科学课堂活动教学的微探究

第二节　科学课堂活动教学的微探究

《科学》（课标浙江实验版）教材7—9年级6册24章中，探究栏目下共设立了37个探究，构成整个初中探究教学的文本载体。然而，探究学习，不是完成教材规定的探究学习任务就能达到目标的。“对于不少科学知识内容，亲历探究是真正体验科学之魅力的最好途径。理科课程突出科学探究的学习方式，旨在让学生通过手脑并用的探究活动，学习科学知识和方法，增进对科学的理解，体验探究的乐趣。”⁽⁶⁾也就是说，科学学习中，探究应该是无处不在的，关键是给学生一种活动的机会，选取一个适当的角度，从而获得一种探究体验。学生对探究的学习与理解就像是玻璃，平时看不到它的存在，只要稍微改变一下角度，就会折射出美丽而迷人的色彩。我们把这种在课堂中通过变换角度而随时体现探究意识的活动，叫作微探究。

一、探究学习的观点

探究学习应有什么样的观点？学生进行的科学探究与科学家的探究有相似的一面，也有不同的一面。科学家探究的目的是为了发现人们尚未认识的科学事物及其规律，而学生探究式学习的目的主要是为了提高自身的科学素养；探究的对象常常是人类已经认识而对学生来说是未知的事物；学生探究过程中有教师的指导。

（一）贴近科学家的探究

“科学思想上的一致性”是理科的各门学科能综合在一起内在逻辑。这种一致性表现在科学家在解决问题时基本采用相同的过程。大致可分为8个步骤（见图8‐1）⁽⁷⁾：（1）提出问题；（2）作出假设和猜想；（3）制定研究计划；（4）实行研究；（5）收集事实证据；（6）分析和解释证据；（7）推出结论和评价；（8）交流与合作。

由此可见，科学研究中问题的解决是通过提出问题、作出假设、设计和实行研究计划、收集事实证据、解释和推出结论及评价等过程而最终实现的。在这个过程中还需运用许多思维方法，如比较、分类、归纳、演绎、逻辑推理等。也因此，《全日制义务教育科学（7—9年级）课程标准（实验稿）》中，将科学探究基本过程描述为6个要素：提出科学问题；进行猜想和假设；制定计划，设计实验；观察与实验，获取事实与证据；检验与评价；表达与交流。⁽⁸⁾

图8‐1　科学探究的过程

（二）贴近问题性的探究

《义务教育初中科学课程标准》（2011年版）认为：科学探究的方式和过程是多种多样的，没有一成不变的模式，但具有一些基本要素，如提出科学问题，进行猜想和假设，制订计划，设计实验，获取事实与证据，解释、检验与评价，表达与交流等。⁽⁹⁾对比前后两个版本的科学课程标准，虽然表述上略有变化，但还保留6个要素。最大的变化是通过6个要素关系的变化，重新设计科学探究活动（见图8‐2）。⁽¹⁰⁾

贴近问题性的探究强调探究需要体验。体验是指由身体性活动与直接经验而产生的感情和意识。因为有了体验，知识的学习不再是仅仅属于认知、理性范畴，它已扩展到情感、生理和人格等领域，从而使学习过程不仅是知识增长的过程，同时也是身心和人格健全与发展的过程。体验性是科学课堂活动教学的特征，在实际的学习活动中，它表现为“想参与”“能活动”“重经验”“能发展”。问题性指的是问题是科学研究的出发点与归宿，是开启科学的钥匙。没有问题就不会有解释问题和解决问题的思想、方法和知识，所以说，问题是思想方法、知识积累和发展的逻辑力量，是生长新思想、新方法、新知识的种子。一方面强调通过问题来进行学习，将知识问题化，把问题看作是学习的动力、起点和贯穿学习过程中的主线，把学习过程看成是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程；另一方面通过活动（探究）来解决问题，在解决问题中生成问题，问题与活动是学生发展的两根支柱。

图8‐2　科学探究的要素

贴近问题的探究通常有以下一些特点：

（1）探究活动的设计应当符合学生的心理特点，注意从学生熟悉的事物出发，设计学生喜爱的活动。提倡用自制教具和低成本实验进行探究活动。通过激发学生的兴趣和动机，调动学生探究的积极性和主动性。

