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1、1新课程理念与初中物理课程改革专 题 三 实 施 科 学 探 究 的 有 关 问 题 (一)口 31 内容标准的重要组成部分-科学探究本章是针对课程标准第三部分“内容标准”中的“一、科学探究”进行的专题分析，力图通过青岛市 1997 年以来进行的“探究与创造”教学的理论与实践经验，去阐释课程标准中科学探究的有关问题。一、什么是内容标准内容标准是课程标准中的主要内容，它规定了物理课程的基本学习内容、学习方式、经历的过程和应达到的基本要求。它所起的作用相当于现行大纲中的各个知识点和每一个知识点的教学目标，但具有了更加丰富的内涵。例：“探究并知道凸透镜成像的规律”这一内容或知识点。1基本学习内容：凸
2、透镜成像缩小和放大的实像、放大的虚像及其条件。2基本要求：（1）能记住这一知识的内容，能判断有关说法的对错，能列举有关的实例，并能用不同的方式描述这一知识的内容与要点；（2）让学生运用探究的过程，自己去探索、总结出凸透镜成像的规律。 可见，每条内容标准都是由两部分组成：前面是目标要求，后面是学习的内容。这样，教师在课堂教学中就十分清楚每节课要教什么，教到什么程度；学生也十分清楚要学什么，学到什么程度。从而避免了教与学的盲目性。从上述例子中我们也不难看出，内容标准与现行大纲的不同。对该知识点，大纲中只是有基本要求（1），而无基本要求（2）。二、内容标准的组成内容标准由两部分组成：科学探究、科学内
3、容。1.科学内容科学内容部分是指在九年义务教育中对物理知识的学习内容及其要求。它就相当于义务大纲中的各个知识点及其目标要求。它是学生获得能力与方法的基础。科学内容分为三个部分，即物质、运动和相互作用、能量，每一部分包括若干的知识点，从而构成了初中物理的知识体系。2.科学探究科学探究是指让学生运用一定的科学思维程序去探索知识的过程，这种思维程序与科学工作者进行探究的思维过程是相似的。这种思维程序有如下的各个要素组成：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-交流与合作。这一思维程序对教师来讲是进行探究教学的一种重要的参考模式，对于学生来讲是他们进行探究学习、
4、创造活动的重要参考步骤，也是学生应该掌握的重要的学习目标。另外，在探究过程中，为了完成探究的各个要素还离不开一些具体的方法，如控制变量法、归纳法等等。三、科学探究与科学内容之间的关系内容标准虽然分成科学探究与科学内容两个部分，但这两部分并不是完全相互孤立的，而是有着一定的联系。我们可以将科学探究的素材上分为两种情况：1.科学内容中所要求的探究这种探究必须要完成，因为它是最基本的探究内容。2例：探究并了解光的反射和折射的规律。在这种探究中，科学内容与科学探究是相互关联、不可分割的。科学探究必须是科学内容的探究，必须以科学内容作为载体；而科学内容的获得也应该在科学探究过程中获得。科学探究与科学内容
5、之间的关系如同“水”与“茶杯”的关系。2.科学内容中没有要求的探究这种探究不是必须要完成的，但是应尽可能去寻找不同的素材引导学生进行这类的探究过程：（1）许多内容标准中的科学内容虽然没有要求探究，但是仍然是很好的探究素材。例：利用“知道二力平衡的条件”这一知识点，去让学生自己探究出二力平衡的条件。（2）许多初中物理知识在内容标准的科学内容中虽然没有要求，但是仍然是很好的探究素材。例：探究串、并联电路中的电流特点。（3）许多非纯物理知识在内容标准的科学内容中虽然没有要求，但是也是很好的探究素材。例：探究陶器材料的渗水情况与哪些因素有关。由此可见，科学探究也有自己可以独立于科学内容之外的独立性。但
