1、构建初中自然科学研究性教学模式施大千上海外国语大学附属浙江宏达学校314400【摘要】研究性教学是教师在教学活动中创设一种类似科学研究的情景，引导学生以类似科学研究的方式，发现和确定问题，学会搜集、分析、鉴别和提取有效信息，并应用相关知识探究、解决问题；以及在课外活动中，引导学生从自然现象、社会现象和自我生活中选择和确定问题进行研究，以激励学生主动学习和创新精神为目的的教学模式。初中自然科学是一门初步认识自然现象、自然规律以及人与自然的关系的课程，在自然科学课程领域中引入研究性教学，是教育改革的必然要求。同时，自然科学课程也为研究性教学提供了丰富的教学资源和活动平台。本文试就初中自然科学研究性
2、教学模式构建及操作作初步的探讨。【关键词】初中自然科学研究性教学研究性教学是教师在教学活动中创设一种类似科学研究的情景，引导学生以类似科学研究的方式，发现和确定问题，学会搜集、分析、鉴别和提取有效信息，并应用相关知识探究、解决问题；以及在课外活动中，引导学生从自然现象、社会现象和自我生活中选择和确定问题进行研究，以激励学生主动学习和培养学生创新精神为目的的教学模式。研究性教学不拘泥于某种教学策略，而是依据当代心理学、教育学理论，结合学生认知情感的实际，以及学习对象的不同特点，借鉴并创造性地运用多种教学方法，引导学生学会研究性学习的教学模式。因此它比研究性学习的含义更为宽泛。一、 构建自然科学研
3、究性教学模式的依据 1.时代发展的要求。我们正处于一个知识经济已见端倪的时代，这是一个基于知识、注重创新的时代。江泽民主席站在时代和民族未来的高度指出：“要迎接科学技术突飞猛进和知识经济迅速兴起的挑战，最重要的是坚持创新。”知识经济时代要求重视学生创造性学习能力的培养，要求学生学习的性质由单一接受性逐渐转变为研究性、创造性；要求教师不仅要重视知识的传授和能力的培养，更要重视激发学生的学习兴趣，培养学生的创造性思维能力，使他们形成有效的学习策略，养成良好的学习习惯。这一切都有赖于师生共同进行研究性教学。联合国教科文组织在一份报告中曾指出，在今天，从教师在教育体系中的作用看，教师与研究人员的职责趋
4、向一致。这意味课堂教学需要具有科研素质的学者型教师，这是新世纪教育发展的必然趋势，也是知识经济时代发展的要求。 2.学生不断发展的要求。 素质教育在美国一书的作者留美博士黄全愈在一次讲座中讲到：为什么我们的学生起跑领先，终点落后？在国际奥林匹克学科竞赛中名列前茅，却没有人能获得诺贝尔奖？缺乏创新精神是其重要原因之一。可见，培养学生的创新精神是我国当前教育教学改革中最重要，也是最紧迫的任务。笔者曾经在学生中作过“你对自然科学课有什么希望、建议、要求”的问卷调查。从调查反馈的情况看，学生建议自然科学课应能联系现实，研究生产和生活中的实际问题；希望自然科学教学的形式多样，比如开设科普专题讲座、开展课
5、堂讨论、进行实验探索、参与小制作比赛等，使学生思维碰撞；建议教师多指导学习方法；希望自然科学考试能形式多样，比如开卷考试、写科普小论文、写调查报告等、进行实验操作考试；喜欢开放性、富有挑战性的作业，不喜欢死记硬背的考试；要求建立和谐融洽、民主合作的师生关系等。因此，为了满足学生不断发展的要求，必须开展研究性教学，创设一种培养学生创新精神和实践能力的教学环境，使之敢于真实地表现自己，充分展示自己的个性，联系实际、贴近生活，深入思考问题，才能创造性地挖掘和发挥自己的潜能。因此，教师必须转变传统的学生观，做到以学生的发展为本，建立民主平等的师生关系，变教学为“导学”，为学生主动探索、培养学生积极的学
