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1、提高初中科学探究教学有效性的教学设计研究一、问题的提出：中国第八次公民科学素质调查显示，到2010年，全国公民具备基本科学素质的比例为3.27%。这个数字意味着，每100人中，仅有3人具备基本公民科学素质。跟发达国家比起来，我们这个已经在逐年进步了的3.27%，仅相当于1991年的日本，上世纪80年代末的加拿大，而美国，在2000年前，已经达到了17%。近几年，对科学基础教育国家还是很重视的，本次课程改革初中专门设立了综合科学学科，为科学分科教育前基础课程。有的省市如浙江省初中阶段则全部综合科学。科学是一门以培养学生科学素养为宗旨的学科，它积极倡导学生亲身经历为主的探究活动，而科学实验正是学生
2、在实践中进行科学探究的有效途径。有效的科学实验教学，不仅可以使学生获得科学知识，而且有利于训练学生的科学方法，培养其实验能力和创新精神，使其养成严谨求实的态度、追求真理的科学精神，形成科学的价值观。但现状是学生科学素质没有显著提高，教学低效、无效现象比此皆是，因此，作为初中科学教师，对提高初中科学探究教学有效性从教学设计的角度进行一些探究。（一） 对探究教学低效、无效现象的现状分析探究性教学是促进学生自主学习的一种常用教学方式，自然成为新课标下科学课堂教学的“宠儿”，科学教学中尤其是常用方法。科学是一门以培养学生科学素养为宗旨的学科，它积极倡导学生亲身经历为主的探究活动，而科学实验正是学生在实
3、践中进行科学探究的有效途径。我们使用的牛津版综合科学教材就是一本科学实验教材。然而自己教学、组内研讨、外出学习，常常亲历许多探究场景，并不能达到预期教学成效，对探究教学中许多低效乃至无效现象分析归类，主要存在以下现象：1探究中过多帮、扶，缺乏应有的自主性2探究中问题的设置缺乏探究性3探究中组织的方法缺乏科学性4过于依赖“预设”，缺乏“生成”艺术5. 过于依赖多媒体（二） 对科学课堂探究教学界定的再思考由于科学学科本身的特性，科学的学习更多是借助直观操作，而不是直观的思维。那么对科学教学中的探究设计，就应该有着鲜明的学科特点，那就是在我们的课堂里，探究可以更广泛地指向任何一个问题只要这个问题能成
4、为学生思维的激发点，能让学生经历探讨与研究的过程之后，获得思维能力上的新增长。因此，科学课堂的探究教学有着丰富的研究素材和广阔的实践空间，值得我们关注。（三） 认真实践，积极改进，提高探究教学有效性的需要理念与实践之间的差距，正是提醒我们，实施新课程，不能单靠有热情，更需要有理性.选择探究教学的设计进行研究，正是为了在对教学环境中探究活动所涉及的各种因素进行系统分析的基础上，对教学活动进行周密的安排与合理规划，包括如何选择适宜的探究材料、对探究时间怎样进行精心地预估与分配、根据学生学习的特征、学习的准备条件及对学习环境的要求来设计有利于个体学习的探究教学方案等。在实践中对探究教学的设计加以科学
5、理论的指导，在实践中验证和更新自己的理念，大处着眼，小处着手，认真改进，相信可以切实提高初中科学课堂探究教学的有效性，使学生获得更好的发展。二、研究目标：1通过课题组老师的共同努力，一定程度上改变探究教学中的低效现象，并以此为科学备课组教学的目标。2以课题的研究开展促进本组校本教研的建设，引领教师的专业化成长。3在实践中反思、总结有效的初中科学探究教学设计的策略，积累第一手研究素材和成果，为今后的教学实践及其他同伴提供一些可供选择和参考的教学案例，为进一步研究如何提高科学教学的有效性提供经验。三、研究内容：1探究目标的确定及其依据。2探究内容及学习资源的选择和设计。3探究活动的一般过程的设计。
