如何在科学课堂教学中培养学生的科学探究能力
面对新课程提出的“科学教育应以探究为核心”的精神，我们的科学教育必须有一种全新的学习方式来指导和实施。列夫·托尔斯泰说，“如果一个学生在学校的结果是他不能创造任何东西，那么他的一生将永远是模仿和抄袭。”面对21世纪的人才，我们必须培养创造型人才的基础教育，从培养科学探究素质、科学探究思维能力、科学探究精神、科学探究动机等基本素质入手，也是培养未来发明家和科学家的启蒙教育。为了更好地了解小学科学课，走进小学科学教学课，区分自然教学和小学科学教学，借此机会，我和我的同事们谈谈如何在小学科学课中培养学生的科学探究能力，给大家一些参考信息，以便我们在今后的小学科学课教学过程中关注科学探究能力的培养问题。
首先，什么是探究能力及其意义
“探究”是一种寻求知识或信息的活动，尤其是寻求真理。它是一种寻找、研究、调查和检查的活动；这是一个提问和质疑的活动。
“科学探究”是指科学家用来研究自然并根据研究中获得的事实证据解释自然的各种方式。“科学探究”也指学生建构知识、形成科学概念、理解科学研究方法的活动。由此我们知道，学生的科学探究学习活动与科学家的科学探究活动在本质上有许多相似之处。探究性学习是小学生科学学习的目标，也是小学生科学学习的主要方式。
“小学科学探究学习”是小学科学研究的典范。是指在小学科学教育中，结合教材内容和学生实际情况，创设科学探究的情境，让学生在发现问题、提出问题、设计方案、探究活动的过程中获得知识，从而培养学生的创新能力，逐步提高学生的科学素养。探究性学习是从学生素质的角度探索和研究培养学生自主学习和创新学习的学习方法。探究性学习包括探究性自学和探究性实践。
小学科学教育一直处于重要地位，其核心目标是帮助学生形成良好的科学素养，教会学生以积极的态度理性现实地对待生活，解决现实生活中遇到的各种问题，培养学生勇于探索的科学精神。《科学课程标准》更具体地提出:科学课要注意呵护孩子与生俱来的好奇心；我们要让孩子知道科学探究所涉及的基本过程和方法，使他们能够运用这些过程和方法去探索一些力所能及的科学问题，从而体验科学探究的乐趣和挑战，进而热爱科学。
二、培养学生探究能力的方法
(一)认真怀疑，促使学生思考。
问题是思考的动力。当问题刺激大脑时，大脑会大大加紧活动，甚至可能会想出自己从未预料到的新认识和好办法。因此，在教学中提出启发性问题(特别是那些答案与学生预期相反的问题)，采取设问、设问、设问等方法，激发和发展学生的思维，具有重要的意义。在氧气教学中，为了让学生更多地了解氧气这种看不见、摸不着、无色、无嗅、无味、透明的物质，我演示了在氧气中燃烧红木炭、红铁丝等实验。在做这个演示实验之前，我问了这样一个问题:这些物体在空气中会发生什么变化？氧气中会发生什么？大部分同学猜测答案:会慢慢熄灭。但示威的结果不仅没有熄灭，而且燃烧得更加猛烈。顿时，课堂变得热闹起来，有同学忍不住大喊:好奇怪！他们很困惑。经过一番激烈的讨论，他们得出结论，氧气可以支持燃烧。为了加深学生对氧气本质的理解，培养学生运用知识解决实际问题的能力，我提出了几个问题。比如“锅里的油烧起来了，怎么办？”“卧室的地板小面积着火。我该怎么办？”“酒精灯里的酒精倒出后着火了怎么办？”.....学生有自己的看法，自己的方法，自己的理由。在答题的过程中，学生的思路得到发展，思维得到发展。
(二)巧妙设置障碍或矛盾，促使学生寻找解决问题的方法。
为了唤起学生活跃的思维，改变过去实验多动手少动脑的做法，根据课本或老师的提示和画瓢的做法，我在设计教学时经常会加入一些实验，有时还会故意设置一些障碍，督促学生动脑想办法。在《热风》教学的导入环节，我做了一个“会旋转的纸蛇”的演示实验。学生们看到在酒精灯的火焰上方旋转之前不能移动的纸蛇感到很奇怪。这时，我让学生研究实验装置，找出原因。学生经过积极思考和观察实验，发现向上流动的空气使纸蛇旋转。同时，他们还发现“成风演示箱”里的空气因为加热而上升，旁边的空气流动补充。经过讨论，他们也发现地球上的风其实就是这样形成的，不禁流露出成功的喜悦。这样就开发了学生的思维能力，培养了学生的解题能力。