（2）注意将课内与课外、校内与校外的探究活动结合起来，努力开发并鼓励学生参与开发各种层次、以小型为主的探究性活动。

（3）探究是一种多侧面、多形式的活动，无论何种形式，关键是要体现科学探究的思想和基本特征。

（4）探究活动的指导与开放程度可以不同，探究活动的设计应当根据多种因素来把握指导与开放的程度。这些因素包括学习的具体目标、学习内容的性质、学生的特点和学习资源的情况等。随着学习的进展，应使开放的程度逐渐提高。

（5）探究活动应当强调学生的直接体验，但获取证据的方式是多样的。有些探究活动只包含了探究的部分要素和特征，有的探究活动要求学生参与探究的全过程。

（6）探究不是唯一的学习方式。在科学教学中，要求运用各种教学方式和策略，以形成优化的教学模式。

（三）探究始于问题与假设的活动化

在具体的教学过程中，如何让学生作好假设？对待学生的假设又该如何指导？这是经常让我们困惑的两个难题。在“声音的产生和传播”⁽¹¹⁾中，我们认为探究始于问题与假设的活动化中的有序。

1.寻找问题与假设的经验支持

科学的核心是探究，教育的重要目标是促进学生的发展，科学课程应当体现这两者的结合，突出科学探究的学习方式。可现实状况是，有很多声音都在质疑科学探究课堂，认为大多科学探究课都是伪探究。由此，我们不得不深思，究竟什么样的科学探究才是真探究呢？如何来区分科学探究的真与伪呢？真科学探究又如何实施呢？

科学探究始于适合学生认知结构的科学问题。问题与假设的是否有足够的经验支持，直接决定着学生假设或提出问题的质量，也影响着探究的真伪。

科学探究过程一定要弥漫着学生的科学思维。我们可以把假设分为两类：一类为真探究性假设，另一类为伪探究性假设。伪探究性假设一般指学生对假设的问题比较陌生，但又很感兴趣。因此“猜”的成分多一些，假设五花八门，也十分精彩。例如：化石的形成、恐龙灭绝原因的假设等。

对声音学习而言，学生是有一定基础的，但又不知所以然。所以，可以产生真探究假设。

2.尊重学生的假设

学生提出的假设是没有好坏之分的，尤其是在被证明之前。学生在科学学习过程中，养成这种意识十分重要。可我们常常忽视这一点，表现在课堂上对待学生的假设缺乏足够的信心和耐心，符合教师意图的就板书，作为验证目标；不符合的就置之不理。有学生认为声音是由摩擦产生的；有学生认为声音是由碰撞产生的；有学生认为声音是由振动产生的；有学生认为声音是由挤压产生的。赞成这四种假设的学生都不在少数。作为教师，不能因重点验证“是否与振动有关”，而对其他的假设置之不理。这样做无形中会挫伤一些积极思考的同学的积极性，降低他们对问题假设的热情，更会认为假设还是教师说了算。所以教师应自始至终作为中立，中立是对学生的一种尊重。

3.共同整理学生的假设

当学生提出了声音可能是由摩擦、碰撞、振动产生的三种假设。我们将这三种假设分别板书，第四种假设暂时“冷却”（这个难度较大，且前三种假设能完成学习任务，以后再把挤压与振动联系起来作讨论使用），让学生围绕前三种假设展开讨论：三种假设有没有联系或相同的地方？

学生：有联系，当用两根木棒相互敲击时发出了声音，但同时手感觉到木棒在振动。

学生：碰撞实际上产生振动形成声音。

教师：这说明这两种假设实质上是一样的，都认为声音可能是由振动产生的。那么摩擦呢？

学生：摩擦实际上也与振动有关（边说边用手摩擦课桌），产生声音的同时，手感觉到振动发麻。不相信大家试试。

学生：摩擦产生振动，从而产生了声音。

教师：通过讨论，我们不难发现，假设的观点虽多，但有的是相互联系的甚至是相同的，那么我们在验证前要学会对不同的假设分析、整理。

这样可以避免重复验证。让学生作出假设不容易，作出科学的假设更是不容易。

4.为学生的假设准备充分的材料

材料包括实验时具体可供探究的实物材料、相关资料或图片等。可以由教师准备，学生准备或师生共同准备。如果以上准备不到位，学生提出的假设得不到及时有效的探究证明，就会降低对问题假设的兴趣。