6、4探究时间的安排。四、研究方法和过程设计： （一） 研究方法1文献分析法.2案例分析法.3行动研究法.4经验总结法.（二） 研究步骤1论证准备阶段：2008年9月12月，组建课题组，设计研究方案，学习相关理论.课题组由薄惠娟、钱珍、邵叶组成，考虑到邵叶主职是数学教师，主要由薄惠娟主持，钱珍协从。我们利用备课组活动时间探讨设计并修正研究方案，学习科学教育理论，并于2009年完成开题论证。实施调整阶段：2009年1月2010年8月，制定实施计划，按计划开展实验和研究.(原课题时间为2009年1月至2009.年8.月，后扩展)3总结整理阶段：2010年8月2009年10月，收集研究资料，总结研究成果
7、，撰写研究报告五、研究成果：探究教学是科学课常用教学方法，探究教学的载体是科学探究，在课程标准中，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。课程标准把科学探究列入内容标准，旨在加强对学生科学素质的培养。学生不仅应学习物理知识和技能，还应该经历一些科学探究过程，学习科学方法，了解科学技术社会（STS），逐步树立科学的世界观。科学探究应渗透在教材和教学过程的各个部分，将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。之所以产生低效、无效教学现状，教师的教是主因。通过一年多的探
8、索实践，针对探究教学低效、无效现象的现状分析并提出对策，同时在教学设计方面加以改进。）探究中过多帮、扶，缺乏应有的自主性.其成因主要在于教师对学生学情把握不够，担心学生没有相应的知识结构，不能自主地实施探究。2006年12月薄惠娟老师开了一节实验探究课检验蛋白质葡萄糖脂肪的方法，（见附件）当时市科学教研员来校督导，听了这节课。当时薄惠娟老师的自我感觉很好，每个实验都自已演示，然后引导实生利用生活中的材料来检验。学生现场反应也十分踊跃，效果似乎不错。可课后教研员毫不客气地指出老师的演示在这个班级属多余，学生的实验自主探究成分少了。仔细分析反思，薄惠娟老师认为，问题在于缺乏对学生学情分析，对学生己
9、有知识点掌握情况，学生分析能力，尤其是现在班级与班级，班级内学生程度差异程度的把握都不到位，这样才会出现多帮多扶的教学过程，因此，对策就是在教学设计中有学生学情分析，做到有的放矢，充分引导学生的自主思维。）探究中问题的设置缺乏探究性.科学探究教学过程是人与人的活动过程。这个过程应体现对科学问题的探索性、师生或生生共同讨论的合作性和学生思维的自主性，探究活动的基本模式是：发现问题提出问题确定解决问题的方案收集资料（实验操作）分析资料（或实验现象数据）形成科学结论交流讨论提出新的问题。所以问题的设置关系到教学活动的成效。教什么比怎么教更重要，问题内容的设置就确定了你要引导学生学习的知识与技能，问题
10、形式的设置决定了学生学习的兴趣与思考方式。例如在酸雨（见附件）教学中，单一地提问酸雨是什么？如何产生？往往缺乏情景趣味性，也缺乏探究性。因此探究问题情境的创设是实现探究有效的关键。我们可以通过小故事，科学史实，实物等创设情景，更多的可以结合社会生活实际联系较密切的内容，问题源于生活，往往是学生感兴趣的，且学生在探究过程中会深刻体会到应用知识解决问题所带来的快乐，能充分激发学生的创新意识和热情。探究内容应以学生现有的知识水平、实验能力和思维能力为背景，才能有效实施探究活动。同样以酸雨教学为例，用一段视频引入雨水不能积取用于养鱼，引入酸雨的概念，从而思考问题：1. 人类活动在酸雨形成中的作用？2.
