新课程中科学探究的理论与实践(四)对科学探究七要素的理解

来源 :网络科技时代 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangzan1616
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  《普通高中物理课程标准(实验)》中给出科学探究的七个要素,即:① 提出问题;② 猜想与假设;③ 制定计划与设计实验;④进行实验与收集数据;⑤ 分析与验证;⑥ 评估;⑦ 交流与合作。在七个要素内共列举了27条内容。这是对科学探究的一种高度的概括,也给我们在采用科学探究的教学方式提供了一个重要的参考依据和标准。统观这几十条内容,结合自己的学习和实践,我将科学探究归为以下三个重要方面,目的为使我们一线的教研员和教师好看、好懂、好记忆、好操作。
  
  ■ 探究问题:问题意识,问题来源,质疑精神
  
  探究问题,是学科教学中科学探究的前提。如果没有发现问题、不能明确地提出问题和规范地表述问题,科学探究便无从谈起。课上学生进行的科学探究活动始终是围绕着所探究的问题而开展的。有了明确、具体的探究问题,才能使探究活动具有明确的方向,使探究活动沿着制订的探究方案一步一步进行。只有这样才能在有限的时间内,完成探究的内容。
  发现问题和提出问题的过程是极具创造性的过程。教师会有这样的体会和经验,要想从习以为常的、熟视无睹的事情中发现不平常的因素,是一件多么不容易的事情啊,它比在已有问题下寻求解决问题的方法更具创造性和挑战性。
  对学生来说,他们在生活和学习中,遇到问题的机会可能会比教师多一些,因为他们正处在全面发展的阶段,处在一个童心未泯的阶段,处在富有激情、充满理想的阶段,处在学习的阶段。但是遇到问题,与发现问题、提出问题不是同一层面上的事情。遇到问题是每个人身上都会发生的事情。但发现问题和提出问题对学生来说是需要创造性的。
  科学探究的终极目标之一,就是发展学生的创造力,而发现问题和提出问题对实现这一终极目标起着重要的作用。要培养学生发现问题和提出问题的能力,首要的是培养学生的问题意识。
  1.问题意识
  问题意识是通过科学探究的过程培养学生注意观察的意识,学会观察的能力和提出问题的能力。
  有了观察的意识,才会自觉观察自然界的各种现象,才会自觉观看书、报、网络、电视,才会自觉观察身边实际发生的事情。如果能够在观察中记录(各种方式的记录,如笔记、电脑记录、手机记录、照相机记录、录像机记录等)、思考、交流,这本身就是观察能力的具体体现。如果能在观察中提出问题,并将问题表述清楚,这是人最宝贵的财富之一。
  一个人如果能够注意观察,本身就是学习;一个人如果能够在观察中记录、在观察中思考,这就是积累的过程,人的学习和生活其实就是积累的过程。如果能在观察中提出问题和表达问题这就是能力,这就是智慧。如果能够解决问题这就是实践,这就是经历,对学生来说就是创造。
