初中科学中的无实验载体探究及教学运用 第2页
由于初一学生首次接触“科学探究”这一名词，尚未形成完整的概念性认识，以形象的事例来表述“科学探究”而不是概念描述，消除了科学探究的神秘感，激发学生学习、参与科学探究的热情。在教学时，我们组织学生一起分析这一科学故事，感受琴纳不怕天花，敢于探究，遵循科学探究方法从而取得成功的科学情感，共同分析琴纳取得成功的科学途径，从而得出科学探究的一般过程，为学生开展模仿型的科学探究提供“参照物”。
第一册第二章第3节“常见的植物”中，教材再次呈现具有探究环节的案例：“是什么将蝴蝶吸引到花上去的？”，要求学生根据其中的环节，建立自己的假设、根据自己的假设设计实验方案、需要收集什么样的事实证据来证明否定假设。提出猜想是科学探究的一个难点。教材试图以探究框架引领学生参与科学探究，有效地降低探究难度。把重点放在激发学生提出自己的假设，而且鼓励学生提出更多更有个性的假设来，重点放在根据自己的假设来设计实验方案，预测根据自己提出的实验方案可能取得哪些证据来证实或否定假设，激励学生相互讨论，分享自己的见解，并在讨论中反思自己的见解并加以改进。
学生根据花的颜色、大小、形状、气味、生长位置等特征提出各种各样吸引蝴蝶的原因等假设，在讨论中，逐渐形成根据这些假设来设计的实验方案，不少方案别出心裁，富有童趣。教师的作用在于倾听，因为有了倾听，有了赞许的微笑，学生的探究热情被激发，与生俱来的探究欲望和表现自己才能的欲望获得张扬。然而，面对这些假设和实验方案，还需要教师引领学生理性地分析，哪些方案在实施过程中是否可行，哪些方案需要做哪样的改进。帮助学生分析如何在实验中排除无关因素的干扰，对实验条件进行有效控制，如何设置对照组，如实验组和对照组之间除花的颜色外，其他方面如大小、形状和气味等都应当是相同的。提示学生假设可能是正确的也可能是错误的，但不管假设是否正确，在科学探究中都具有同等重要的意义。在收集证据时，不能忽略更不能人为地修改哪些可能否定自己假设的事实证据。进一步规范学生探究的基本要素。
二、让无实验载体探究在激发学生参与探究活动中发挥催化作用
无实验载体探究既是一则引人入胜的故事，更是一则富有探究的案例。科学知识的产生和发展，就是探究的历程。削离探究历程的科学知识教学是导致枯燥乏味的根源。让学生徜徉在探究中，是激励学生学习科学的甜蜜“糖衣”。
第一册第三章第1节“我们居住的地球”中，没有直接叙述地球和太空的知识，而是提出古代人们对地球形状的不同认识：古代中国人认为天是圆的，地是方的；古代印度人认为大地是一个圆盾，由三头大象驮着，站在乌龟背上；古代巴比伦人想象大地是个龟背般隆起的空心山，大陆四面环绕着海水，有一个浑圆的巨大罩盖在上面。这些人类幼稚的地球观虽然是错误的，但这些想象富有奇妙。这种古代人类对地球的看法就是一种科学假设，这种假设是怎样被证明是错误的呢？教材虽然没有明确地以科学探究的基本过程来展示，但其中却蕴含着科学探究的内涵。
这些古代看法及其被证伪的过程就是科学探究的过程，其探究道路之艰辛、跨越时空之久远、参与探究人数之众多都值得推崇，值得学生回味。可以通过浓缩历史，浓缩探究历程，以一种无实验载体的形式再现。在教学中，要求学生根据地球是个球体这一看法例举出现象，除了教材中提出的“天涯海角”为什么总是走不到边？为什么远去的帆船的船身比桅杆先消失？这一现象外，你还发现什么现象也能说明地球是个球体？除了教材中提供“铅笔在篮球和木板上的移动”作为“远去的帆船的船身比桅杆先消失”现象的模拟实验方法外，你还能设计其他模拟实验吗？虽然无法拿地球作为实验载体，但我们可以通过其他方法如无实验载体或模拟实验来进行探究。