如“声音的发生和传播”一课，教师为学生准备了音叉、橡皮筋、不锈钢直尺、泡沫小球、鼓等材料，当学生形成“声音是否由振动产生的”这一假设后，产生了验证动机，让学生根据不同的材料，设计不同实验来证明假设。由于验证的目标明确，材料丰富，学生设计的实验十分精彩。

假设能力的形成，依赖于学生亲历的探究活动。首先精心创设的探究活动，要能激发学生作出假设的兴趣，产生想假设的冲动，让学生想假设；假设前要采取相应策略，帮助学生获得关于问题的经验支持，让学生能假设；对待学生的假设予以尊重，并合理引导，展开讨论，概括整理，明确假设方向，让学生会假设。

二、课堂探究学习遇到的困惑

探究学习，也不是教师认同探究就能达到目标的。从各种公开展示的课堂教学中，我们可以看出教师对探究的认同，但也看到，认同并不等于就能融入常规教学中，教师在教学观念上认同探究后，具体的课堂教学还存在着这样或那样的问题，分析存在于思维、活动、变式、知识、过程等方面的困惑，提出微探究的教学策略，也是一种有益的反思。

（一）思维深度：问题与操作性定义之间的矛盾

问题是思考的方向，知识是沿着思考方向长出来的。在“探究食盐溶解快慢的影响因素”时，有这样的片断：

教师：溶解是我们十分熟悉的现象。豆浆太淡了，加点糖；菜汤太淡了，加点盐，这说明糖和食盐都能够溶解在水中。对于食盐的溶解，你们想讨论哪些问题？

学生1：食盐在别的液体中是否也会溶解？

学生2：怎样使食盐溶解得更快些？

学生3：食盐为什么能够溶解在水中？

教师：大家提的问题都很有价值。食盐在别的液体中是否也会溶解这一问题，我想让同学们自己在课外去探究；食盐为什么能够溶解在水中这一问题难度较大，我们以后再去解决……今天我们先一起来探究这样一个问题：怎样使食盐在水中溶解得更快些？

……

表面上看起来，教师很快进入了教学中心，可是，学生理解什么叫“溶解得更快”吗？学生思考过“怎么样的现象才能得出溶解更快的结论”吗？这种操作性定义的缺失，让探究失去了部分的思维含量。问题有了，方向有了，但知识没“长”出来。

（二）活动时空：技能与缺乏操作性的矛盾

探究需要一定的技能。对一些仪器的使用或需要新技能的动手操作，由于受班额及对操作规范的要求，存在着两种不同的教学：分步教学与相对自主的探究教学。比较“水的净化”⁽¹²⁾教学设计，问题情境都是“如何让一杯浑浊的水变清”，教师A用三个核心问题串联：①如何不用任何试剂、器材，让这杯水澄清？如何让水澄清得快些（沉淀法）？②如何让水中的固体与水进行分离？在挖掘学生有关过滤的生活体验后，再讲解过滤器的制作，过滤装置的搭配及过滤操作注意点（过滤法）。③过滤后的水可以饮用吗？引出蒸馏的概念、过程和方法（蒸馏法）。教师B在出示问题后，充分让学生讨论，在学生回答沉淀、过滤、蒸馏的净化方法后，提供足够的器材，放手让学生自己设计实验来完成过滤实验（观察、介入学生的实验进展情况），再让各小组汇报实验成果、困惑和失败原因。在充分暴露了学生的错误后，再归纳出过滤装置的操作要点。两节课都带给学生成功的感觉，教师A侧重于技能，教师B的教学过程增加了学生从错误和弯路中学习的机会，出现许多的“意外”，给予学生更多思考和体验的空间，但基本技能获得会有一定的弱化，有时甚至会“杂乱无章”。学生的学习是一个过程，探究与技能的结合也需要一个过程，那么这些学习现象“合理”地存在，需要多长时间？给学生无忧无虑地进行探索、表达、分享的空间，要多大才是比较有效的？

从实验的准备工作来看，教师A只要有演示实验的条件就可以了，课堂同样会成功。从教师的经验来看，教师A的学生更适合于现有的学业评价要求，而教师B的课堂教学同样很成功，从长远来看，学生的能力可能会更好。但需要实验室条件的足够支持。

