重视科学探究的教学

　　我国义务教育《物理课程标准》将"科学探究"列入"课程目标"、"内容标准"和"实施建议"之中。科学探究既是物理课程的目标，又是物理课程的重要内容。本文首先简要说明在科学教育背景下科学探究的涵义，详细分析了科学探究的过程、要求以及对科学探究能力的评价，给出在物理教学进行科学探究的策略，最后提几点在组织科学探究活动中应注意的问题。

　　一、科学探究的涵义

　　科学探究原是科学家们研究自然界的科学规律时所进行的科学活动。进入20世纪80年代后，世界各国的基础教育都将科学探究引入学生的学习过程之中，把学生置于动态、开放、生动、多元的学习环境中，使其在自主学习、自主探索中获得一种新的学习体验。

　　因此，科学探究是学生在物理课程和现实生活的情境中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能、方法的学习方法和学习过程。科学探究关注的目标是：让学生经历探究过程、获得理智和情感体验、积累科学知识和方法。与传统的接受性学习和训练性学习相比，探究性学习具有更强的问题性、实践性和开放性。

　　物理课程是一门重要的科学课程，将科学探究列入物理课程的内容标准之中，让学生动脑动手，引导学生改进学习的策略和学习方法，通过学生自主的进行科学探究，学习物理的基本概念和基本规律。掌握进行科学探究的基本技能，包括观察、实验、推理方面的技能，以及收集信息、处理信息、传递信息的技能。培养学生探索科学的兴趣和对物理现象的好奇心，激发学生独立思考、勇于实践、敢于创新的科学精神，逐步形成科学态度和科学价值观。

　　应该注意的是，科学探究并不是学生学习物理的唯一方法，也并不是要求学生在学习所有物理知识时，都要参与探究的全过程，学生也可以只参与其中某一部分的活动。

　　二、科学探究的过程和要求

　　《标准》中根据科学探究的一般要求，结合初高中物理课程的特点和学生的认知水平，将科学探究分为7个要素，并对每一要素提出了探究能力的要求。在科学探究过程中，要给每个学生创造机会。明确他们所承担的任务，鼓励学生发现问题、提出问题、出主意、想办法。要让每个学生在探究活动中发挥积极主动的作用。同时，科学探究又是一种集体性的协作活动，对于比较简单的问题可以由学生个人来进行，对于比较复杂的问题，则应通过小组活动，甚至全班性的活动进行。

　　1. 提出问题

　　紧密结合标准对知识和技能的要求，从学生的物理学习和生活实践中，选取他们感兴趣进行探究，要让每个学生都能搞清楚探究的问题，让他们去调查、研究、探索。培养学生从日常生活和自然现象中找出研究课题的能力。应用科学的思想和方法，用已有的物理知识来确定研究课题，通过科学探究对课题进行描述。生活、社会和科学技术中的问题往往很复杂，限于学生的年龄特点和科学知识的局限，不是所有的问题都可以让学生通过探究来解决的，教师应根据学生提出的探究课题，结合学生的实际进行筛选和梳理，选择那些对学生发展有意义，而学生又有能力进行探究的课题。

　　2. 猜想与假设

　　要让学生根据已有的物理知识和实践经验，对确定探究的问题进行猜想和假设。例如，推测探究可能出现什么结果，应该怎样进行探究过程和方向的设计，根据已有的知识和经验，能够对探究的问题作哪些解释，哪些必须通过探究后才能作解释。

　　3. 制定计划和设计实验

　　根据确定的探究课题，设计科学的探究计划和方案。探究计划应包括探究的课题、实验器材和资料的准备、探究的程序和过程(包括观察、实验、信息和数据的收集和处理)、通过怎样的分析整理得出探究的结论、以及怎样对探究过程进行评估和反思等。对少数学生可以让他们去设计一些既有一定创新意识、又符合学生认知特点的探究方案。

　　4. 进行实验和收集证据

　　学生在教师的指导下，根据探究方案，利用观察、实验和其他的方法和技术，收集数据、资料和信息。特别提倡用计算机来收集、存储、处理和显示各种证据。要让学生对已有的数据和信息进行科学地分析和解释，找出这些证据和探究的课题之间的关系，进行科学地归纳和总结。如果涉及到两个或多个变量，学生应该能进行科学的分析和解释。

　　学生在课堂内外进行的探究活动是多样化的，可以是观察现象、进行实验、收集数据、分析现象、讨论交流、发表见解;也可以是从各种信息源，例如图书、期刊、学校的数据库和因特网上收集和获取信息。要在科学探究的过程中，指导与帮助学生不断改进探究的方法，例如，在学生进行观察和实验时，要让学生设计多种可靠易行的实验方案，鼓励学生反复收集和如实记录实验数据。

　　5. 分析和论证

　　教师要引导学生整理收集道德各种信息、实验数据和证据，对信息、数据和各种证据进行分析，应用科学的思维和方法，通过分析和归纳，找出规律，从而得出结论。

　　6. 评估

　　评估是探究过程的重要环节，过去的物理教学虽然也组织过一些探究活动，但是，往往在得出结论后就万事大吉了，学生通过探究究竟得到了那些启示，为什么探究的结果与事先的预测不一样，探究的设计和计划的进行过程是否有缺陷，还有哪些需要改进的地方，这些都需要学生去反思，只有通过这样的反思和评估，学生的科学探究能力才能逐步提高。

