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1、科学探究能力评价方法探讨西南师范大学物理系物理教学探讨杂志社赵保钢科学探究能力评价方法探讨一、高中物理新课程对科学探究的要求二、科学探究的形成性评价三、科学探究的终结性评价四、科学探究能力考试的发展趋势一、高中物理新课程对科学探究的要求 n 改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程。n 改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。基础教育课程改革纲要基础教育课程改革纲要
2、 2001年年7月月 n 改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程。n 改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。基础教育课程改革纲要基础教育课程改革纲要 2001年年7月月 物理学是一门以实验为基础的自然科学。在物理学是一门以实验为基础的自然科学。在高中物理课程各个模块都安排了一些典型的科学高中物理课程各个模块都安排了一些典型的科学探究或物理实验。高中学生应该在科学
3、探究和物探究或物理实验。高中学生应该在科学探究和物理实验中达到以下要求（理实验中达到以下要求（7个要素，个要素，27条）条）提出问题提出问题，猜想与假设，猜想与假设，制定计划与设计实验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，评估进行实验与收集证据，分析与论证，评估，评估交流与合作交流与合作 普通高中物理课程标准 例1：提出问题 能发现与物理学有关的问题；从物理学的角度较明确地表述这些问题；认识到发现问题和提出问题的意义。提出问题发现问题对探究的认识书面表述口头表述明确表述问题 例2：制定计划与设计实验制定计划与设计实验 知道实验目的和已有条件，制定实验方案；尝试选择实验方法及
4、所需要的装置与器材；考虑实验的变量及其控制方法；认识到制定计划的作用。制定计划与设计实验制定计划与设计实验对探究的认识探究方法使用器材控制变量 通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。（物理1）通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。（物理2）通过实验探究变压器的电压与匝数的关系。（选修2-1）通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律（选修3-1）高中物理课程标准中的科学探究高中物理课程标准有关评价的建议1、强调评价在促进学生发展中的作用2、重视学习过程的评价，重视对科学探究能力的 评价3、倡导评价方式多样化，对形成性评价和终结性评价给予同样重视 二、科学探究的形成性评价 按
5、科学探究活动的特点，科学探究的形成性评价可以分三个阶段进行。1、探究活动前期，主要包括：提出问题，猜想与假设，制定计划与设计实验2、探究活动中期，主要包括：进行实验与收集数据，交流与合作3、探究活动前后期，主要包括：分析与论证，评估以对“提出问题“进行评价为例例1：评价标准 n以观察和科学概念为基础，提出能通过科学探究回答的问题或检验的假说。A：科学知识的运用N：探究的特征C：交流6分A）提供与探究问题相联系的直接的理论基础，以及最时宜的背景科学知识或初步观察。N）提出探究科学关系或者界定科学关系的问题或假说（例如：相互作用，从属，相关，因果关系等）。C）表述的问题或假说以及背景信息的说明，足