6、习情感创设各种条件，使课堂成为情感的、灵动的、开放的课堂。我们要倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养他们搜集和处理信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。3.自然科学教学改革的要求。研究性教学的目标是：获得亲身参与研究、探索的体验；提高发现问题和解决问题的能力；学会分享合作；培养科学态度和科学道德；培养对社会的责任心和使命感。这些目标正是目前传统的自然科学教学中难以落实的。在自然科学教学中开展研究性教学，学生将改变单一的“接受性学习”的模式，丰富学习的内涵，以自己熟悉的生活、生产实际为研究目标，在研究中学会知识的学习、信息的收集和处理、问题的解决等方法，从
7、而提高自己的学习能力，发展个性。随着学生学习方式的转变，教师也将丰富自然科学教学的方法和手段，拓展教学时空、活跃教学气氛，以学生活动为中心组织教学，在实践活动中培养学生创新精神和实践能力，实现初中自然科学的教学目标。因此，在自然科学中开展研究性教学既是素质教育的要求，又是自然科学教学改革的突破口。4.自然科学课程为研究性教学提供了丰富的教学资源和活动平台。从科学性质看，自然科学是一门以探究为基础的学科，这与研究性教学的探究属性是一致的。科学知识不是绝对真理，它是不断发展的，这为研究活动开辟了广阔的天地。从课程性质看，初中自然科学是一门综合学科，与各分科课程相比，自然科学课程淡化了学科界限，有助
8、于学生从整体上认识自然界，有助于学生知识的迁移和自学能力的发展，有助于学生科学探究能力培养和全面的科学方法训练，有助于学生综合分析与关注社会生活问题。合科课程的这些独特的作用，为研究性教学提供了知识和能力的基础，拓展了研究的视野。从研究范围看，研究性学习是让学生对接触到的自然、生活、社会领域的问题进行研究。另外，研究性教学的问题研究和问题解决中所用到的科学方法也是自然科学课程目标所要求的，在第一第五册的自然科学教材中就安排了10课时的“科学方法谈”学习。从活动形式看，自然科学课程专门设置了“探索与实验”、“实验”、“实习”等活动，在3年的教学中共安排了“探索与实验”28项、“学生实验”60项、
9、“实习”25项，并为这些活动规定了课时，配备了必要的教学设备。这些活动的安排，为研究性教学提供了活动的时空和专题。二、构建自然科学教学研究性教学模式的原则研究性教学模式的主要特点是：以发展探究思维为目标，以学科的基本结构为内容，以再发现为学习方法。它强调学生是“发现者”，激发学生对学科本身的兴趣，在教师指导下像科学家发现真理一样，通过学生自己的探索实践，去发现规律，掌握基本的科学方法，提高能力。在教学结构序列上，主要体现在：首先教师要为学生创设一个自主学习的环境，然后学生在教师引导下充分参与、主动探究的，通过观察、分析、比较等方法，区分有关因素和无关因素，迅速地抓住事物的本质。构建自然科学研究
10、性教学模式要以素质教育理论为指导，按照初中教育的培养目标和学生身心发展规律，以学会求知、学会做人、学会创造、主动发展、培养个性为宗旨来进行。1 、发现性学习与创造性学习相结合的原则 研究性学习是要求学生以积极、自觉的思维去面对自己尚未理解的问题，在质疑、查找、解疑的过程中进行学习、收获。研究是指学习过程。在研究过程中学生往往会用发散思维进行创造性学习，在获取、筛选、加工信息的基础上再生信息，解决实际问题。虽然学生得出的结论也可能是人类已发现、已定论的东西，对社会来讲并没有独创性，但这是一个学生不满足现状，不依赖教师，面对自己陌生的领域独自提出多种答案或解决方法，将知识转化为自己的能力的主动学习
11、的过程。自然科学研究性教学模式就是要引导学生去领会知识结构，发现问题，解决问题，提出新观点，想出新思路，在学习和实践中逐步形成良好的思维能力。2 、教师指导学习和学生研究学习相结合的原则 研究性教学强调学生的能动参与意识，但这并不排除教师的指导。相反对教师指导提出了更高的要求。叶圣陶先生认为：“各种学科的教学都一样，无非是教师帮着学生学习的一串过程”。研究性学习离不开教师的精心指导，尤其是开始实施时。教师更要提供一些精心设计的问题让学生去研究，“扶”着学生走一程，帮助学生建立科学的研究方法。叶先生又说“教为不教，引导自学”，所以研究性教学的过程，实质也就是学生逐步摆脱教师的过程。 3 、独立研
