楊舟平

課外探究實(shí)驗(yàn)就是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生應(yīng)用已學(xué)過的知識和技能，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探索某些問題，從而獲得知識的方法。

一、課外探究實(shí)驗(yàn)的基本環(huán)節(jié)

1創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

創(chuàng)設(shè)問題情境，指的是根據(jù)引導(dǎo)目標(biāo)設(shè)置具有一定難度，需要努力克服，而又是力所能及的探究情境。教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知水平，創(chuàng)設(shè)一種能夠引起學(xué)生探究欲望、造成學(xué)生思維沖突的問題情境，啟發(fā)學(xué)生從日?，F(xiàn)象或化學(xué)學(xué)習(xí)中，經(jīng)過啟發(fā)或獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)一些有探究價值的實(shí)驗(yàn)問題，才能使探究性學(xué)習(xí)有所收獲。

例如，“地下水污染”的課外探究實(shí)驗(yàn)情境：水是人類的寶貴資源，是生命之泉。然而，水污染在世界上相當(dāng)普通又嚴(yán)重。世界衛(wèi)生組織調(diào)查指出，人類疾病80％與水污染有關(guān)。聯(lián)合國水資源世界評估報(bào)告顯示，全世界每天約有200噸垃圾倒進(jìn)河流、湖泊和小溪，每升廢水會污染8升淡水；所有流經(jīng)亞洲城市的河流均被污染；美國40％的水資源流域被加工食品廢料、金屬、肥料和殺蟲劑污染；歐洲55條河流中僅有5條水質(zhì)差強(qiáng)人意。我國符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水僅占10％，基本符合標(biāo)準(zhǔn)的占20％，不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)70％。

通過上述問題情境的創(chuàng)設(shè)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，活躍了課堂氣氛，使學(xué)生在愉快的氣氛中去發(fā)現(xiàn)問題，有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，有利于學(xué)生身心健康的發(fā)展。

2知識引導(dǎo)，形成猜想

科學(xué)探究要求實(shí)驗(yàn)的主體能主動地或在他人的啟發(fā)下對實(shí)驗(yàn)的可能答案作出猜想或假設(shè)，依據(jù)已有知識和經(jīng)驗(yàn)對猜想或假設(shè)作出初步的論證。

在課外探究實(shí)驗(yàn)活動中，首先將學(xué)生分成小組，組員各自查閱相關(guān)資料并在組內(nèi)討論，確定理想實(shí)驗(yàn)方案合作探究。例如，對污染物是如何擴(kuò)散的這個問題，對學(xué)生的猜想整理、歸納如下：

猜想一：污染物從上而下擴(kuò)散到地下水中。

猜想二：污染物向四周擴(kuò)散，不會滲在地下水中。

猜想三：污染物的擴(kuò)散與土層結(jié)構(gòu)有關(guān)。

科學(xué)猜想的提出有助于激發(fā)和保持學(xué)生對所研究問題的興趣和注意力，促使他們積極地定向思維，從而產(chǎn)生進(jìn)一步探索解決問題的求知渴望，加深對學(xué)生所學(xué)知識的理解。

3引導(dǎo)設(shè)計(jì)，確定方案

通過小組討論，提出活動方案，制定實(shí)驗(yàn)探究活動計(jì)劃。教師可在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的計(jì)劃性，鼓勵學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行交流、探討。

例如：對“污染物是如何擴(kuò)散的”這一問題。設(shè)計(jì)了制作模擬水井土層結(jié)構(gòu)的裝置進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的方案：

(1)查資料了解水井的土層結(jié)構(gòu)。

(2)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材：水槽，紅、藍(lán)墨水，黏土，粗砂，滴管，硬塑料吸管，噴水壺，刻度尺。

(3)模型制作：①在水槽中鋪一層約2cm厚的黏土，一端稍高，形成一個坡度，將黏土壓緊底部和四周；②順著黏土的坡度鋪上2cm厚的砂土層A，用噴水壺在砂層上噴水；③順著坡度，在砂上再鋪一層約1cm厚黏土，將黏土四周壓緊；④最后，再在黏土層上加一層約1cm厚的砂，用水輕輕噴灑B砂層，最后的模型類似圖1。