11、 我们城市下的雨是酸雨吗？3. 如何判定？4. 酸雨会使鱼死亡吗？5. 设计实验检验酸雨对生物的影响6. 判断酸雨对自然生态影响。3）探究教学中缺乏科学性.美国国家科学教育标准提到：科学是以实验证据为基础来解释客观世界运行机制。并将探究式教学定义为“围绕科学问题展开的寻求证据解释问题的过程。”科学探究作为科学概念，获取的有效方式，离不开“获取事实证据-过程” ，更离不开“根据事实证据对科学问题作出回答-解释” 。现在有教师在探究教学中缺乏科学性主要为两方面： 一是教学过程缺乏科学性，表现比较多的有课时教学内容安排不科学，比如实验课因为材料或场地等原因往往放在一章节内容完成后再做，成了验证实验而
12、不是探究实验，自然也影响到学生学习能力的成效。另外是教学过程中实验选择的不科学。比如有时选择的实验不能控制条件或现象不明显，对教学没有帮助。所以科学探究有效性的支点应该是合理选择和使用材料，有结构的材料就是经过精心设计，有着丰富内在联系的材料，蕴含着某些关系和规律的典型教学材料的组合。通过有结构的材料，可以为学生创设问题的情境，激发学生的探究欲望，从而提高教学效率。材料要为目标服务，有结构的材料，会使学生观察到的事实越丰富，解释就越多样。有结构的材料往往能产生新现象，产生新问题，进行新的探究，新的解释，提升了探究的价值性。二是教师忽略围绕科学性问题展开探究活动以及引导学生从证据中提炼出解释。往
13、往是实验很多，学生兴奋，参与度很高，但最后只有记录实验现象，没有结果分析。这类课在公开课上也时有出现，这主要是教师注重学生探究过程，而忽视了结果分析，或者由于时间安排失控而草草结束，其实科学探究的核心过程是问题解决过程，问题解决的过程必然伴随着知识建构，最终形成新知识。4）过于依赖“预设”，缺乏“生成”艺术.在日常教学实践中，我们往往过于强调教学过程的严密性、教学环节的完整性、教学内容的指向性、教学目标的预设性，而缺乏处置课堂偶发事件的灵活性，更不重视偶发事件所引发的课堂生成目标的达成。以前上公开课设计教案，教学过程中师：生：毎句必写，甚至每一内容耗多少时间都不差分毫。这种过分依赖“预设”程序
14、的教学，会导致教师死死地抠住课本，不仅丧失了自身的教学个性，同时也不利于学生个性的张扬和发展，更谈不上学生科学素养的提高。而且再好的“预设”，也无法预知课堂教学中的全部细节，精彩的“生成”事实上是无法预设的。在学校的一次教研活动中，几位教师集体备课，精心设计教案。同一教案在施教时，效果却迥然不同。这就说明“生成”，生成是个性化的，就像我们通常所说的“一千个读者就有一千个哈姆雷特一样。”执教者所“预设”的同一个问题，可能有多种不同的答案，实施“生成”策略过程中，往往出现了我们意想不到的“生成”，特别是错误生成，如何引导学生抓住这一“错误生成”所带来的契机，使学生自己发现问题，自我改正， “生成”
15、正确的认识，引导学生对问题重新审视，在实际教学中，教师必须充分发挥教学机智，利用生成性的课程资源，实现非预期的教学目标。预期的学习结果往往是“预设”时关注的重点，是课堂教学过程的决定因素，也是教学效果的最起码要求，是教学效益中可评价的那一部分。如果这一底线都坚守不住，过于重视生成性的目标，教学就有可能走向“无目的”的误区。所以我们课堂教学中要处理好预设与生成的辩证统一的关系，把预设与生成有机的结合起来是一种教学艺术。要对课堂教学目标进行“全面预设”，千万不要过分依赖“预设”。同时，我们要认识到“生成”是动态的，是不断变化发展的，认识到“生成”的内容也不是无节制的，要善于引导学生回归教学目标。5
16、） 过于依赖多媒体随着现代教育技术的高速发展，教学手段的不断更新，以及学校办学条件的逐步完善，多媒体在化学教学中的运用已越来越普及。多媒体以其丰富的表现力、强大的交互性和良好的共享性，越来越受到广大教师的青睐，但也有教师过于依赖多媒体，反而影响教学效果，主要有：1、多媒体教学选题不具实用性、科学性，为用而用，盲目“拿来”。或者信息量过大，超越学生有的教师忽视对新课标、教材内容的钻研，缺乏对教学方法的研究，课件拿来就用，只图形式，不求实效，其结果是虽然课堂轰轰烈烈，但课后学生却一头雾水。2.、用模拟演示实验代替实验操作。其实科学是以实验为基础的学科，培养学生的实验动手操作能力和实验观察能力是科学教学的重要教学目标之一。在科学教学中，要千方百计做好演示实验，学生实验。在引导