（三）变式认同：探究与对探究改进之间的矛盾

“指南针为什么能指方向”一课中，教师先用司南实物展示，然后展示用一个暗藏磁体的地球仪干扰司南，再取出地球仪中的磁体，发现地球仪不能继续干扰司南了，然后教师及时下发实验仪器，让学生开展对磁体的研究。从知识层面上，教师把“为什么”引导到一个磁体与另一个磁体之间的相互作用上，也为为什么研究磁体作了动力铺垫。对“磁体各部分的磁性是否相同”这个问题，教师是用让学生发现的方法展示的。学生说：我们发现，将磁体平放在铺满大头针的纸上，发现磁体两端吸引的大头针数量多，中间一个也没有，而且前后连接成“两端数量多中间数量少的弧线”。教师及时引导出“各部分能吸住的大头针数目”可以说明磁体各部分磁性的强弱。另一位教师的做法是：在悬挂的弹簧秤下平挂上铁片，用一条形磁体在铁片下从一端向另一端慢慢移动，让学生观察弹簧长度的变化，接下来又让学生画出弹簧受到的拉力（纵坐标）与磁体移过距离（横坐标）的曲线图像，再进一步分析图像。结果学生学得很累。数据处理也是学生应该有的要求，难道这种改进方法不好吗？

（四）知识评价：时间与知识密度之间的矛盾

探究既是一种理念，又是一种方法，更是学习内容与目标。要实现这样的目标，时间确实是一个重要的问题，因为探究学习的确需要更多的时间，也因此，对文本知识的学习时间会有所减少，教学中的知识密度也因此降低。这种对知识学习认同的矛盾，还来自教师对学生如何学习科学的认识，有教师常将探究用于日常的教学，也有不少教师由于担心教学效果，较少使用探究教学。或者认为，教师不能静态地、孤立地计算探究学习所花费的时间，因为学生掌握方法后的学习越往后越有潜力。而同时，这种潜力，作为初中教学时段里的教师，又能不能享受到学生因挖掘潜力带来的快乐呢？这种快乐能抵消社会评价带给教师的压力吗？面对考试，堤内损失堤外能补吗？所以，折中的办法变得流行，在努力知识教学的菜盘上点缀着探究之花，部分教师有意识地开展教材上规定的“探究”，或在新授课中让学生探究而较少在复习课中使用，更多的教师是在教学环节中的某一个局部有意识地使用探究学习，很少有教师认为教材的大多数内容都可以组织学生探究，探究也可以运用到教学的各个具体环节中去。同样，较多的教师在教学设计上不能体现学生的差异性，探究如何设计，以教师的感觉为准。

（五）过程把握：过程与结果描述之间的矛盾

过程的重要性，教师理解，结果如果与教材不匹配，教学又该如何进行？在“熔化和凝固”一课中，晶体的熔化实验是不容易做成功的，特别是学生分组实验更是如此。教师将学生实验分为石蜡熔化和冰融化的若干组，石蜡组的结果是：石蜡在熔化过程中温度一直上升。冰融化组大多数的结果是：冰在融化过程中温度一直上升；个别组的结果是冰在融化过程中，温度保持短暂的不变。教师并没有带领学生找出实验结果不一致的原因，而是不加分析地公布了科学公认的结果。这样的感觉并不好，教师不应该置实验事实于不顾，至少可以通过实验的不准确来培养学生实事求是的科学态度。但是，教师还有多少时间可以找出原因？找出原因后又有多少学生能够接受？学生是质疑自己的探究水平呢还是感觉实验没用？教师理解课堂的目的不是单纯地完成某一知识点，过程比结果更重要，然而学生难道不需要“标准答案”吗？

三、微探究

微探究的线索不只指向答案，更多的是指向学生的发现、发明、发展。学生发现的背后是证据意识，学生发明的背后是逻辑思维，学生发展的背后是质疑精神，证据、逻辑、质疑是科学之所以为科学的核心。

微探究≠假探究。一元硬币的外观有银白色的光泽，一些同学认为它可能是铁制成的。在讨论时，有同学提出：“我们可以拿磁铁来吸一下”。就“拿磁铁吸一下”这一过程而言，表面上我们只看到了一个“实验”，而它却经历了从发现问题到设计再到活动并将形成结论的过程。这是一个简单的微探究，与学生随意地用磁铁吸硬币有天壤之别。

微探究≠微实验。就像探究以实验为主但不仅仅是实验一样，微探究亦如此。实验是探究的途径之一，不是探究的唯一途径，不同的经验、不同的学习背景拥有不同的擅长探究的方式，有不同的探究途径，产生不同的解释角度。根据探究的过程、方法即探究要素来看，微探究还可以是问题分析、讨论、方案设计、数据处理、观察现象、调查访谈，这些都是微探究与微型实验的区别所在。