  例如,一天,德国科学家多普勒和他的女儿去散步,一列火车从他们身旁经过,女儿问多普勒说:“爸爸,火车的笛声为什么发生变化?”多普勒沉思后说:“我不知道。”不知道不为奇,去实验室进行研究,多普勒进行了深入的研究,结果研究出音调变化的规律。并于1842年发表了这项研究结果,后被人们称为多普勒效应。
  教师在组织学生进行科学探究的过程中,要有意识地培养学生的问题意识,通过具体问题、具体活动、具体过程培养学生的问题意识。
  2007年9月20日,我去北京远郊区听了一节初中物理课,印象非常深刻。这节课的课题是《质量的测量》。课上,每个实验桌上都有一架供学生使用的天平和一份天平的说明书。课上教师从天平的说明书开始向学生做介绍,然后从原理、各部分的作用、操用规则等方面分别做了介绍和规范的操作演示。在学生使用天平测量质量之前,还做了互动练习,一名学生上讲台,分别指向天平的某一部分,向全班的同学提问,同学作出回答。测量开始,我发现学生测量的物品都是日常生活中常用和常见的。每个学生当场分别测量了鸡蛋的质量、苹果的质量和方便面的质量。测量完毕,学生分别报告测量结果。这时,一名学生向教师提出一个问题:“老师,生鸡蛋的质量大还是熟鸡蛋的质量大?”(我当时吓了一跳,因为我怕身边的学生问我这个问题,因为当时我真不知道是生鸡蛋质量大,还是熟鸡蛋质量大)只见任课教师走到讲台前向全班学生说:“有同学提出问题,问是生鸡蛋的质量大还是熟鸡蛋的质量大,我看这个问题这样解决好不好,今天中午12点15我在实验室等同学们,对这个问题感兴趣的同学可以到实验室,我们先测生鸡蛋的质量,然后当场煮这个鸡蛋,再测一下这个熟鸡蛋的质量。” 学生非常高兴地表示同意解决问题的方案。此时我在心里为这位教师鼓掌,我非常钦佩这位教师。
  课后我想,何为优质教育,今天的课堂上学生享受的就是优质教育。无论是在城市的示范校,还是在边远的农村校,学生如果遇到了尊重他、爱护他、培养他、关心他的优秀教师,他享受的就是优质教育。
  我想,怎么培养学生的问题意识。今天的课堂上,呈现了一个培养学生问题意识的具体而生动的事例。
  我想,如何创设优质的教育环境,这位教师就为学生创设了优质的教育环境。学生在这节课中都有安全感,都积极地参与教学活动,既动手、又动脑。学生认识了天平,使用了天平,知道了一些日常生活用品的质量,同时提出新的问题。
  我想,如何关注过程,今天的教学就是在关注过程,而且关注的是大过程,不仅关注课堂内,也延伸到课堂外。
  我想,如何提升学生的探究能力,通过学生课上的实际操作和提出问题,课后到实验室与教师一起解决“生熟鸡蛋”的质量问题,就是在培养学生的探究能力。
  2.问题来源
  探究的问题,可以是教材中的问题,可以是教材以外的问题,可以是来自学生身边的、来自生产中的、来自科学技术领域中的问题。
  问题可以由教师提出,也可以由学生提出,可以由一位学生提出,也可以由小组同学共同讨论提出。
  3.质疑精神
  对于在日常生活中遇到的一些问题,听到别人说的一些问题和结论,要有些思考,不要过分轻信他人的结论。对结论要有敢于质疑的精神,要有亲自研究或同伴共同进行研究的意识。要有对这个结论形成的过程、方法进行了解的意识。
  