(4)實(shí)驗(yàn)步驟：①用手指捏住吸管的一端，將吸管插入距模型最高點(diǎn)5cm處吸管的另一端剛好穿入底層黏土。然后輕輕轉(zhuǎn)動拔出吸管，黏土和砂子隨吸管帶出，留下一個小孔。②在小孔中心地插入另一根吸管至同一深度，在吸管中加入5—6滴紅墨水。不要將紅墨水滴在砂子表面，拔出吸管，洗凈滴管。此小孔代表深井。③同步驟1，在容器另一側(cè)插入第三根吸管，但這次只插到上面那層黏土層，拔出吸管后，留下另一個小孔。④在這個小孔中小心插入第四根吸管，在吸管中滴入5～6滴藍(lán)墨水后，移走吸管。此小孔代表淺井。⑤用噴水壺將水輕輕噴灑在砂層表面，并使砂層濕透(模擬下雨)，等幾分鐘后，使水滲入各層。⑥在模擬水井的上游或下游，將另一些吸管插至容器底部，如圖2所示，拔出吸管放在紙巾上。在數(shù)據(jù)表中記錄樣本距原水井的距離，并標(biāo)明它是在上游還是在下游。⑦預(yù)測吸管經(jīng)過的每一層砂的顏色，記錄在表中。然后小心剖開吸管，檢查吸管中的物質(zhì)，在表中記錄觀察結(jié)果。(注意顏色的深淺及在哪個砂層，出現(xiàn)什么顏色。)⑧沿直線依次采集兩口井上下游的4個泥砂樣本，做好記錄。

4引導(dǎo)分析，得出結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)操作，收集到一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，觀察到一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，接下來將這些資料進(jìn)行分析。得出事實(shí)證據(jù)和假設(shè)與猜想的關(guān)系，通過分析、分類、歸納、概括等方法，得到最后的結(jié)論。解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)論，反思評價探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，學(xué)生要能對實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行簡單的加工與整理，初步判斷實(shí)驗(yàn)事實(shí)與假設(shè)之間的關(guān)系；要能在教師的指導(dǎo)下或者通過與其他人討論對所獲得的事實(shí)進(jìn)行歸納分析，得出正確結(jié)論；能在教師的指導(dǎo)下。對探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性進(jìn)行評價，對探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)活動的全程進(jìn)行反思，發(fā)現(xiàn)自己與他人的長處與不足，并盡可能地提出改進(jìn)建議。如引導(dǎo)學(xué)生得到以下幾個方面的結(jié)論：

(1)污染物擴(kuò)散較快是哪個方向，哪個砂層?

(2)在A、B砂層有無發(fā)現(xiàn)紅、藍(lán)墨水，說明什么?

(3)地表污染物最容易滲入哪層?哪一層被褥染后較難凈化?有何意義?

至于污染物擴(kuò)散較快是哪個方向：河水是流動的，上游遭受污染會很快影響到下游。從污染對水生生物的生活習(xí)性(如魚的洄游)的影響來看，一段河流受到污染，可以影響到整個河道生態(tài)環(huán)境。因此，河流污染影響范圍不限于污染發(fā)生區(qū)及其下游地區(qū)。河流是主要的飲用水源，河水中的污染物可以通過飲水危害人類，還可以通過食物鏈和河水灌溉農(nóng)田危害人類。

這一環(huán)節(jié)同樣是實(shí)驗(yàn)方案一個實(shí)施過程。在數(shù)據(jù)分析上也存在一定的技巧，數(shù)據(jù)處理涉及到數(shù)學(xué)和信息技術(shù)的應(yīng)用。學(xué)生通過參與到探究實(shí)驗(yàn)中來，并能在實(shí)驗(yàn)操作中注意觀察和思考，體驗(yàn)探究性實(shí)驗(yàn)的過程，訓(xùn)練科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價值觀。

5引導(dǎo)探究，提出新問題

當(dāng)完成以上幾個步驟的實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生要能以口頭或書面等方式比較明確地表達(dá)探究過程和結(jié)果，并能與他人進(jìn)行交流討論，在討論時既要敢于發(fā)表自己的觀點(diǎn)，又要善于傾聽別人的意見。通過污染物如何擴(kuò)散的研究后，還產(chǎn)生了新的問題，不同類型的沉積物如何影響污染物的擴(kuò)散?