从人、财、物、信息、时间、空间、效用而言，微探究有这样几个标志：人力投入小、贴近学习生活、仪器设备少、信息来源即时、时间消耗小、空间占用小，可以混搭于课堂教学的任何环节之中，体现科学教学的证据意识、逻辑思维、质疑精神。

（一）微探究与一般探究的比较

微探究是可以混搭于课堂教学任何环节之中并在课堂中随时体现探究意识的一种活动形式，与一般探究既有联系又有区别。微探究与《科学》教材中的一般探究都属于科学探究，我们可以从探究对象、探究方法、探究过程、探究成果以及相互关系等方面进行对比（见表8‐4）。

表8‐4　探究总体特征的比较⁽¹³⁾

续表

（二）微探究的实施

探究学习还存在着一些不尽如人意的教师教学行为：或太重形式，淡化实质；或重视预设，忽略生成；或过分控制，不敢放手；或知识中心，探究点缀；或师本意识，摆布学生。这些行为的背后，透视出受传统文化熏陶而成长起来的教师的民主意识、探究意识、探究策略尚需加强，而那种从骨子里“透”出来的民主意识、探究意识是理想的探究课的必需支撑，一定的探究教学策略也是必不可少的。有效的课堂探究，除了教师深厚的综合理科功底，对科学本质的理解以及对学生学习心理的把握，还有赖于运用一定的策略有效地开发和利用探究载体，让学生沉浸其中。教学策略的选择与运用，始终围绕着科学四维目标的基本追求。

1.以思维为中心

“以思维为中心”的教学策略就教学目标而言侧重于“科学探究（过程、方法与能力）”，“科学探究过程始终贯穿着各种思维活动，如比较、分类、判断、归纳、演绎、想象和分析、综合等，在探究教学中要注重培养学生的思维技能和能力”⁽¹⁴⁾。“7—9年级学生正处于由具体形象思维向抽象思维发展的一个重要阶段，因此，教师要重视学生科学思维的培养。在科学教学中应注重引导学生思考事实证据和科学结论之间的关系，帮助学生学习建立科学模型，由此培养学生的分析、概括能力和逻辑思维能力，逐步形成质疑、反思的科学思维习惯。”⁽¹⁵⁾

“探索酸的性质”中有一个“自制酸碱指示剂”的阅读栏目，“许多植物的花果茎叶中都含有某些显色的物质，它们在酸性溶液或碱性溶液里会显示不同的颜色……”⁽¹⁶⁾把阅读材料活动化，也是科学课堂活动教学倡导学生深度参与探究的方法。学生都是用花来做，因为教材提供的参考表格是“某些花浸出液的变色情况”。规范操作的学生，会把花剪下，剪碎捣烂，用酒精浸制。这是教材要求。有的学生因为没有买花，向同学要了两片花瓣，用酒精浸制后用纱布过滤，由于溶液量太小，全体吸收在纱布上，几乎滤不出液体，干脆把纱布展开，把酸或碱直接滴在纱布上，一比较，现象还很明显。这是一种发明，学生找到了一种节约材料的方法。

教师继续引导，我们家里有没有什么是植物的花果茎叶加酒精做成的？有啊，红酒是其中之一。新的探究问题产生了，红酒能不能做指示剂呢？在诱发引导下，学生思维维度拓宽了。学习了碳酸钠后，教师旧话重提，碳酸钠溶液能不能使红酒变色？那我们来探究一下。然后，再来一个逆向思维问题，我们能不能用酸碱来检验红酒的真假？操作越接近生活实际越好。有学生选择用纱布吸附红酒后，在上面滴加碱性溶液。而最受好评的办法是：把餐巾纸对折再对折，在纸巾上滴一至两滴红酒，利用纸巾纸能让水滤过的特性留住色素，纸上或多或少留有红色。在红色区域滴加食用碱（碳酸钠）溶液，变蓝色。当然也有不变蓝色的，这是假酒，因为人工色素遇碱性不会变色。有的酒颜色在滴加碱性溶液后颜色变化浅一些的，可能是兑制的葡萄酒。

餐巾纸、食用碱、几滴红酒，就那么简单的材料，学生发明了一种在家能鉴别葡萄酒真假的办法。原来葡萄酒中含有花色苷，这是葡萄酒呈红色的原因，它在酸性中显红色，在碱性中会变成蓝绿色。初中的酸碱指示剂本身就是一种逻辑思维产物，是一种模型。建模是一种思维，利用模型解决问题也是一种思维。

