在物理教学中如何提高科学探究能力_物理教学中的科学探究

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在物理教学中如何提高科学探究能力

摘要：将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探究精神。

关键词：科学探究实验能力

《物理课程标准》明确指出：“将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探究精神。”即初中物理课以探究为核心的教学将取代以知识为核心的教学。

旧的大纲中的对应部分只有需要学生掌握的知识点及其要求，即只有科学内容的那一部分。而新课程标准不仅有这一部分，还有科学探究部分。科学探究不仅有利于科学内容的探索与方法的获得，更有利于学生科学态度、科学精神等意识领域目标的形成。传统的实验教学中存在着以下问题：一是实验的研究性较弱，仅停留在能做好实验的层次上；二是实验量小，难度不大；与生活与生产实际的结合不够；第三，实验内容的范围较窄，仅以物理实验为主，第二课堂、实验室实验等内容很少；第四，实验的学术化倾向较重。教学中突出了“教”，忽视了“学”、凸现了以本为“本”，忽视了以“人”为本；第五，验证性实验居多，几乎没有探究性实验，原理、方法、步骤，包括结论都由教师讲解告诉，学生机械地接受，依样画葫芦完成任务了事，无需多动脑筋，使学生最初满怀的浓厚的实验兴趣，逐渐减退下来，实验的探索功能和思维能力也最终被淹没。

一、对科学探究的理解

科学探究的意义：“学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想与精神。”

科学探究包括七个环节：提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验与收集证据→分析与论证→评估→合作与交流。并不是所有科学探究活动必须经过这七个顺序环节，我们在开展科学探究活动中，根据学生的探究水平，可以只注重对某几个环节的经历与能力的培养。

二、科学探究的七个环节

1、提出问题

研究是从问题开始的，发现和提出问题是学习的开端。老师精心设计一个问题情境，如生活中的自然现象、演示实验、小故事、图片、电脑模拟画面等，激发学生的问题意识，自发提出问题，或由老师提出一些问题，引导学生对问题的思考与讨论。这一环节有利于激发学生学习的兴趣和探究的欲望。

2、猜想与假设

学生在提出问题的前提下，运用已有的物理知识及生活经验，学生会从不同角度、不同认知、不同经历，对问题的答案进行猜测，尝性地提出自己的看法。这是一个发散思维过程。这一环节有利于调动学生参与学习的积极性和主动性，有利于促进学生思维能力、创造能力的发展。在教学中应尽量鼓励学生大胆说出自己的看法，不要怕说错，既然是猜想就无所谓对错。但猜想也不是胡乱猜测，要有一定的猜想依据。由于有的学生猜想的方向不对，有的学生抓不住关键点，有的学生的猜想漫无边际，因此教师要启发引导学生，把握猜想的度是很有必要的。当然，不是所有的猜想都要进行探究，对于一些无意义的猜想，可引导学生学生讨论，去伪存真，保留有意义的猜想开展研究。例如；探究电阻大小与什么因素有关；学生猜想有长度、密度、体积、横截面积、质量、材料等有关。那么，我就与学生一起分析考虑长度、横截面积，实际上考虑了体积；考虑材料实际上考虑了密度；考虑了体积、密度，实际上考虑了质量。经过分析，学生才明白为何只考虑材料、长度、横截面积以及温度。这样也大大节省进行实验时间。但这不能走向极端；有时探究某些物理量难以分析而试验又容易做，还是依猜想设计实验。比如，探究摩擦力大小与什么因素有关？学生猜想除了与压力、接触面粗糙程度有关外；还涉及压力的作用点、运动方向、运动速度、接触面面积等等，可以做实验给学生看。

3、制定计划与设计实验

针对探究的目的和条件，设计明确、具体的操作步骤，达到预期目标。学生自我设计实验方案肯定会有很多不完善的地方，教学中教师应根据探究问题的难易程度，在设计实验方案时给学生必要的方法指导，最好是分组制定计划，再由教师和学生讨论和完善。当然，计划的制定要依据正确的研究方法，如：控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、图象法、模型法以及逆向思维法等。根据研究对象，结合教学实际恰当选择研究方法，可以帮助学生理清探究思路，增强实验设计能力。如在探究电流与电压、电阻关系时，根据控制变量的思想，学生设计出电路图、实验步骤及数据记录表，学生将不同的电路图画在黑板上，师生共同讨论，没有滑动变阻器和有滑动变阻器有什么不同，谁的方案更好，更能达到探究目的。对实验步骤的叙述，互相补充，更加深了对控制变量的理解，并锻炼了语言表达能力。这样通过初步设计、比较、讨论、陈述，锻炼了学生的设计能力、分析解决问题的能力。

4、进行实验与收集数据

这一过程，要求学生会使用简单的实验仪器和测量工具，测量一定的基本物理量，能正确记录实验数据，尝试判断有关信息的科学性，有安全操作的意识和实事求是的科学态度。这一环节要注重培养学生归范的操作习惯，包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯，提高动手能力。

5、分析与论证

对实验过程中收集的信息进行分析、归纳，得出结论，这是从动手实践上升到建立理论的思维过程，同时也是创新过程。分析时，可用到比例法、图像法、比值法等。如在研究电流与电压、电阻关系时，发现电压增大，电流也增大，电压增大几倍，电流也增大几倍；而电阻增大，电流减小，电阻增大几倍，电流减小为原来的几分之一，由此得出在电阻不变时，电流与电压成正比，在电压不变时，电流与电阻成反比的结论。还可以画出电流--电压图像，电流--电阻图像来分析。又如在研究质量与体积关系时，求出质量与体积的比值，发现相同物质质量与体积的比值相同，不同物质质量与体积的比值不同。

6、评估

评估是探究活动的必要组成部分，首先是探究小组内自我反思和评价；再是小组之间的交流和共同反思和评价。评估的内容是：对探究的过程和收集信息的科学性、可靠性进行评估；对假设与探究结果差异的评估以及对探究过程中的成与败的总结；最后教师与学生共同做好总结归纳，学生做好心得体会。

7、交流

这一活动贯穿在整个探究活动中，能使学生养成良好的学习习惯；探究中必须合作，在合作中注意既坚持原则又尊重他人，能思考别人意见，改进自己的探究方案，有团队精神。

苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“在人们的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。而在青少年的精神世界中，这种需要则特别强烈。”现代教学论也认为，任何教学内容都可以用一个个问题呈现出来，学习的发生起源于情景变化的刺激。重视探究实验、重视科学探究才能达到提高全体学生的科学素养的目的，完成新一轮课改的任务，实现人本化教育。