浅析科学探究中的“评估”

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  义务教育阶段物理课程的培养目标是培养全体学生的科学素质,课程的基本理念之一是“注重科学探究,提倡学习方式的多样化”,将科学探究纳入内容标准,旨在改变知识传承的倾向,强调形成积极主动的学习态度,使学生从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创新的探索精神.
  科学探究既是学生的学习目标,又是重要的学习方式之一,一般包含七个要素:1.提出问题;2.猜想与假设;3.制定计划与设计实验;4.进行实验收集证据;5.分析与论证;6.评估;7.交流与合作.
  在科学探究中,有时只涉及其中的几个要素,其中“评估”这一要素要求学生对自己或别人的探究行为、探究方法、探究过程及获取信息的合理性、可靠性、科学性从严密的角度进行重新审视,吸取其中的经验教训,注意其中的未解决的矛盾,发现新的问题,通过评价改进实验的方案等,提高学生的科学素养.对“评估”能力应达到什么样的要求,物理课程标准已明确指出.
  笔者结合实例,谈点自己的认识.
  一、学生有评估探究过程的意识
  人们在完成某项工作或工作达到某一阶段时,应该进行反思,检查思路和具体措施,查找是否有错误或者遗漏,这是责任心的表现,也是科学探究必不可少的.在取得成功的同时,培养了学生分析问题、发现不足、纠正错误的科学态度.有评估探究过程的意识,是指对探究的行为和所收集信息的科学性、可靠性有进行评估的愿望.例如,在某次探究过程中应该控制的变量是否保持不变,大众传媒的报道是否有科学性,当发现个别实验数据异常时,是深信它是真实的还是对它的可靠性产生怀疑等.
  二、学生有评估探究结果的意识
  有评估探究结果的意识,是指结果和原有的知识是否相矛盾,是否合乎日常生活经验,探究结果和各个因素之间的关系等.
  在进行科学探究时,人们总是先对问题进行假设与猜想,假设是对探究结果的预测,假设未必是正确的,有待于实验的验证,即使是探究方法、探究过程正确,由于受到各种因素的影响,假设与探究结果之间还是有差异的.在教学过程中,教师要引导学生分析差异的原因,对形成的差异进行科学的评估,减小差异,优化探究的过程.
  例如,在“估测大气压的值”探究活动中,学生估测的大气压与标准大气压相比,两者可能是不同的,这是因为:(1)活塞与筒壁之间存在摩擦;(2)用橡皮帽堵住注射器的小孔时,有空气进入筒内;(3)当时的气压不等于大气压等因素.这些因素都会影响探究的结果.
  又如,在探究“导体中电流与导体的电阻电压的关系”时,收集到的数据往往是电流不与电压成正比,这是因为读数时有误差、电流表的精确度不高等,通过对这些因素的评估与分析,引发学生积极思考,培养学生的探究能力和科学素养.
  三、能注意探究活动中未解决的
  矛盾,发现新的问题
  关注探究过程中未解决的问题,对过程和结果进行科学合理的反思,就可能使新的问题成为教学的出发点和归宿,这就是在初步解决问题的基础上引发新的问题,进行新一轮的探究.
  例如,在“探究凸透镜成像的规律”实验中,先使烛焰在光屏上成倒立、缩小的像,测量并记录这时的物距和像距,再使烛焰在光屏上成倒立、放大的像,测量并记录这时的物距和像距,引导学生对实验数据进行分析,物距减小时,像距变大,像也由小变大.那么,在何种情况下可以得到等大的像?让学生继续探究,用两个焦距不等的凸透镜进行实验,发现当物距等于二倍焦距时,成倒立、等大的像.也就是说,二倍焦距点是缩小和放大的分界点,这也提供了测焦距的一种方法.如果让物距再减小,透镜成像情况又会怎样?进而引发虚像的探究.让学生在探究的过程中不断思考、分析、预测、验证,发现新的问题,从而培养学生的思维能力.
  四、吸取经验教训,尝试改进探究
  方案
  吸取经验教训是对探究过程和探究结果进行评估后,对好的经验有进一步发扬的愿望,对所发现的缺陷有克服的要求.如果这种愿望和要求转化为实际行动,就是改进实验方案,是“评估”这一要素进一步的提高和升华,也是“评估”的最高要求.
  评估的意识也要在探究外的其他教学活动中体现,平时可以要求学生养成习惯,从物理量的单位是否正确,数值是否符合常理的角度来检查运算所得的结果.如果计算出某成年人双脚站立时对地面的压强只有几十帕,汽车的功率是几十瓦,学生就应该迅速意识到出现了错误.
  总之,教师在引导学生进行科学探究时,在评估这一要素中,要注意培养学生上述几点能力,即培养学生有评估探究过程和探究结果的意识,注意探究过程中未解决的矛盾,发现新问题的能力以及吸取经验教训,尝试改进实验方案的能力,旨在提高学生的科学素养.
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