  ■ 探究过程:探究方案,合理分工,收集数据,分析论证
  
  科学探究当然要有具体的探究过程,如果没有具体的探究过程,则无科学探究可言。学科教学的科学探究同样要经历具体的探究活动。探究活动的关键性内容是要制订科学、合理、可行的探究方案。
  1.探究方案
  在制定探究计划或探究方案时,要把对问题的猜想与假设落实到具体的探究方案中。探究方案可以是个人设计完成的,也可以由小组几个成员共同设计完成。对学生制订的探究方案,教师要进行适当的指导,并提出合理化的修改建议。若没有修改建议,教师也要对学生的探究方案给予鼓励性的评价,这对学生进一步完成探究活动具有积极的作用。
  制订探究方案时,要有探究过程中所应用的物理学原理,要明确收集信息的途径和方式,要建立分析数据的思路和选择处理数据的手段。探究方案中要有关键性的探究步骤。探究活动如果没有探究方案,往往会使探究的操作失去根据;如果探究方案不完备或不正确,将直接影响探究过程的科学性和探究结果的可靠性。
  实践是检验真理的标准、实践是检验理论的标准。探究需要依靠证据和逻辑等。一个合理的探究方案,必定具有科学的操作程序,有正确解决问题的方法和思路;一个科学的探究方案,必定包含物理学的某些原理与技能。学生制订的探究方案,就是经历把陈述性知识、程序性知识组合应用在一个具体情境中的过程,这将对提高学生分析问题、解决问题的能力,提高学生的综合素质起到积极且重要的作用。
  2.合理分工
  探究过程中,学生的探究活动常常是以小组为单位进行的,学习小组在进行共同的探究活动时,要几个学生的共同配合,因此,在进行探究活动之前要进行合理的分工。
  分工的基本原则:要让每一位学生都能参与探究活动,并尽可能地发挥每一位学生的作用。
  分工的方式:可以由教师根据每个学生的特长、进行指定性安排;可以由学生自荐的方式进行分工,每个学生可以主动要求承担哪项具体任务;也可以是学习小组长进行商量式的安排。
  分工的作用:由于组内进行了分工,所以实质上是明确了每个人的职责,在探究的过程中使每一位学生都应各司其职。
  3.收集数据
  学生在探究过程中,要学习科学地收集实验数据的方法。实验数据本身就体现科学事实的证据,科学事实是检验科学结论的标准,是进行科学分析的根据。
  在进行探究活动中,要想科学地收集数据,除了需要理解实验原理,掌握实验的步骤,具有正确地使用、操作实验仪器和实验器材的基本技能之外,更为重要的是要有实事求是的科学态度。教师组织学生进行科学探究的过程中,要重视对学生进行科学态度养成教育。学生科学态度的养成不是教师进行说教的结果,而是教师言传身教、行为示范的结果。
  进行数据收集过程,是培养学生科学记录的意识和科学记录能力的过程。如数据采用哪种方式进行记录,或是采用纸质书写的记录方式,或是采用计算机输入的方式,或是采用照相、摄像等的方式记录等,数据要采用科学计数法等。
  4.分析论证
  学生在进行科学探究的过程中,采用科学的方法收集了数据。实验数据是对实验事实的客观记录。而结论是在实验数据的基础上,通过分析和论证所得出的具有普遍意义的规律。如果没有数据处理,没有对数据处理的分析和相关的论证,就难以形成正确的结论。著名的物理学家卢瑟福在做α粒子散射实验时,所获得的只是α粒子穿过金箔后方向改变的实验记录,但通过反复分析和论证之后,提出了原子核式结构的学说。人们都知道开普勒的行星运动的三定律,这三个定律是建立在开普勒对第谷遗留的观测数据进行分析和论证的基础上的,没有对大量观测数据的分析和论证是不能得出科学结论的。
  可以设想,科学探究如果只有收集数据而无对数据的分析和论证,科学结论将无法形成,探究等于半途而废。收集数据得到的是证据,分析论证靠的是逻辑推理,在科学探究中,这两者相辅相成、缺一不可。
  相对于初中而言,进入高中以后,学生在分析、处理实验数据的思路、方法和手段都有很大的提高,如对测量数据可以采用具体计算的方式,可以是字母运算的方式、列表的方式或图像的方式;可以手工,也可以用计算机进行处理。这为发展学生的逻辑思维能力、逻辑推理能力提供了一个很好的途径。同时,分析处理数据时,事实与假设的差异,也为学生发现问题、提出问题提供了机会。
  