6、以使人联想到具体的探究程序。5分A）提供的背景科学知识或初步观察与探究问题相联系。N）提出的探究问题或假说基本指向科学关系（例如：相互作用，从属，相关，因果关系）C）表述的问题或假说以及有关背景信息的说明，足以暗示出特定的探究程序。4分A）提供的背景科学知识或初步观察与探究有关。N）提出的问题或假说能通过科学调查收集数据来回答或检验。C）表述的问题或假说以及背景信息的说明，足以清楚地暗示科学探究的方向。3分A）提供的背景科学知识或初步的观察不切题或不完整。N）提出的探究问题或假说能用数据回答或检验，但不能直接回答或验证。C）表述的问题或假说以及背景信息的说明可以理解，但不能暗示探究的方向。2分
7、A）提供的背景科学知识或初步的观察不适当或有实质性的错误。N）提出的问题或假说不能利用数据进行探究。C）问题、假说或背景信息不清楚。1分A）陈述的问题或假说没有背景信息支N）提出的问题或假说不能回答或检验C）没有背景信息。例2：评价标准未达未达标标准准达到达到标标准准超超过标过标准准描述了背景知识或初步观察，但不完整或只有部分与探究相关。描述了与探究相关的背景知识或初步观察。描述了最重要的背景知识，并且表明这些知识是如何与探究问题相联系的。写出了能够探究的问题或假设，但不能够直接回答或检验。写出了能够通过科学探究与收集数据回答或检验的问题或假设。写出着眼于科学联系的问题或假设。描述了问题或假设
8、，但背景信息不明确 描述了问题或假设，背景清楚，读者能够猜出将要进行何种探究。描述了问题或假设，背景清楚，读者能够预测部分探究步骤。例3：评价标准提出问题或假设线索线索 与线索联系的提问与线索联系的提问 要达到标准，需要做到要达到标准，需要做到 科学知识的运用：科学知识的运用：与探究相关的背景信息或观察 背景信息怎样更好地与探究联系？描述与探究相关的背景知识或初步观察。科学探究的特征：科学探究的特征：能被探究的问题或假设。什么问题或假设学生能够通过科学探究回答或检验？写出一个通过科学探究和收集数据能够回答或检验的问题或假设。交流：交流：清晰表达问题或假设以及背景信息。如何清晰表达问题或假设以及
9、背景知识？尽量清晰描述问题或假设以及背景知识，使读者能猜出将要进行何种探究。设计探究方案设计探究方案线线索索与与线线索有关的提索有关的提问问 达到达到标标准需要做到准需要做到科学知科学知识识的运用：的运用：提出符合逻辑、伦理、安全的步骤。相应的科学知识是怎样融入设计的？设计符合科学逻辑，伦理和安全。科学探究的本科学探究的本质质：提出实际的设计方案，能提供足够的数据回答问题或检验假设。设计方案怎样满足回答问题或检验假设的需要的？设计方案具有可操作性，能得到足够的科学数据回答问题或检验假设。交流：交流：清晰表达问题或假设以及背景信息。探究步骤是怎样描述的？探究步骤详细、有组织、有逻辑，他人能根据描
10、述重复进行探究。分析与解释数据分析与解释数据 线线索索与与线线索有关的提索有关的提问问达到达到标标准需要做到准需要做到科学知科学知识识的运用：的运用：正确使用科学术语报告结果。科学知识是怎样用于报告和解释结果的？报告结果，使用科学知识做出解释。科学探究的本科学探究的本质质：对过程和结果进行批判性评论。从误差和局限性方面对探究进行了讨论吗？评价设计方案、步骤和结果，说明存在的客观局限和误差来源。交流：交流：结果支持结论，结论针对问题或假设。结果如何支持结论？结论是针对问题或假设的吗？将结论与探究的问题或有待检验的假设联系起来，并用数据作为支持。三、科学探究的终结性评价n1、纸笔考试n2、实验探究
11、考试n3、校外标准校内评价（课程作业、档案袋）1、纸笔考试n典型试题类型na、多项选择题nb、开放建构题多项选择题1 小明希望检验这样一个猜想：从斜面滑下的小车，装载物体的质量越大，到达斜面底部的速度越快。图示为两种不同直径车轮（颜色不同），装有不同木块（每个木块的质量相同）从不同高度释放的小车。1）你认为小明应该选用那3种情况进行比较。A.G,T,and XB.O,T,and ZC.R,U,and ZD.S,T,and UE.S,W,and X 例1例2 一科学家的实验结果得到一项重要发现。n1）以下那一项能作为科学家发现是否有效的最好证据?nA该科学家是这一领域的权威。nB研究报告描述该实