12、究和合作研究相结合的原则 研究性学习要求学生自主选题，自我解决，尊重学生的自主意识，积极培养学生的个性。但由于学生个人文化程度和能力等因素的制约，学生个人的力量往往难以解决复杂的问题。当今时代科学研究的主要方式是集体研究。科学研究工作者开展科学研究，通常是组建课题小组，按照一定的方案，由小组成员分工合作，有序地研究并最终达到研究目的的。学生进行研究也是如此。因此，小组合作学习成了研究性教学的基本组织形式。学生在合作学习中，彼此之间可以充分交流、切磋，将自己的信息资源与同伴共享，最大程度地占有资料，相互启发，相互争论，从而取得“突破性”的成果探索出未知的知识。 4 、学科学习与跨学科学习相结合的
13、原则 在研究性教学中，由于每一个来自然现象、社会现象和生活实际问题的研究和解决都会涉及到很多知识，学生在学习活动中很自然地在各学科之间架起桥梁，运用各学科的知识来探寻未知的结果，使自己原有的知识沿着更深、更广两个方面拓展。自然科学研究性教学模式，使学生的学习资源从物理、化学、生物、天文、地学拓展到数学，从自然科学延伸到了社会科学，实现了自然科学教育与社会科学教育的融合。 三、自然科学研究性教学模式及操作自然科学研究性教学模式的显著特征是以问题为出发点，在教师指导下，学生通过假设、实验等科学方法进行探究，在讨论、辩论中对探究、实验方案进行比较，最后确定最佳方案，从而得出结论。这一模式一般可按以下
14、程序操作总结应用实验探索设计方案发现问题猜想假设创设情景1.创设情景、引趣设疑。针对不同课题和内容，教师可选择不同的方法，如投影，挂图、录像、演示实验等生动地再现与教学有关的现象、事实，简明扼要地引入新课，使学生获得充分的感性知识；也可以提出一些学生欲答不能而又迫切想了解的、与生产生活实际密切关联的一些实际问题，激发学生的求知欲和学习兴趣，为下面的学习营造良好的氛围。例如在学习阿基米德原理时，可先让学生做实验，使学生获得“浮力大小变化及排开水多少”的感性知识，为学生自主发现问题，提出猜想打下基础。再如“焦耳定律这节课一开始，播放一段“电线着火”录像和展示电炉工作进的真实情况，创设“电热”的教学
15、情境，激发学生的研究和探索的兴趣和热情。.启发学生发现问题，初步提出假设、猜想。在感性认识的基础上，教师要适时地引导学生把已有的知识和经验与要探索的内容联系在一起，让学生讨论，通过观察、分析、比较等方法，区分有关因素和无关因素，迅速地抓到问题的本质。发现、提出自己要研究的问题，并对问题提出初步的猜想、假设。如在“阿基米德原理”这节课的教学中，在学生通过实验获得浮力有大有小的基础上，教师可启发学生注意浮力越大，排开的水越多；浮力越小，排开的水越少这一事实，学生就会提出物体所受浮力大小可能跟物体排开的水的多少有关的猜想。又如“焦耳定律”这节课中，在学生获得电流产生的热量有多有少这一认识后，通过讨论
16、、分析电炉丝热得发红，导线不怎么热这一现象中的各种相关因素，学生就能提出电流产生的热量的多少可能跟电流大小、电阻大小有关的猜想。3. 引导启智，设计实验、探究方案。学生常常把自己当做或希望自己是个探索者和发现者，因而在学生提出初步的猜想、假设后，教师要及时地引导学生紧紧围绕“猜想、假设”，积极寻找并设计验证“猜想、假设”的实验方法。常用的实验设计方法有：对比法、控制变量法、排除法、理想实验法、定量测量法等。教学中要让学生充分讨论，发挥他们的想像力，获得解决问题的各种方案。在此基础上，教师要指导学生对方案进行修改、选择或综合，设计出最好的实验方案。能否迅速地设计出方案，教师的引导是关键，例如在“