  ■ 交流展示:写出报告,同伴交流,质疑修改
  
  学生进行科学探究过程中,一个重要的方面就是要进行交流展示活动,交流展示包括写出报告、同伴交流、质疑修改等内容。
  探究过程中的交流展示,是科学探究活动的最后的阶段,这个阶段是收获的季节、分享的季节、提高的季节。通过交流与展示,学生之间互相学习、互相欣赏、互相借鉴、互相启发、互相质疑,对探究过程中的问题及不足、不妥之处做出改进,对探究的结论做必要的修正等。
  1.写出报告
  《初中物理课程标准(实验)》要求学生能写出简单的探究报告,即能在探究报告中初步陈述探究的问题、探究的过程和探究的结论。高中学生要在这个基础上有所提高。
  高中学生写探究报告时,要能够实践对不同的探究问题,进行阐述的内容和表现的方式等具有不同的侧重和各自的特点。学生要在明确探究目的,理解探究过程、并对探究过程有自己独立见解的情况下写出探究报告。
  高中学生写探究报告时,对探究的问题要尽量准确、简捷地进行表述,对探究方案要学会做整体性介绍,实验数据记录的呈现要准确,要尊重原始数据,对探究中关键过程要做一些说明。实验数据处理的定量化水平更高一些,实验结论的表述要有逻辑,阐述的语言要尽量地简练和准确。
  高中学生写的探究报告,应体现“事实+理性”的原则。“事实+理性”是科学探究中的基本理念,所有的结论都应该建立在事实基础上,加上理性分析的结果。根据事实进行理性分析是物理学发展的基础,这个研究方法是人类思想史上最伟大的成就之一,这种研究方法贯穿在整个物理学之中,贯穿在整个探究活动的过程之中。
  2.同伴交流
  探究过程,小组内的同学之间需要沟通和交流、理解和协助。沟通和交流、理解和协助是确保本组的探究获得成功的基础。小组获得探究结果后,可能会向全班同学展示探究的成果。这些展示交流可以培养学生的合作意识与合作能力,培养学生的表达能力,使学生获得成功的体验。
  3.质疑修改
  由于展示交流是在探究活动之后进行的,所以其他学生对探究的问题和探究经历已有自己的结论和体会,因此,在其他小组成员进行展示的过程中,他们一方面可能会受到启发,同时可能对一些问题会有不同意见和看法。如果班上的学习氛围、研究氛围比较好,同学之间能够敞开心扉,进行坦诚交流,提出不同的意见,供全班同学思考和讨论,这是科学的过程,这是科学的魅力,这是教师的智慧,这是人类的文明,这是幸福的源泉。
  科学探究使学生经历过程,在这个过程中,通过具体的行为,养成习惯、形成意识、完善品格。通过具体的行为,培养学生的合作意识与合作能力,培养学生提出问题的意识和能力,培养学生的创新精神和实践能力。
其他文献
表扬是认同别人的一种重要方式。在成长过程中,经常受表扬的学生的自我认同感、成功感容易得到满足,往往容易取得好成绩;而那些受表扬少的学生,特别是一部分后进生,因很少得到老师和家长的肯定,久而久之就失去了上进心和自我认同感,凡事都缺乏自信心。因此,班主任要慷慨地对后进生进行表扬,运用这个有力的武器帮助他们树立起自信和自尊,使其人格发展回到正确的轨道上来。表扬也是一门艺术,教师在运用时不能过于随意和盲目
《化学课程标准》指出,今天化学已发展成为材料科学、生命科学、环境科学和能源科学的重要基础,成为推进现代化社会文明和科学技术进步的重要力量。让每一个学生以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学,积极探究化学变化的奥秘,形成持续的化学学习兴趣,增强学好化学的自信心。可见,学好化学将会对祖国的建设以及自身生活质量的提高起着重大作用。那么如何才能以轻松的心情去学好化学呢?下面就此问题谈一些自我
作为国家级的综合性水产科研机构,中国水产科学研究院在全国渔业科技创新和产业发展中占有重要地位,然而其科技成果转化运行机制尤其是市场化机制仍需进一步探索和完善。本文
近日,全国水产技术推广总站在北京举办了2013年全国稻田综合种养技术示范项目启动会,对2013年项目实施工作进行交流、研究和部署.农业部渔业局副局长李书民出席会议并作讲话。李
新课程标准指出:“数学课堂应该充满着数学探究、数学建模和数学文化的气息。学生应从实际出发,通过观察分析数学事实,提出有意义的数学问题,猜测、探求适当的数学结论或规律,并能够给出解释或证明。”在新课改面前,每一位教师都面临着新知识、新观念、新教育方式的挑战。在新课程实践中,教师要善于转换角色,改知识的传授者为学习的引导者,改灌输式教学方式为探究式教学方式,从单纯注重知识的传授转为关注学生能力  的培
“以学生为主体”是当代教学的基本思想,教师要努力创设机会,激发学生学习兴趣,使学生真正成为学习的主体,让学生由被动变为主动,主动参与学习的全过程。自主学习要着重培养自主识别、自主选择、自主摄取、自主调控的自主学习能力,其能力的形成依赖于教师有意识地按照能力形成的规律,去创设适宜的教学情境。那么,如何在化学教学中促进学生的自主探究呢?只有在教学中让学生有尽可能多的主体活动,引导学生参与获取或主动获取