天然地下水水質(zhì)與降雨或地表水人滲到地下水并與土壤和成巖礦物反應(yīng)的地球化學(xué)作用密切相關(guān)。人類活動的影響和排放到水生環(huán)境的污染物也會對地下水水質(zhì)造成一定影響。然而，需要注意的是，降雨的水質(zhì)已經(jīng)在很大程度上受到了人類活動的影響。自然界中污染物的種類多種多樣，包括人工合成有機(jī)物、碳?xì)浠衔?、無機(jī)離子、病原體和放射性核素等。

在課外探究實(shí)驗(yàn)活動中，同時要發(fā)揮學(xué)生的主體作用，在學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的參與、認(rèn)知和感受上，要求他們運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段，采用不同的實(shí)驗(yàn)材料、試劑、器具等，設(shè)計(jì)出不同的探究性實(shí)驗(yàn)方案。探究實(shí)驗(yàn)形式是多樣的、隨機(jī)的，重視學(xué)生的個性發(fā)展，激勵、引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)

行對照探索、研究，師生共同探究實(shí)驗(yàn)，其教學(xué)結(jié)果能養(yǎng)成學(xué)生批判地吸收教科書知識的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、積極探索的精神，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力及創(chuàng)新能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神。通過這樣引導(dǎo)，使學(xué)生思維更發(fā)散，起到拋磚引玉的作用。

二、關(guān)于課外探究實(shí)驗(yàn)的思考

1在課外探究實(shí)驗(yàn)過程中可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣

在探究過程中，全體同學(xué)均有不同程度的收獲，尤其學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣濃了，求知欲高了。在課外實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生的主體性得到充分發(fā)揮，能受到較好的觀察、實(shí)驗(yàn)、思維、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的訓(xùn)練。課外探究實(shí)驗(yàn)本身就具有引發(fā)學(xué)生濃厚的認(rèn)知興趣和強(qiáng)烈的求知欲望的作用，但只有當(dāng)學(xué)生通過親自探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和規(guī)律，了解探究問題的真正價值時，所形成的興趣才能保持穩(wěn)定性和持久性。

2在課外探究實(shí)驗(yàn)過程中可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法

以往的實(shí)驗(yàn)都是教師按照教材的要求準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，學(xué)生們根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟動手操作。最后填寫“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”，這種“照方抓藥”式的實(shí)驗(yàn)操作基本上屬于一種純技能的訓(xùn)練，停留在表現(xiàn)層面，缺乏足夠的思維訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)興趣的培養(yǎng)，而課外探究實(shí)驗(yàn)活動，堅(jiān)持以人為本的思想，注意學(xué)習(xí)主體的實(shí)際情況，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從原有的知識經(jīng)驗(yàn)中，把實(shí)驗(yàn)的主動權(quán)還給學(xué)生，讓他們成為實(shí)驗(yàn)的主人，自主地去實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力。

3教師要精心準(zhǔn)備課外探究實(shí)驗(yàn)的材料，鼓勵學(xué)生自己去探究

自然知識的形成過程即是學(xué)生探究的過程。課外探究實(shí)驗(yàn)的過程是引導(dǎo)學(xué)生收集準(zhǔn)備探究材料的過程。在課堂上，學(xué)生較容易進(jìn)入探究狀態(tài)；在課外，也會興趣盎然，動手自如操作。

4課外探究實(shí)驗(yàn)主題要來自學(xué)生生活和社會生產(chǎn)的熱點(diǎn)問題

在“學(xué)科本位”思想的禁錮下，大多問題的提出背景都無法擺脫課本單純知識性的束縛，其不講究問題背景的單純設(shè)問，既難調(diào)動學(xué)生思考的積極性，也無法使學(xué)生體驗(yàn)到問題探究的價值和意義。因此，探究的問題涉及知識面應(yīng)當(dāng)寬泛，不局限于科學(xué)教材，可聯(lián)系生活、生產(chǎn)、社會中的各類有關(guān)科學(xué)主題，創(chuàng)設(shè)新的情境，變化設(shè)問角度，拓寬學(xué)生的創(chuàng)新視野，啟發(fā)他們的創(chuàng)造熱情。在探究創(chuàng)新的過程中，一個個閃光點(diǎn)的出現(xiàn)，在給學(xué)生帶來成功喜悅的同時，也給教師帶來有啟發(fā)性的驚喜，這既拉近了師生之間的距離，拉近了學(xué)生與社會和生活的距離，更成為師生進(jìn)一步探索、交流和學(xué)習(xí)的動力。