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1探究性实验学习的背景与意义
教育部提倡大力推进基础教育课程改革。新一轮的课程改革主导思想是：“强调学生在教学中的主体地位，注重调动学生学习的主动性和积极性，强调培养学生的创新意识和探索能力。”改革的核心是促进每一个学生的全面发展。
新的高中物理、化学、生物等自然科学教学新课标中明确提出课程的基本理念：“提高科学素养；面向全体学生；倡导探究性学习；注重与现实生活的联系。”新课程标准特别强调探究性学习，让学生通过探究活动、探究性实验，建立概念，感悟物理、化学、生物等自然科学规律的建立过程，学习其中的科学研究方法，培养探究能力，提高综合素质。
长期以来，培养学生的创新意识和初步探索的能力是高中物理、化学、生物等自然科学教学的薄弱环节。2009年9月新课程改革即将在青海省启动。要实现“注重与现实生活的联系，倡导探究性学习，提高科学素养”的教学理念，必须加强学生探究能力的培养。但目前；可以直接借鉴使用的案例比较少，而且学校和教师在认识上存在顾虑，一是担心探究性实验教学的开展会浪费学生宝贵的学习时间，影响高考成绩，把实验探究与知识学习对立起来，顾不了学生长远发展；二是认为设计探究性实验的难度太大，教师力不从心。而且在选择设计探究性实验课题时存在误区，一些教师盲目热衷于物理、化学、生物等自然科学中的高精尖内容，似乎只有这样才能显示物理、化学、生物等自然科学知识的高雅和圣洁。于是卫星的运转、导弹的飞行、纳米技术、干细胞研究等超越学生生活实践的课题比比皆是。长此以往，挫伤了学生对探究性实验的热情，甚至于对这些相关的探究性学习产生了恐惧。
另外，在探究性实验的实施过程中有走向两个极端的倾向。一种是教师只注重激发学生学习的兴趣，在探究活动中经常无果而终；另一种是教师只要上探究性实验课，就高度开放，任凭学生过度自由，课堂效益极低，学生不仅对知识未能掌握，科学探究能力更得不到培养。
此外，在探究性实验的应用上过分依赖于物理、化学、生物等自然科学，数字实验室也不可取。数字化实验室是进行实验研究的一个好工具，尤其对定量分析类和大量实验样本数据的采集、处理方面的优势是常规实验设备无法企及 的，但它的弊端也是显而易见的：实验过程中，实验数据的采集、处理虽然精度高、数据量大、结果更准确，但对学生的动手、动脑以及创新的训练明显不如常规实验。
2探究性实验学习应达到的目标
学生通过探究性研究，将在以下各方面得到发展：获
得对自然科学研究方法——实验法的基础知识和基本技
能，了解并关注社会生活、生产中的各种自然现象；初步学会自然科学探究的一般方法，具有较强的实验的基本操作技能、搜集和处理信息的能力、批判性思维的能力、分析和解决实际问题的能力，以及交流与合作的能力；养成科学态度和科学精神，提高对科学和探索未知的兴趣，树立创新意识，增强爱国主义情感和社会责任感；认识科学的本质，理解科学、技术、社会的相互关系，形成科学的世界观和价值观。
尤其在发展科学探究能力方面要初步学会科学研究的基本方法，即学会：客观地观察和描述自然现象；通过观察或从现实生活中提出与物理、化学、生物等自然学科相关的、可以探究的问题；分析问题，阐明与研究该问题的相关知识；确认变量；作出假设和预期；设计可行的实验方案；实施实验方案，收集数据；利用科学的方法处理、解释数据；根据收集的数据作出合理判断；用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；听取其他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改。
3探究性实验设计教学的基本原则
探究性实验设计模式的组织实施除了遵循探究性教学的一般性原则外，还应该遵循以下原则。
3.1主体性原则：
探究性实验设计关注学生自主设计，把学习的主动权交
给学生。教师要给学生充分探究的机会，让学生面对设计任
务与原有知识和方法技能产生联想，提出解决方案，并实施
方案进行验证。
3.2探究性原则：
必须改变传统的知识呈现方式，将教师认为学生应该掌
握的实验设计方法设计为未知情景，给学生提供隐藏有学习
目标、学习信息的背景资料，为学生创设将实验设计任务与
原有认知水平联系起来的学习情景，将学生置于一种问题状
态，并接触解决未知教学内容的一切材料，在开放的情景中
体验、决断和操作。
3.3实践性原则：
要贯彻“学中用，用中学，学用一体”的思想。教师必须停止说教和唱独角戏，将学生的一切学习活动外化为可感知、可操作的现实事物，如鼓励学生将想法表达出来、组织学生进行演示和讲解等。
3.4统一性原则：
实验设计的探究任务应该经过教师的精心设计，所有引发探究和促进探究的课堂情景应该既与学习任务的解决相一致，又与学生的原有知识结构相统一；既相对于原有水平有一定的差距或矛盾，又保证学生通过探究有解决的可能性。
3.5表现性原则：
由于原理选择、方案设计和探究实践必须让学生实
施，就要求学生个体、小组进行探究后，向其他学习成员
展示自己的观点，将自己的探究以一定的形式表现出来，
而不再是教师直接告知学生可以或应该怎么做，即提倡
每位学生具有参与和表现的热情。
3.6廷缓下结论原则：
由于实验设计是一项不断完善的过程，学生既可能由于经验和方法的欠缺而提出一些不理想甚至错误的设想，也可能出现多个不同的但可以实施的方案，此时教师不应过早做出评判，应给学生留有充分的思考和探究空间；也可以让学生尝试其错误方案，通过“试错”获得新知，强化知识的掌握。