恩格斯曾经说过:只要自然科学是思维，它的发展形式就是假说。牛顿曾经说过，“没有大胆的假设，就不可能有伟大的发现”。“假设”作为科学认识过程中的基础环节，在培养学生创造性思维和自我探究学习过程中具有不可替代的作用。提出假设为解决问题搭建了一座从未知到已知的桥梁。学生发现问题，就想知道“为什么？”他们的脑海中会出现推测性的答案。在“燃烧与灭火”的教学中，学生将火柴放在铁板上，用酒精灯加热。过了一会儿，火柴的温度达到了燃点，它们自燃了。做完后，一个学生问我有没有可能在铁板上烧纸。上课前完全没想到这个问题。为了学生的探究兴趣，我让他们把纸放在铁板上加热，看它是否也能燃烧。让他们敢想、敢做、敢探究的学习，这样学生的兴趣就培养起来了，探究的欲望就加强了，相信他们也会对科学课产生兴趣。只要学生想探究问题，老师就要感兴趣。只有这样，才能培养学生探究学习的兴趣。
因此，教师应该鼓励学生大胆假设。即使孩子提出的假设可能不够合理和深刻，但毕竟是孩子基于已有的知识和经验对未知的推测。同时也是从提问方到回答方的桥梁。即使孩子走了弯路，这种经历也是有价值的，促使孩子反思错误的原因，而探究学习最重要的价值就在于它对孩子成长发展的作用。
(3)发挥现代教育技术的优势，加深对所探究知识的理解。
教学中要求学生观察的内容很多，但有些内容需要长时间观察，根本无法在课堂上完成。这时，我们可以利用现代教育技术丰富的表现力，把当时在课堂上或当地看不到的东西展现在他们面前，但必须让学生去观察，再现事物发展的全过程，有效地揭示客观事物的本质和内在联系，使学生在极短的时间内完成观察任务。在“植物如何度过一生”和“人类的进化”的教学中，虽然我们可以通过课本上的照片进行讲解，或者使用相关标本进行直观教学，但实际效果总是不尽如人意。利用多媒体，可以将它们的发展演变直观、生动地展现在学生面前，超越了时间和空间的限制，最大程度地满足了学生的求知欲望。此外，教学中涉及的一些罕见的自然事物和景观，如珍禽异兽、古代生物、火山、地震等。，可以利用多媒体技术展示在学生面前，让学生印象深刻，不仅对自己的知识感到满意，而且从整体上提高了学生的学习情感和态度，效果是传统学习方法无法比拟的。
实验在小学自然教学中起着非常重要的作用。它是科学探究的重要组成部分，有助于培养学生的实践能力，帮助学生理解知识点。但是，有些实验难度更大。如果只让学生看图片、文字描述或老师的讲解、示范，往往会造成步骤混乱，甚至操作失误。在给水加热教学中学习用酒精灯加热试管中的水，在显微镜的发明和研制中学习用显微镜观察各种生物切片标本的方法，操作步骤复杂，注意事项多。如果利用多媒体课件制作卡通图片和简单动画来演示实验操作方法和过程，学生可以很快知道操作要领，既增强了实验效果，避免了时间的浪费，又可以教会他们。
(四)使学习目标成为学生的内在需求。
在教学过程中，要引导学生从认同目标、自主选择目标逐步过渡到自主设计学习目标，确立自己的知识和技能目标，诱发其“我要学习”和“我要发展”的内在需求，激发其学习动机，使其积极参与教学过程，从而取得教学成功。这让学生在学习过程中理解“自主”，建立“自我”。在教论文的过程中，老师先和大家定下研究目标，然后让学生自己思考，自己提问，自己选择方法去探究。这节课我们可以看到，有同学选择“比较纸张的吸水性”，选择宣纸、牛皮纸、瓦楞纸、书写纸进行研究，用红墨水滴这些纸，看哪种纸吸水快，并提出一些需要注意的点，如同时滴，水量相同；有的同学选择“比较纸张的抗张强度”进行研究；有的同学选择“比较纸张的弯曲能力”等等。因为他们学习的内容是自己选择的，所以在学习中也非常认真，思维非常活跃，表达非常专注，仿佛像科学家一样在“真刀真枪”中学习。再比如，在“点亮我的小灯泡”教学中，学生用老师提供的一块电池、一个小灯泡和一根电线，以小组合作的方式点亮小灯泡，并要求在科学记录表上画出小灯泡的连接方法。每个小组都有序地投入到合作学习中。过了一会儿，各组陆续完成任务。只有一组的小灯泡没亮过。他们在其他团体的欢呼声中变得更加焦虑。老师发现这个群的时候，并没有叫他们停下来，而是亲切的安慰他们:“没关系，慢慢来，要不要老师帮忙？”在老师的鼓励下，他们又忙了起来，却看到一个同学一手摸电池负极，一手摸电线，另一个同学一手摸电池正极，一手摸小灯泡。老师发现这种情况，马上委婉地提醒他们:“小灯泡有两个连接点，你们只用一个连接点。有没有别的连接点可以用？”在老师的引导启发下，他们温和地讨论，马上修改连接方法，最后点亮小灯泡，让每一个学生都尝到了成功的喜悦。
(五)提供结构化的研究材料，为学生的探究活动创造条件。