6、是，不论什么情况，科学探究必须以具体的知识为载体，它不能独立于具体知识之外。四、科学探究使内容标准具有了新的特点新的内容标准与现行大纲中的知识点相比，有着显著的特点：现行大纲中的知识点基本上只是强调了物理知识的学习和技能的训练，而新的内容标准不仅注意了这一点，而且强调科学过程和科学方法的学习，关注科学技术社会的观念的渗透，注重科学态度与科学精神的培养。新内容标准之所以有上述的特点，其重要的原因在于它的组成。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，即只有新内容标准中相当于科学内容的哪一部分。而新的内容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
7、，更有利于学生科学态度、科学精神等意识领域目标的形成。口 3.2 科学探究的程序步骤一、科学探究概述1什么是科学探究所谓科学探究（可简称为探究）就是让学生去模拟科学家的工作过程，按照一定的科学思维程序去探索学习的过程，从中学习科学方法，发展科学探究所需要的能力，增进对科学探究的理解，体验探究过程的心理感受。2科学探究的过程科学探究的过程是一个创造的过程，而创造力的核心是创造性思维，因此，探究实质是一个思维的过程，这个思维的过程是模拟科学工作者进行科研的思维程序来进行的。这种思维程序也就是学生科学探究的程序步骤。（1）探究的程序及其要素3（2）各个要素的有关说明提出问题通过实验或实例，使学生发现
8、问题并提出要研究的课题。猜想与假设通过集体思考、相互讨论等方式去猜测问题的可能的原因和答案或提出科学假说。制定计划与设计实验为了检验猜想与假设是否正确，去设计整个的验证过程，在物理学习中主要是通过实验检验的形式，因此需要设计实验的全过程。进行实验与收集证据按照制定的实验方案去进行实验操作过程，并对实验现象、数据进行观察与记录；也可以搜集日常生活中的有关实例或查阅有关的资料，为检验猜想与假设的正确与否准备充分的感性材料。分析与论证 通过分析实验现象及有关实例，检验猜想与假设的正确与否，并对猜想与假设进行修正、发展，或对大量的实例证据进行分析比较、归纳，最后，得出一定的科学结论。评估让学生对上述的
9、探究过程进行反思、评价，找到成功与不足之处，为今后的探究提供经验。交流与合作让学生写出简单的探究报告，并相互交流，以便能取长补短，改进探究的过程，对探究成果进行推广与应用。（3）说明上述探究思维程序中的七个要素，之所以称之为“要素”而不称之为“环节”，是告诉我们对它们不能机械地运用，应该灵活地运用。可以根据具体的探究问题，对这七个要素进行组合、改变顺序、合理增减某些要素等等，切不可机械地套用。二、科学探究与培养能力的关系1.能力与方法的关系方法，从某种角度来说可以分为两类，其中一类方法是由许多环节、要素组成的具有一定程序结构的探究或解决问题的操作过程，也可以简称为“过程”或“程序化方法”。上述
10、我们研究的科学探究步骤就是一种程序化的方法。另一类是解决具体问题的具体化方法，也可以简称为“方法”，如物理学研究方法、创造技法等等。这两者也可以合称为“过程与方法”。一个人能力水平的高低如何去评判呢？一种最简单的评判标准就是看一看这个人掌握的方法多不多。我们常说某某人很“能”，其实也就是说他在解决各种问题时的4“办法”多。因此，方法的掌握可以说是能力形成的一种标志。掌握的方法多，意味着能力高；掌握的方法少，意味着能力低。方法是形成能力的基础，而能力一旦形成后就具有了开发新知识，创造新方法的本领。2科学探究与方法的关系科学探究必须要遵循一定的思维程序，因此，学生在探究过程中，探究的思维程序及其各
11、要素得到了极好的培养；同时，在探究的各个环节、要素的操作中，还需要运用各种具体的研究、思维及解决问题的方法。因此，科学探究活动是使学生掌握过程与方法的重要手段，它是实现课程目标中“过程与方法”目标和渠道，是课堂教学中的关键。3科学探究与培养能力的关系从能力与方法的关系、科学探究与方法的关系的讨论可以使我们得出结论：探究也是培养学生能力的主要手段。在课程目标的“过程与方法”目标中，要求学生通过探究逐渐获得六种能力，即观察能力、提出问题的能力、信息收集能力、信息处理能力、分析概括能力、信息交流能力。这六种能力也就是“过程与方法”目标的基本内容。(1)观察能力经历观察物理现象的过程，能简单描述所观察
