二十一世纪对各类人才综合素质的基本要求是：具备宽厚的基础知识、系统的专业知识、灵活的思维方式和较强的动手能力，更需要高度的事业心、责任感、合作精神及沟通能力。随着现代信息技术的发展，知识更新周期越来越短，学习条件不断改善，学习的机会和场所随处可见，那种“一朝学成而受用终身”的观念已经过时，教育不再随着学校学习的结束而结束，它将伴随着人的一生。这就要求人们具有终身学习的愿望和习惯，具有发现、研究和解决问题的兴趣和能力，即要求中学生要具有一定的科学素养。
借鉴西方社会关于科学素养的研究经验，我国学者认为科学素养由科学知识，科学方法，科学能力，科学意识和科学品质五要素组成，《自然科学》是培养中学生科学素养的重要课程，在自然科学的教学中，由于自然科学学科本身的性质，对培养学生的科学兴趣，科学方法，科学的世界观，应用科学的意识以及科学的态度和精神等等都有十分重要的作用。以下是笔者就《自然科学》中的“探索与研究”部分的内容的教学与如何培养中学生的科学素养的一些探索与实践。
一、利用“探索与研究”部分为学生创设多种问题情景，激发学生学习的兴趣
“兴趣是最好的老师”，只有学生对科学有着强烈的探索欲望和对知识及规律的拥有欲以及将所学知识应用于日常生活造福人类的动机，才可能激发创新潜能，才可能产生创新欲望，而要培养兴趣的关键是创设情境，加以引导，我们可充分利用《自然科学》的“探索与研究”中为我们提供了大量的能引起学生兴趣的课题来实现。
例如：案例1：研究植物的光合作用产生氧气
问题情景：全世界50多亿人口，每天仅呼吸一项就要消耗空气中大量的氧气。再加上世界上每天还要燃烧千千万万吨煤和其他燃料，也要消耗大量氧气，长期以来如此巨大的消耗，为什么没有使空气中的氧气耗尽，事实上氧气的含量基本上保持不变?若是绿色植物在阳光下进行光合作用，那又怎样验证绿色植物的光合作用产生氧气?
案例2：扦插和嫁接
设置情景：(多媒体播放)我国在果树和观赏植物栽培上使用一些无性繁殖如嫁接，扦插等技术取得大面积丰收的图片和信息。
问题情景：植物通过无性繁殖可较快长成新一代植株，效益高，而且可以保持亲本的优良性状，因此，营养繁殖在园艺和农业生产中广泛应用。那么，木本和草本植物采用的扦插的方法一样吗?嫁接是否是任何位置都可嫁接?嫁接时又要注意什么问题?
通过这些问题情景的设置，诱发学生的好奇心，丰富了学生的想象力，使他们沉浸在研究的氛围中，极大地提高了学习的兴趣。
二、充分利用“探索与研究”部分的问题，训练学生掌握科学的方法
美国未来学家约·柰斯比在《九十年代的挑战》一书中指出：“在不断变动的世界上，没有任何一门或一套课程可供在可见的未来使用，或可供你终身受用。现在需要的最重要的技能是学会如何学习。”因此，自然科学教学过程，不仅是传授知识、技能的过程，而且更应是教会学生如何学习的过程。
以往我们更多的是关注学习的结果，而忽略了学生到底是以什么的方式来学习的，死记硬背得到的结论，往往掩盖了学生在学习方式上存在的问题，造成了学生对问题理解的不透彻甚至是一知半解。学生学习知识最好的方法就是自己去探索，发现，领悟科学的实质。因此我们可以利用“探索与研究”中大量的课题，去训练学生的科学方法，为学生以后进一步的学习、工作、研究，乃至创造发明等打好不可缺少的素养基础。
(一)引导学生学会探究，训练学生掌握“提出问题——建立假设——验证假设——得出结论”的科学方法。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，科学方法是从事科学研究的基础，只有让学生在做中才会学到科学的方法，因此教师的训练就显得尤为突出。探究是学生学习的核心方式，使他们像科学家式进行科学探究，才能掌握科学的方法。
案例3：(1)举例科学史上关于植物生长与土壤减少质量的研究，让学生了解科学家研究的基本方法；
(2)要求学生以“研究不同金属跟稀硫酸反应的快慢”为例加以训练。(以下是一学生探究过程)
提出问题：不同的金属与稀硫酸反应快慢一样吗?
建立假设：不同的金属与稀硫酸的反应快慢不一样
验证假设：①取四只试管，倒入相同数量的同种硫酸；②分别在四只试管中放入大小相同的镁，铁，锌，铜；③比较上述四只试管产生气体的快慢，就可得知四种金属跟稀硫酸反应的相对快慢。
得出结论：不同的金属与稀硫酸反应的快慢不一样。
只有通过这种课题实验研究，不断强化训练，学生才会体会科学方法，才会在以后的学习，工作，研究中得心应手。
(二)引导学生根据课题，学会查阅资料，包括文献和进行社会调查等。在生产生活中时常会碰到一些实际问题，经常组织学生开展社会调查和实践，有助于培养学生的创新精神，提高解决实际问题的能力。
案例4：调查当地一种传染病的流行情况和防治措施
问题背景：去年下半年温州爆发副伤寒，给人们的健康造成了一定的危害。因此，调查当地传染病的流行情况和防治措施，既有利于我们理解传染病的传播环节和预防原则，又有利于培养卫生观念和社会公德意识。
要求：①学生通过查阅资料，设计问卷调查等了解传染病的名称，属于哪种类型，病原体是什么，病症特点等；②该病原体的病程发展情况：如潜伏期，前驱期，发病期和恢复期等；③流行情况，包括流行季节，患病人的年龄和职业分布等；④防治情况，可以采取的哪些措施。
实践证明，适当点拨，学生就会积极主动，努力探索，在实践和查阅中发展学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、这样不仅有助于提高研究效率，充分利用有限的时间，更能以研究性学习为手段，让学生学会研究的基本方法，效果很好。
三、利用“探索与研究”让学生应用科学知识，技能和方法去解决简单的实际问题，提高科学能力
学习来自生活，把学习到的知识，技能和方法应用到实际生活中，能解决实际问题，不仅会让学生体会到学习的价值，更会让学生在探索和研究中，增长科学探究的能力，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，领悟科学的真谛。在“探索与研究”就有大量的这样的课题。
例如：①设计并安装前，后门电铃的电路提出问题：在楼房里要分辨出到底是前门还是后门来人，就要设计前后门的电铃电路。当前门来人，电铃响，前门知识灯亮，后门来人，电铃响，后门知识灯亮，那么如何设计电路呢?②用样方法测定种群数量：种群数量是种群的一个重要特征。对自然界的种群而言，除极少数个体数目少而个体体型较大的外，其余均很难计数。在实际工作中，整个种群的资料是通过研究它的一小部分，即“样方”而获得的。怎样用样方法测定种群数量呢?