1.认知发展理论

心理学家皮亚杰提出“认知发展”，认为每个年龄阶段的儿童对问题解决的能力不同，每个阶段都有各自不同的特点，教学中应该遵守儿童的认知发展规律（认知发展分为四个阶段），不能急于求成，不然会适得其反。初中生（12—15岁）刚好处于第四阶段：形式运算阶段（11、12岁及以后），这个阶段的儿童可以在大脑中把形象与内容分开，可以脱离现实的影响，对现实问题可以进行假设，然后逻辑推理，提出各种可能解决的方法，寻找正确的答案。

因此，初中生已经具有探究能力，能够独立探究，在探究实验教学中，教师应该改变传统的以教师为中心的教学观念，通过小组合作、导学案的方式把课堂还给学生，提高学生的自主探究能力。

2.马斯洛的需求层次

美国心理学家马斯洛提出了“马斯洛需求层次理论”，他把人类需求分为五种：生理需求（解决基本的生理要求）、安全需求（保护自我）、与他人交往的需求、获取他人和自我的尊重需求和发挥才能，实现个人理想的需求。对于现在的初中生而言，他们有自己的想法，个性比较突出，希望别人可以认可自己的个人能力和成就，得到他人的尊重，我们在教学中需要努力满足他们的尊重需求，而且要想办法提升他们的创新能力、处理问题的能力，使他们满足自我实现的需求。在探究实验教学中，可以通过学生回答问题、讨论、互相评价等方式，让学生充分展现自己，满足他们自我实现的需求。

3.最近发展区

前苏联教育学家维果斯基提出了“最近发展区理论”，他把儿童发展水平分为两种：一是儿童独自解决问题的水平，二是儿童在他人的帮助下获得处理问题的水平，处在这两种水平的距离就是“最近发展区”，实际上是儿童借助成人的帮助处理问题的能力与独自处理问题的能力之间的差距。老师要正确认识并利用好“最近发展区”，多创设一些“跳一跳”就能够得到的知识的情景，在老师的帮助下，学生尽力思考就可以解决问题，学生认为过于简单的问题不值一看，思考就是浪费时间；难度过大的问题让学生望而生畏，止步不前，没有思考的方向。在探究实验教学中，可以利用有效问题：学生对问题一知半解，没有确定的答案，教师给予一定的引导后，经过自己的思考，能够解决，这样可以提升学生解决问题的能力。

4.建构主义学习理论

建构主义学习理论认为知识是老师间接传授的，学生在某一特定的情景下，通过老师、同学、家长的帮助，使用一定的学习资料，通过同化、顺应、平衡而建构起来的。在教学过程中，教学应该围绕着学生转，教师是学生学习的帮助者，考虑学生已有的知识创设有利于学生学习的教学情境，“授人以鱼不如授人以渔”，让学生自己从中获取知识，发挥学生学习的主体能动性，利用探究法、发现法让学生独立、主动地发现问题、解决问题，从而获得知识。因此，在探究实验教学中，应该考虑培养学生的哪些能力；考虑学生在实验过程中会出现什么问题，应该怎么引导学生解决；利用学生的生活情境、课外实验，让学生建构知识。