第优册第一章第1节“宇宙的起源”中，教材提出了“宇宙是怎样诞生的？最终是否会走向终结？”的探究问题，提供了古代传说：“盘古开天辟地”、“上帝创造了天地和万物”。激发学生去了解宇宙，了解关于宇宙创始的神话故事，猜想一下古代人为什么会对宇宙的起源形成这样的认识，激发学生自主了解宇宙起源的现代解释。
正如教材所指出的那样“对于宇宙的过去和将来究竟会怎样，目前还没有一致的看法”，许多假设都有待于科学家去探索，许多著名的科学家如爱因斯坦、霍金等都对宇宙进行理论解释。那么，为什么教材要把一个尚未定论的有关宇宙起源的问题交给初中学生呢？认识宇宙一直是人类的梦想，掌握知识显然不是主要的，重要的是知道有许多人在对宇宙感兴趣，有许多关于宇宙的新认识、新观点。这些知识如果是教师言语传授的，将显得苍白。那就把这些疑问交给学生好了，在宇宙起源问题面前，教师和学生一样都是外行人，都同样需要学习。关于本节课内容，共同学习共同探究也许是最好的教学组织形式。
宇宙知识的学习是如此，元素符号、元素周期表的学习也是如此。
第四册第一章第5节“表示元素的符号”中，教材提供了“初步认识元素周期表”的探究活动。这是根据已有的元素周期表而不是实验载体的科学探究。要求根据元素周期表围绕着“元素周期表中的元素是如何排列的”问题展开探究，通过查找一些元素，把元素的核电荷数——元素名称——元素符号——核外电子数——相对原子质量——单质类别的主线联系起来，进一步分析每一周期的元素类型的变化、元素之间存在什么内在联系，以及自己的“新”发现。
这样安排学习元素周期表，是让学生“做”中学，自主探索中学习。教师不应代劳，学生自主获取的知识价值远远高于教师提供的“现成”的知识。学生通过探究，学会的不仅是对元素同期表的了解，还有可能由此形成对周期表的兴趣，感受周期表具有严谨变化规律的内在美，获得一些科学启示，产生一些新的想法……而这些，是无法通过教师语言传授来达到目的的。
我们还可以开展一些课外链接式的拓展：通过互联网或查阅资料，了解元素周期表的相关知识；了解元素周期律的发现史；了解门捷列夫发现元素周期律的方法及对我们的启示。
三、让无实验载体探究在引领学生开展思想实验中发挥思辨作用
奥地利著名科学家、哲学家恩斯特•马赫认为，“除有形实验外，还有在较高理智水平上使用的其他实验，即思想实验。思想实验实际上是没有传统狭义上的实验载体的“实验”，在科学教学中是一种无实验载体的思想探究。
第二册第二章第7节“牛顿第一定律”中，教材提出一个基本问题：物体不受力作用时，将做什么运动？一个静止的物体，如果不受到力的作用，将保持静止的状态。运动的物体，如果不受到力的作用，是不是立即停止运动了呢？并指出“这个问题难以直接通过实验作出回答，因为我们很难为运动的物体创造一个‘不受到力的作用’的实验条件。”这就迫使我们改进通常的以实验探究的教学策略，可以采用新的策略即“实验加推测”的教学策略。
这种研究策略在科学史上也曾起到重要作用。尤其是“牛顿第一定律”的发现历程：300年前，伽利略设计了“斜面实验”得出结论：如果物体在运动中不受到力的作用，它的速度将保持不变。后来，笛卡儿补充了伽利略的认识，指出：如果物体不受到任何力的作用，它不会向左、右方向偏，将永远沿原来的方向做匀速运动。牛顿总结了伽利略等人的研究成果，进一步得出：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动或静止状态。
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