12、验结果的详细程度。nC其他专家的意见。nD他人能重复其实验并得到相同的结果。例3 弗莱明在实验中注意到，在一个碟子内琼脂上繁殖的细菌不会在紧邻的，同一碟子内的霉菌上繁殖。他在他的实验室报告中写到：霉菌可能产生杀死细菌的物质。你认为这句话所表述的是 n一个观察的结果n一种假设n一般规律n一个研究结论开放建构题 滑动摩擦力在研究相关物体运动情况时起着重要的作用。通过实验探究已经知道滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关，也与接触面间的压力有关。有些同学猜想滑动摩擦力可能还与接触面的大小有关。请你从以下器材中选出部分器材，设计一个实验对此猜想进行检验。n器材：a斜面 b带钩的正方体木块 c带钩的长方体木块
13、 d表面平整的长木板 e几条毛巾 f直尺 g弹簧秤 h硬纸板n（1）你所需要的实验器材（用器材前面的字母表示）；n（2）简述主要的实验步骤。例4例5 某班科技活动小组将一些大小不同的正方形塑料薄膜，细绳以及回形针制作了部分降落伞，如图示。其中，有的同学在降落伞下部挂一枚回形针，有的挂两枚甚至更多的回形针。同学们将降落伞从距离地面1.5m的高度释放降落伞，并测量其降落至地面的时间。1）请说明可能影响降落伞降落时间的一个因素。2）预测该因素变化（如增大、减小）时，降落伞降落时间会发生什么变化。3）请你设计一个探究方案，并详细描述实验步骤，使其他同学能根据你的描述做实验，检验你的预测是否正确。例6
14、三个同学做实验，研究纸片、塑料薄膜以及铝箔对电视机遥控器遥控信号的阻挡能力。n探究过程是：同学A回家后，将纸片放在遥控器与电视机之间，按遥控器控制键，如果能控制电视机，则增加纸片的数量。如此重复实验，直到遥控器不能控制电视机为止，记录纸片的数目。同学B、C回家后分别用塑料薄膜、铝箔，按照与同学A同样的方法进行实验。其实验结果见下表学生材料能完全阻挡遥控信号的最少张数A纸片14B塑料薄膜25C铝箔6他们的结论是，与纸张、塑料薄膜相比，铝箔能更有效地阻挡电视机遥控器的信号。三个同学的探究过程存在一些问题，请你指出其中的3个问题。请从指出的3个问题中选出1个说明如何改进。例7 小明家准备装修房屋，小
15、明和爸爸、妈妈一同到商店买木地板。售货员一边宣传买木地板要买硬度高的，一边拿出一些不同品牌的木地板样品，用刀尖在这些木地板上刻划，并极力推荐一种划痕最不突出的地板。小明看后对爸爸、妈妈说这种比较方法不科学，并详细说明应该怎样控制变量，通过实验进行比较。爸爸、妈妈听后露出了满意的笑容。n1）请列出售货员所做展示中，影响木地板划痕深度的2个变量。n2）请设计一个探究木地板硬度差异的实验方案。例8 设计斯诺克台球球桌桌边的高度，要求当球撞击桌边时球的动能损失最小。请你设计一个探究方案，探究球正常撞击桌边时，球与桌边接触点的高度对球的能量损失的影响。n要求尽量使用学校实验室常见的器材，并设计一个可以调
16、节桌边高度的机械装置。建议用适当的图帮助说明探究方案。碰撞高度n你的探究方案应该包括下列各项：n你要测量的量以及如何测量这些量。n如何测量、确定接触点的高度对球的动能损失的影响。n将要控制的因素，如何控制。n为了得到可靠的结果，你需要努力克服一些什么困难。n评价例9 n 一学生了解到灯泡消耗的电能中只有很小一部分转换成了光能。他猜想大部分电能转换成了热能。老师告诉他，做与电相关的实验必须考虑安全，可以用一个12 V,24 W的低压灯泡，将其放入一个大口杯内做实验检验他的猜想。如图所示。n请你设计一个实验，使该学生能够测定电灯消耗的电能以及转化为热能的比例。注意，所选用的器材应该是学校实验室常见的，需要画出实验的电路图。n在你的答案中还应该包括下列各项：n你需要测量的量，将如何测量这些量。n测定电能转换成热源的比例的计划。n你需要控制的因素，你将如何控制这些因素。n为了得到可靠的结果，你需要努力克服一些什么困难。例10n5 图所为一热敏电阻两端电流与电压曲线图。n画出实验电路图并简述实验步骤，使其他同学根据你的描述能通过实验收集相应的实验数据。n如果该热电阻与一个 2.0 k电阻并联，流