教育部提倡大力推进基础教育课程改革。新一轮的课程改革主导思想是：“强调学生在教学中的主体地位，注重调动学生学习的主动性和积极性，强调培养学生的创新意识和探索能力。”改革的核心是促进每一个学生的全面发展。
新的高中物理、化学、生物等自然科学教学新课标中明确提出课程的基本理念：“提高科学素养；面向全体学生；倡导探究性学习；注重与现实生活的联系。”新课程标准特别强调探究性学习，让学生通过探究活动、探究性实验，建立概念，感悟物理、化学、生物等自然科学规律的建立过程，学习其中的科学研究方法，培养探究能力，提高综合素质。
长期以来，培养学生的创新意识和初步探索的能力是高中物理、化学、生物等自然科学教学的薄弱环节。2009年9月新课程改革即将在青海省启动。要实现“注重与现实生活的联系，倡导探究性学习，提高科学素养”的教学理念，必须加强学生探究能力的培养。但目前；可以直接借鉴使用的案例比较少，而且学校和教师在认识上存在顾虑，一是担心探究性实验教学的开展会浪费学生宝贵的学习时间，影响高考成绩，把实验探究与知识学习对立起来，顾不了学生长远发展；二是认为设计探究性实验的难度太大，教师力不从心。而且在选择设计探究性实验课题时存在误区，一些教师盲目热衷于物理、化学、生物等自然科学中的高精尖内容，似乎只有这样才能显示物理、化学、生物等自然科学知识的高雅和圣洁。于是卫星的运转、导弹的飞行、纳米技术、干细胞研究等超越学生生活实践的课题比比皆是。长此以往，挫伤了学生对探究性实验的热情，甚至于对这些相关的探究性学习产生了恐惧。
另外，在探究性实验的实施过程中有走向两个极端的倾向。一种是教师只注重激发学生学习的兴趣，在探究活动中经常无果而终；另一种是教师只要上探究性实验课，就高度开放，任凭学生过度自由，课堂效益极低，学生不仅对知识未能掌握，科学探究能力更得不到培养。
此外，在探究性实验的应用上过分依赖于物理、化学、生物等自然科学，数字实验室也不可取。数字化实验室是进行实验研究的一个好工具，尤其对定量分析类和大量实验样本数据的采集、处理方面的优势是常规实验设备无法企及 的，但它的弊端也是显而易见的：实验过程中，实验数据的采集、处理虽然精度高、数据量大、结果更准确，但对学生的动手、动脑以及创新的训练明显不如常规实验。
2探究性实验学习应达到的目标
学生通过探究性研究，将在以下各方面得到发展：获
得对自然科学研究方法——实验法的基础知识和基本技
能，了解并关注社会生活、生产中的各种自然现象；初步学会自然科学探究的一般方法，具有较强的实验的基本操作技能、搜集和处理信息的能力、批判性思维的能力、分析和解决实际问题的能力，以及交流与合作的能力；养成科学态度和科学精神，提高对科学和探索未知的兴趣，树立创新意识，增强爱国主义情感和社会责任感；认识科学的本质，理解科学、技术、社会的相互关系，形成科学的世界观和价值观。
尤其在发展科学探究能力方面要初步学会科学研究的基本方法，即学会：客观地观察和描述自然现象；通过观察或从现实生活中提出与物理、化学、生物等自然学科相关的、可以探究的问题；分析问题，阐明与研究该问题的相关知识；确认变量；作出假设和预期；设计可行的实验方案；实施实验方案，收集数据；利用科学的方法处理、解释数据；根据收集的数据作出合理判断；用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；听取其他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改。
3探究性实验设计教学的基本原则
探究性实验设计模式的组织实施除了遵循探究性教学的一般性原则外，还应该遵循以下原则。
3.1主体性原则：
探究性实验设计关注学生自主设计，把学习的主动权交
给学生。教师要给学生充分探究的机会，让学生面对设计任
务与原有知识和方法技能产生联想，提出解决方案，并实施
方案进行验证。
3.2探究性原则：
必须改变传统的知识呈现方式，将教师认为学生应该掌
握的实验设计方法设计为未知情景，给学生提供隐藏有学习
目标、学习信息的背景资料，为学生创设将实验设计任务与
原有认知水平联系起来的学习情景，将学生置于一种问题状
态，并接触解决未知教学内容的一切材料，在开放的情景中
体验、决断和操作。
3.3实践性原则：
要贯彻“学中用，用中学，学用一体”的思想。教师必须停止说教和唱独角戏，将学生的一切学习活动外化为可感知、可操作的现实事物，如鼓励学生将想法表达出来、组织学生进行演示和讲解等。
3.4统一性原则：
实验设计的探究任务应该经过教师的精心设计，所有引发探究和促进探究的课堂情景应该既与学习任务的解决相一致，又与学生的原有知识结构相统一；既相对于原有水平有一定的差距或矛盾，又保证学生通过探究有解决的可能性。
3.5表现性原则：
由于原理选择、方案设计和探究实践必须让学生实
施，就要求学生个体、小组进行探究后，向其他学习成员
展示自己的观点，将自己的探究以一定的形式表现出来，
而不再是教师直接告知学生可以或应该怎么做，即提倡
每位学生具有参与和表现的热情。
3.6廷缓下结论原则：
由于实验设计是一项不断完善的过程，学生既可能由于经验和方法的欠缺而提出一些不理想甚至错误的设想，也可能出现多个不同的但可以实施的方案，此时教师不应过早做出评判，应给学生留有充分的思考和探究空间；也可以让学生尝试其错误方案，通过“试错”获得新知，强化知识的掌握。