　　7. 交流与合作 要让每个学生都有充分的语言表达机会，要循序渐进地培养学生尽可能用已有的科学知识和较为准确的语言表达自己的探究成果。要让学生编写科学探究报告、设计表格、图象(包括应用计算机设计)。

　　学生应该能够向其他同学科学地表达自己的研究成果，包括研究的过程、方法和成果。教师要培养学生注意倾听其他同学的研究报告、尊重别人的探究成果，允许别人对自己的探究过程和成果提出不同的意见和表示怀疑，并能认真思考别人的意见，改进自己的探究方案。要让学生尽可能把自己的探究结果表达清楚，并且运用收集的信息和实验数据作有说服力的解释;要让各种想法、观点进行充分地交流和讨论，在此过程中，使学生体会到科学探索和科学实践的过程和方法。

　　三、对科学探究能力的评估

　　教师应及时对小组和学生的科学探究能力和在科学探究中的表现进行评估。对学生的科学探究能力评价的依据主要有：

　　1. 学生在集体和个人的探究活动中，能否发现并提出值得研究的问题

　　2. 能否制定出有效的、切实可行的探究计划

　　3. 能否科学地进行观察、实验和信息的收集、分析和处理

　　4. 能否对探究的结果进行积极的反思，并提出改进的建议

　　5. 能否写出有说服力的研究报告

　　6. 能否积极参与讨论，尤其是对本小组探究报告作科学的、有说服力的解释

　　7. 能否对其他小组的报告提出科学的质疑

　　8. 能否主动、积极地参与探究的全过程

　　9. 学生进行独立工作的能力

　　10.学生在小组中与其他同学合作进行研究的表现

　　11.学生在观察、实验、调查和收集信息过程中所做的记录

　　12.学生在探究过程、撰写研究报告和交流讨论中所表现出来的科学素养

　　四、进行科学探究的教学策略

　　1.创设激发好奇心的问题情境

　　首先，创设问题情境是为学生探究服务的。一要使学生置身于情境中，以引发他们的好奇心和探求问题的兴趣;二要能使他们积极主动地自行探索，自行解决问题，获得知识。好奇心是人们对事物由于不了解而产生的一种积极的情感状态，能使人们主动地接受未知事物。因此，教师在创设问题情景时，应尽可能地通过实物、模型、演示实验或电教媒体等来展示情景，以唤起学生注意，引起他们强烈的好奇心。其次，创设情景是为学生提出问题服务的，教师要围绕探究的主题进行精心设计，使探究的问题步步深入，层层推进，直至获得新知。

　　2.提供有结构的材料

　　培养学生自行探究和获得知识的能力，是要让他们搜集事实，参加实践，亲自观察实验与操作，通过动手、动口、动脑去获得知识。教师要为他们的实践活动创造条件，提供有结构的材料。有结构材料是指在使用时能揭示自然现象间的某种关系。教师应根据学习内容的需要，研究材料的特点，选择那些与揭示科学概念有关的、有吸引力的、使用时有安全感并适合学生自行探索的材料。教师作为有结构材料的提供者，必须了解学生的认识水平、心理特点，根据学生可能提出的问题去寻找材料，选择材料，适时适量提供材料。凡是学生可以自备的材料，教师应让学生自备。因为学生身边的材料能使他们觉得亲切而不陌生，使他们感到科学研究并不是那么神秘，高不可攀，它其实就是研究自己身边的事物。

　　3.建立良好的学习氛围 良好的学习氛围是学生自行探究知识活动的需要，创设良好的氛围，一是要创造一个宽松和谐的人际环境;二是要创设一个良好的学习氛围。教师是这种学习环境的创设者和示范者。教师必须用自己的语言去影响学生，认真倾听他们的意见，尤其是不同的意见，使他们真实地感受到老师是他们的朋友，相互间可以讨论，甚至争论，而没有距离感、畏惧感。

　　五、学生探究过程中应注意的问题

　　物理课程标准关于科学探究的七个要素。是按探究的一般过程来设计的，实际进行探究活动时，不一定要按照这七个要素的排列顺序进行，可以交叉进行，也可以将后面的要素提到前面进行，教师应根据探究的要求灵活掌握。

　　探究活动的组织和对学生探究能力的要求，要循序渐进，由简单到复杂，由部分探究到经历较为完整的探究过程。例如，学生开始接触物理时，可以安排一些简单的探究活动,探究的环节可以由其中的某几个,甚至是某一个环节,随着学生物理知识和技能的不断发展,再逐步安排学生进行一些较为完整的探究活动。

　　探究过程中应注意学科的渗透和融合,探究的问题可能涉及化学、生物、地理等多学科, 物理教师应鼓励和提倡学生应用他们在其他学科中学到的知识和技能,来进行猜想和假设、分析与论证、讨论和交流。