提供结构化的材料可以有效地为学生探索和获取知识创造条件。教学实践证明，学生由于对结构材料的观察、实验和分析，能够归纳和概括出科学结论，因此提供结构材料就显得尤为重要。所谓“结构材料”，就是根据所学知识的认知原理，精心设计材料的构成和搭配，各种材料之间有内在联系。材料之间的相互作用可以给学生提供丰富的感性认识，启发学生朝着建立某种概念、归纳某种规律的方向发展。在“流动的空气”的教学中，为了揭示“热空气上升，冷空气补充，空气对流形成风”的科学现象，我准备了两组材料。一组是能在火焰上游动、旋转的小纸蛇，以揭示热空气的上升；另一组材料是两端露出孔洞的封闭塑料水箱(上表面为纸板)(大孔用于防止蜡烛燃烧，小孔用于插蚊香)，提供蜡烛和蚊香，用水箱内的环境模拟地球表面环境。蜡烛模拟高温区域，蚊香显示空气流动。学生点上蚊香和蜡烛后可以看到烟(空气)的流动，不仅明白热空气上升，冷空气也上升。在这个过程中，材料在形式上的启发性结构起着决定性的作用。学生是通过自己的观察、实验、分析得来的，所以真实、生动、具体，学生终生难忘。提供结构化的材料为学生实验和获得某些概念创造了条件，对发展儿童对科学的兴趣，培养学生独立获取知识的能力有积极的作用。
(六)运用积极评价形成良好的探究习惯。
提到评价，老师们往往会把它和考试、考试联系在一起。其实对学生科学探究能力的评价涉及到很多方面，考试和考查只是很小的一个方面。在《科学课标准》中，对学生的评价有详细的描述。课程标准强调“科学课程的教学评价主要是为了促进学生的学习和发展，因此评价不能只在学习过程结束后进行，而必须伴随教学过程”。因此，科学探究能力的评价不仅要关注学生的探究结果，更要关注他们的探究过程。学生在科学探究活动中对自然事物的观察、发现和提问能力；设计性实验和探究性实验中的动手操作能力；提高在观察和实验中对各种信息的收集、整理、分析、推理、总结、质疑、交流和评论的能力；学生科学素养的发展体现在情感和价值观的发展上。这些方面都是评价科学探究能力的重要方面，不是一张试卷就能体现出来的。只有重视对探究过程的评价，才能有好的结果。此外，评价方法也要多种多样。这不仅仅是一种考试形式。比如平时给学生建立探究过程记录本，及时记录学生的各种变化，从发展变化的程度反映学生的探究能力。通过实验竞赛评价学生的动手实验能力。也让学生通过完成对某一自然环境、自然事物或自然现象的调查研究，撰写调查报告来体现学生的综合素质和能力。教师、学生、家长乃至社会成员都应该参与到学生科学探究能力的评价中来。总之，要重视学生的评价，要有一个公正积极的评价，促进学生科学探究能力的提高。
科学课堂的评价不仅包括学生、教师、家长的评价，还包括社会的评价。苏霍姆林斯基说:在教学中，应该引导学生进行自我教育。《科学课程标准》也指出:要关注学生的学习过程，关注学生的情感体验，在评价中体现多样性，强调评价的促进功能。首师大出版的理科教材为评价提供了广阔的空间，评价的方式和时机非常灵活:评价可以在教学活动结束时进行，也可以贯穿教学全过程；评价时，既要关注学生科学探究活动的结果，也要关注学生在过程的每个环节中的表现；既要评价学生的课堂表现，也要评价学生的课前准备；不仅要评价学生的论文或研究报告，还要关注学生获得这些成果的方法和他们的经历；不仅是学生的自评和互评，还有老师的评价和家长的评价，比如他们的研究计划和设想，他们收集和处理信息的能力，他们在活动中是否表现出兴趣、责任心、创造力和合作精神等。，都是难得的评价学生的机会；一个新颖的设计方案，一个大胆的设想，一个与课本不同的想法，一次独特的创作活动，一次精致的手工见解，一次愉快的合作，一次有意义的调查，都是学生评价的大好机会。其实老师的评价不仅仅是语言上的激励，老师的一个眼神，一个微笑，一个竖起大拇指，一个不经意的摸头，都是无价的赞美，对学生是一种激励。学生自评互评的效果也是相当有效的，会让学生觉得自己有进步，以后会比现在进步更多。对学生的评价也要注意动员学生的家长参与进来，这样会让学生的进步更加透明，学生也会感觉到大家都在关注他，关心他，这样会让他更自信，进步更快，学得更多更有兴趣，逐渐提高他的探究能力。
三，研究的不足与展望
在教学中，教师要以学生为主体，致力于培养学生主动参与学习过程，引导学生走向自己的“最近发展区”，使思维始终处于活跃状态，为学生今后的学习和发展打下坚实的基础。科学家的探索和研究经验告诉我们，探索的过程是艰辛的，往往一个课题要经过千万次不懈的努力才能成功。美国著名发明家爱迪生在发明电灯时，做了1600多次实验。大科学家尚且如此，小学生在探究活动中千万不要担心失败。失败后的成功对学生的影响更大。在发展他们智力的同时，他们的情商也相应发展了。另外，探究式教学对教师的要求很高。要努力提高自身素质，熟悉科学学科的科学体系。只有这样，才能更好地实施探究教学，培养学生的探究能力。