2.以活动为基础

“以活动为基础”的教学策略就教学目标而言侧重于“科学探究（过程、方法与能力）”、“科学态度、情感与价值观”及STSE，义务教育中科学学习的目的在于培养未来公民的科学素养，而科学素养既体现在活动中，也表现在自己建立的科学模型上，因而，活动与建模应该在科学素养层面上获得统一。

探究透镜的焦距，是一种学生乐意参与的简单活动。在阳光底下，找到焦点，完成透镜的焦距粗测，大多数学生都能完成，通常活动也就结束了。可是，能不能作进一步的开发，增加一个微探究？可以的。讨论一下，透镜的焦距大小与什么因素有关？学生直觉认为是与透镜的大小（直径）有关，后来各组一交流，发现直径大的透镜焦距也可以不大的。终于在触摸透镜的过程中，学生有了发现：焦距与透镜的曲度有关。这种发现还影响到眼球学习时的课堂氛围。探究凸透镜成像规律，我们可以移动透镜的位置，或调整光源与光屏的距离，得到清晰的像。而在眼睛的折光系统中，晶状体位置可不能随意移动，光屏（视网膜）也不能移动，那眼睛又是通过什么样的办法得到清晰的像的呢？学生说：可以改变晶状体的曲度，从而改变焦点位置。

学生能产生这样高水平的猜想，能说没有受“透镜焦距与曲度关系”这个微探究的影响吗？在直观的基础上形成更高层次的直观，是学生科学素养提升的表现。

3.以变式为手段

“以变式为手段”的教学策略就教学目标而言侧重于“科学知识与技能”、“科学态度、情感与价值观”。所谓变式是指：变换事物的非本质特征而保持本质特征不变，或变换事物的本质特征而保持某些非本质特征的不变，但这些变换所得的不同表现形式和原有的事物之间保持一定的相似性，这些变换所得的不同表现形式称为原来事物的变式。

碘在《科学》（课标浙江实验版）教材中出现多次，如碘的升华实验、碘液中的溶剂问题、用碘液验证种子中含有淀粉、碘与甲状腺素、光合作用产物的检验、探究唾液淀粉酶的影响因素中用碘液验证淀粉的存在与否等。或许因为碘单质接触较多的缘故，学生对加碘盐的认识存在着许多误区，会问“家里加热加碘盐看不到碘蒸汽，是不是因为碘的含量太低了”之类的问题，这问题的背后是“加碘盐中有碘单质”这个认识误区。从实验室氯酸钾加热分解，迁移到碘酸钾加热（约500℃）分解，这是一种变式练习，可以解决加碘盐中的“碘”不是指单质而是指元素的问题。能不能有更好的办法？设计一个微探究，让学生回家检验一下家里的盐是不是属于加碘盐：在钢质的勺子中放少量食盐（约50克），直接在煤气灶的火焰上爆炒食盐，等盐开始有跳跃时，迅速与小碗中等量冷食盐混合、搅拌，加入一片新鲜土豆片，加醋至浸没土豆片。10分钟左右，如看到土豆片变蓝色，即为加碘盐。学生回校交流时所好奇的科学原理，大部分是教学中的核心知识，他们也可以接受：碘酸钾加热分解，生成碘化钾和氧气，类似于氯酸钾加热分解的变式（已有的氯酸钾分解知识的迁移）。加入冷食盐后，碘化钾与碘酸钾（KIO₃）在食醋的作用下发生反应，生成碘单质（未知知识），但学生可以从土豆变蓝的证据中推理出碘的存在。碘遇到土豆中的淀粉，变成蓝色（已有的检验玉米胚乳中含有淀粉实验知识的迁移等）。

这种实用技术方向的迁移，操作方法上的家庭化变式，让学生对知识的渴求更有动力，还能产生积极的情感迁移。从学生角度来看，这是一种发明——我可以在家检验加碘盐的真伪，更是一种发展——知识无处不在，就看你怎么获得。

4.以知识为根本

“以知识为根本”的教学策略就教学目标而言侧重于“科学知识与技能”。科学学科知识涉及科学事实、实验、概念、原理、理论和模型，微探究中包含着对象知识、条件知识、过程知识、知识运用以及评价结果的知识等。