17、阿基米德原理”这节课的教学中，教师要通过启发使学生认识到：要验证自己的猜想浮力的大小跟排开水的多少有关，就要用定量测量的方法，设法测出浮力的大小和排开水的重。这样，学生接下来的任务就是设计测浮力和排开水的重的实验方法。结合提供的实验器材，经过广泛的讨论，大部分学生就能设计出测量方案。又如，“焦耳定律”这节课中，学生猜想热量可能跟电流、电阻和通电时间三个因素有关，因此教师要引导学生采用控制变量和对比实验的方法去设计验证方案。可启发学生思考：在研究电热与电阻因素关系时，应怎样保证另外两个因素（电流和通电时间）相同呢？ 电阻通电产生的热量的多少能直接观察到吗？（不能）。那又能通过什么方法可以观察到呢
18、？（可以通过液体或气体吸热后体积膨胀的大小来间接显示产生热量的多少）。在以上点拨、启发基础上，学生通过讨论，很快就能设计出实验方案。4.学生分组实验，自主探索。根据上阶段结果，选取最优设计方案进行实验。通过实验操作和交互式实验活动，促使学生积极主动地动脑、动手。教师在此过程中主要是指导学生进行实验。如：提出注意事项、观察指导、记录数据等等，保证学生实验探索过程的顺利进行。使学生在“做科学”中自觉、主动地叩开知识大门，向着未知领域不断探索，培养了学生独立操作能力。同时通过分组实验，也能使学生感受合作相处的重要性，感受探索知识的艰辛与快乐，激发学生爱科学的情感。如在“电阻的串联”教学中，学生通过分
19、组实验，用“伏安法”测两电阻串联后的总电阻以验证自己的猜想。教师在指导学生实验时要提醒学生注意：电路的正确连接、电表的正负接线柱、正确的读数方法等，以保证实验的顺利进行。5.总结结论，验证猜想，运用迁移，深化认识。学生在实验中获得感知，再对数据进行分析、比较、概括，进行思维加工，总结得出结论，验证自己的猜想，能使学生感觉自己也能像科学家“搞科研”一样“发现”科学规律，从而获得巨大的成功感，激发学生自主学习、探索的热情和兴趣。在此基础上更进一步，针对教材的重点、难点，运用学生自己 “发现”的规律去解决实际问题。这样不仅能检查学生对知识的理解和巩固，而且能促进知识的迁移，使学生的知识、技能逐步转化
20、为能力。四、自然科学研究性教学模式的思考在开展研究性教学的过程中，教师和学生的角色都具有新的特点。教育内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式以及师生互动的形式都会发生较大的变化。学生在研究性教学中的最大特点是要特别重视对自身综合能力的培养：要有敏锐的观察与思考能力；要有搜集与积累资料的能力；要有综合运用各科知识解决实际问题的能力；要有一定的人际交往能力和合作精神。在研究性教学中，学生在各种活动中获得的不仅仅是知识，更是一种学习品质、能力，从而为他们的终身学习、长远发展奠定坚实的基础。 教师在研究性教学中的最大特点是要不断要研究学生，依据学生的需求设计和调节教学过程。因此，教师必须树立教
21、学方法受制于学习过程、教服务于学的观念，按照学生的研究过程开展教学过程，使学生通过学习，真正从研究中学会学习。教师在教学中要做到完全围绕学生的自主学习开展教学工作，要指导学生制订适合于自己水平的研究计划，要积极引导学生挖掘自身知识和思维的潜力，要指导在研究中自我的调整。根据研究性教学的特点，教师既不能“教”研究性学习的课程，也不能推卸指导的责任，放任学生。研究性教学是教师的有效指导与学生自主选择、主动探究有机结合的产物。因此，在初中自然科学中开展研究性教学，要求广大教师更新教育观念，拓宽的知识面，充分利用科学教育中研究性教学资源，开好“探索与研究”“实验”“实习”课，使研究性教学进入自然科学学科教学，真正成为自然科学教学的主要教和学的手段。【参考文献】1 霍益萍主编：研究性学习教师导读，广西教育出版社，2001年版2 梁树森著：物理学习论，广西教育出版社，1996年版3 姚文忠著：物理教学的心理学研究，杭州大学出版社，1996年版4 余自强主编：自然科学、各科教学指导纲要，浙江教育出版社，1999年版5 阎金铎主编，陶洪著：物理实验论，广西教育出版社，1996年版6 张文周：研究性学习的基本组织形式，上海教育科研，2000（1）7 张肇丰：试论研究性学习，课程教材教法，2001（6）