12、物理现象的主要特征。(2)提出问题的能力能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。(3)信息收集能力通过参与科学探究活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案，能利用不同渠道收集信息。(4)信息处理能力通过参与科学初步认识科学研究方法的重要性，学习信处理方法，有对信息的有效性做出判断的意识。（5）分析概括能力学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，深度应用已知的科学规律去解释某些具体问题。（6）信息交流能力能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。上述这六种能力的培养应体现在探究活动的各个要素中，如信息交流的能力在各个要素中都需要。但不同的探究要素对不同的能力培养也有
13、一定的侧重点，其大致和对应关系如下表：观察提出问题信息收集信息处理分析概括信息交流提出问题 猜想或假设 制定计划与设计方案 进行实验与收集证据 分析与论证 评 估 5口 3.3 探究各个要素的操作方法一、“提出问题”要素的操作提出问题就等于问题解决了一半，因此它是探究过程中不可缺少的一个重要的环节，如果没有这一步，则探究也就无从谈起。(一) 根据所学的具体问题进行提问1根据问题情境提出问题可以从日常现象、实验现象和资料中介绍的现象等几种情况中提出问题。(1)根据日常现象提问通过观察或回忆日常生活中的所见所闻，提出问题。例：看到天空，提出这样的问题：“天空为什么是蓝色的？”(2)根据实验现象提问
14、通过观察实验过程中出现的不明了的现象，提出问题。例：观察实验：将冷水浇在盛有热水烧瓶底部，发现热水又重新沸腾起来。从而提出问题：为什么会出现这一现象？(3)根据资料所介绍的现象提问这些现象虽然没有亲眼所见，但仍可以深入探讨。例：许多资料中说，飞碟能够在极快的状态下瞬间静止，从而提出问题：难道飞碟没有惯性吗？2通过对不同现象的比较提出问题(1)寻找物理现象中隐含的关系及规律通过对某一物理量（现象）在不同条件下的不同表现，提出问题：该物理量与哪些因素有关？例：用手和弹弓分别将石子弹出造成不同的打击效果，从而提出问题：动能与哪些因素有关？(2)比较两种现象、概念或器材和异同点通过对两回事种具有一定对
15、应关系的不同的现象或器材做某一对应实验，提出问题：它们有何异同点？例 1：观察蒸发和沸腾的现象，提出问题：蒸发和沸腾有可何异同点？例 2：通过实验，提出问题：导体与绝缘体有何异同点？(3)寻找相同量之间的关系：通过观察相同的量在不同状态下的情况，提出问题：这一量在这些状态中存在什么关系？例：将电流表分别接在并联电路的干路与支路上产生不同的效果，从而提出问题：在并联电路中，干路的电流与支路电流之间有何关系？3根据具体的内容提出问题(1)物理现象的提问对于常见的物理现象，一般可从如下几个方面进行提问：a.这个现象发生的条件是什么？b.这个现象中有什么规律？c.这种现象分为几种情况？d.这种现象在生
16、活、生产中有哪些应用？交流与合作 6例：在探索光的反射时，可提出如下的问题：光的反射发生的条件是什么？光的反射有什么规律？光的反射分为几种情况？光的反射在生活、生产中有那些应用？(2)物理概念的提问对于物理概念，尤其是物理量，在探究时可以按如下的步骤引导学生提出问题：设置问题情境-分析归纳情境所体现的内在规律-引导学生提出问题。例：在研究压强这一物理量时，提出问题的过程如下：设置问题情境：多组相同压力产生不同效果的例子。分析归纳：不同情况下压力的效果是不同的。引导学生提出问题：如何去表示这种现象？（3）生理规律的提问 对于物理规律，一般可先设置隐含该规律的情境，然后让学生提出问题。例：在研究光的反射定律时，提出问题的过程如下：设置情境：转动投影仪的反光境，使反射光随之改变方向。引导学生提出问题：光在反射时遵循什么