2011年4到5月间，连学生都在讨论有关催熟的香蕉能不能吃的问题。我们参照有关信息结合教材中“神奇的激素”⁽¹⁷⁾设计了一个香蕉如何催熟的探究。

材料：刚运到还没有喷洒乙烯利的香蕉、40%乙烯利、清水、塑料袋、橡皮筋、成熟的香蕉。

变量：不同浓度的乙烯利稀释液（40%乙烯利原液、稀释50倍、100倍、200倍、400倍、800倍）、香蕉成熟度（颜色变化与口感）。

学生设计记录表格，并讨论了一些探究中碰到的基本问题：要不要一组喷洒清水、一组用已熟香蕉来催熟，作为对比？每一个浓度只做一组行吗？每一个实验是否需要密封？你的理由是什么？对样品的选择，你还有什么建议？其他还有什么条件要控制的？

现象：1天后喷原液的香蕉出现焦皮现象，3天后更严重。第四天，喷洒原液的香蕉，表皮损伤面积进一步扩大；用标准浓度400倍液催熟的香蕉，开始变黄，达到市售要求。一周后，喷400倍的还能保持市售要求，喷原液的开始腐烂，喷50倍的也开始腐烂，喷100倍、200倍、用已熟香蕉来催熟的香蕉，开始变黄，达到了催熟的要求。喷800倍的还有部分发青，清水对照组完全跟之前一样。

结论：40%乙烯利400倍稀释催熟效果是最好的，四天时间就能将香蕉催熟，搬运时香蕉不容易掉下来，保存时间也长。其他浓度的乙烯利稀释液虽然也能催熟香蕉，但是时间都较长，并且浓度过高不但不能使香蕉提早成熟，反而还会损伤香蕉。

反思：这样的探究设计，你相信得出的结论吗？你的理由是什么？学生认为可信，理由是这个实验科学。学生也有认为不信的，因为这只是某一品种香蕉的实验，商人可能会有其他办法，稀释过程可能很随意。

在这个过程中，学生运用探究知识比较充分。后来，我们进一步把这个探究习题化：

小柯为了探究40%乙烯利对香蕉的催熟效果，选用刚摘下的青色香蕉、40%乙烯利原液、清水、塑料袋、成熟香蕉等物品，配制成100倍（把1mL40%乙烯利原液加水稀释至100mL，即得100倍乙烯利稀释液，依此类推）、200倍、400倍、800倍、1600倍乙烯利稀释液。选择合适的香蕉，在其表面喷洒相同体积的各种稀释液，分别密封于塑料袋内，贮存于20℃的无光照环境中，观察一周内香蕉表面变化情况。每一种催熟方式同时重复三袋。部分记录结果如下表：

（1）结合上表，你认为最适宜的催熟方式是_____。而表格中的A栏目你认为比较合理的设计是_____。

（2）小柯在探究过程中，每一种催熟方式同时重复三袋，他这样做的好处是_____。在溶液配制过程中，他取100mL的100倍乙烯利稀释液，再加100mL清水配制成200倍乙烯利稀释液，你认为这种配制是否符合实验要求，并说明理由。_____。

（3）小柯同学认为，塑料袋内的气体中，除了乙烯，还有二氧化碳。为了验证自己的猜想，他把气体通入澄清的石灰水中检验，其原理是（用化学方程式表示）_____。

这种习题化表面上看起来很通俗。然后，相比于学生用探究习题来练习探究、学习探究知识，进而应付考试中的探究题，这种微探究后的逆向习题，学生在觉得亲切的同时，更容易体会到知识的根本所在，甚至有部分学生因此体会到探究题型的细微之处。

5.以过程为主线

“以过程为主线”的教学策略就教学目标而言侧重于“科学探究（过程、方法与能力）”与“科学、技术、社会、环境”。对于概念，要充分“还原稀释”，让学生体验概念的形成过程；对于规律模型，要坚持“延迟判断”，让学生探寻规律的发现过程；对于科学实验，要渗透思想方法，让学生参与实验的设计过程；对于科学问题，要注重过程分析，让学生亲历问题的解决过程。

“植物与土壤”⁽¹⁸⁾是《科学·八年级》（下）第3章“植物与土壤”中的第3节，包括植物的根系、田野考察探究“植物根系的分布与地下水位高低的关系”、植物细胞的吸水和失水、植物生长需要无机盐等内容，是教材中唯一的章与节同名之所在，由此可见这一节内容于此章的重要性。由于“植物根系的分布与地下水位高低的关系”属于田野考察式的探究，课堂组织有许多不便之处。那如何弥补本节的探究学习的缺失呢？

课前任务（提早三分钟）：两人一组，称量一份绿豆芽的质量（每份质量约为10克）；将绿豆芽分别放入一定质量分数的食盐水中，浸泡，待用。

利用绿豆芽浸泡时间开展根系等基本概念教学，约25分钟后，转入根如何吸水或失水的探究：取出食盐水中的绿豆芽，用吸水纸吸干，称量；比较绿豆芽在不同溶质质量分数食盐水中的质量变化情况，计算绿豆芽质量差△m＝m后－m前、单位质量变化百分率（△m/m前），并记录数据（见表8‐5）。

表8‐5　不同溶质质量分数的食盐水对绿豆芽质量变化的影响

在数据汇总后，讨论实验中可疑的数据，并排除干扰数据，计算单位质量变化平均值；讨论影响实验数据准确性的因素：如绿豆芽表面的水没有吸干、吸水纸过分地挤压等。同时，以食盐水溶质质量分数为横坐标、单位质量绿豆芽变化平均值为纵坐标绘制草图（见图8‐3），用此预测如果把绿豆芽浸入2%或5%的盐水中，植物细胞（根）会怎么样？

图8‐3　不同溶质质量分数的食盐水对绿豆芽质量变化的影响

过程的背后存在着一种理念，要让学生重演科学知识的发生过程，要呈现整个“具体而微”的研究过程，既要使学生经历科学探究的全过程，又要体现研究问题的一般思维过程，这个过程也是自主探索、合作交流的过程。

活动时间短、取材简单、操作方便、目标多元，利用两次质量差的比较“还原稀释”根吸水概念的形成过程，利用“延迟判断”建立了根吸水的规律模型，而有些学生在测得m后的数据后马上喊出“我的质量为什么减少了，是不是错了”等惊奇的话，足以说明微探究所发现的结果，能带给学生明显的冲击。科学始于发现、发明，进而不断发展，这是一个过程，学习科学也应如此。

（三）微探究的基本教育价值

从思维、活动、变式、知识、过程等方面实施微探究的教学设想与策略，也是一种有益的反思。

微探究不仅融入了探究学习应有的本质特征，同时兼顾目前教师素质和初中生探究能力缺乏的现实状况。在有效地促进初中生探究能力的发展的同时，又不会使教师觉得探究学习的课堂难以驾驭，从而实现鱼和熊掌兼得。既不放弃接受学习的优势，又不失培养学生探究能力的机会，因此在现时期的科学课堂中将具有一定的生命力。

微探究突出科学的思维价值，所探究的任务能引起学生的认知冲突，促使学生积极思考，但设置的微探究的思维容量应有个“度”，如果探究任务过于容易，没有挑战性，那么不能引起学生的探究欲望，也没有探究的价值。当然，探究任务也不宜过难，否则学生难以企及，循序渐进地“通过对具有活动性的科学问题的解决，以鼓励学生主动参与、主动探索、主动思考、主动实践为基本特征，以实现学生多方面能力综合发展为核心”，这才是我们的手段与目的，因此微探究的设计要充分考虑到学生的知识水平和能力水平。

微探究可以作为探究学习的启蒙，也可以作为延伸探究的形式，既而让学生在已有经验和直观基础上，经历和感悟了归纳推理和演绎推理过程，尤其是归纳推理过程后建立的新经验和更高层次的直观。学生利用微探究学习科学，除了获得知识和技能外，还能形成一定的思维模式，带来与众不同的情感体验。微探究引导学生从观察入手发现问题，要让学生学会经过自己的思考，提出一般性的探究方式，通过活动得出一般性的结论。微探究通常立足于个例，从特例开始循序渐进进行归纳推理，在归纳推理基础上学会演绎推理，自觉运用这种思维模式，对问题作出直观判断，是学生积累科学探究经验的核心和关键。

教学，无论是教授还是学习，都是在知道与不知道之间进行的活动，微探究也不例外。但微探究不能解决全部探究学习问题，整体规范的一般探究还是必不可少的。微探究希望学生在课堂学习中，思维抽象概括更自然点，活动任务提出更明确点，变式材料呈现更丰富点，知识核心理解更牢固点，过程自主参与更全面点。