對(duì)科學(xué)探究的認(rèn)識(shí)

1、對(duì)科學(xué)探究的理解一、科學(xué)探究的涵義1、科學(xué)探究指的是科學(xué)家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據(jù)提出種種解釋的多種不同途徑。2、科學(xué)探究也指的是學(xué)生們用以獲取知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀點(diǎn)、領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用的方法而實(shí)行的各種活動(dòng)。二、新課程中的科學(xué)探究的意義第一，它是一種學(xué)習(xí)方法，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己持續(xù)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在這個(gè)過程中獲取知識(shí)、體會(huì)科學(xué)方法、受到情感態(tài)度價(jià)值觀的熏陶。第二，科學(xué)探究本身也是學(xué)習(xí)的內(nèi)容。平常所說的知識(shí)包括了陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)，怎樣實(shí)行科學(xué)探究是一種程序性知識(shí)，以前我們對(duì)這類知識(shí)的學(xué)習(xí)不夠注重。在科學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生要通過對(duì)探究過程的反復(fù)體驗(yàn)，學(xué)會(huì)怎樣實(shí)行科學(xué)

2、探究，使科學(xué)探究的步驟被學(xué)生內(nèi)化，讓學(xué)生形成一個(gè)習(xí)慣。第三，科學(xué)探究還是一種精神。要用這樣精神探索和研究自然規(guī)律，也要用這樣精神學(xué)習(xí)整個(gè)課程中的所有內(nèi)容，這點(diǎn)尤為重要。三、科學(xué)探究水平目標(biāo)在現(xiàn)行教育階段物理課程的學(xué)習(xí)中，科學(xué)探究水平大致表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一）提出問題1、能從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)觀察中發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)相關(guān)的問題。2、能書面或口頭表述這些問題。3、理解發(fā)現(xiàn)問題和提出問題對(duì)科學(xué)探究的意義。二）猜想與假設(shè)1、嘗試根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)對(duì)問題的成因提出猜想。2、對(duì)探究的方向和可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)行推測(cè)與假設(shè)。3、理解猜想與假設(shè)在科學(xué)探究中的重要性。三）制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1、明確探究目的和已

3、有條件，經(jīng)歷制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程。2、嘗試選擇科學(xué)探究的方法及所需要的器材。3、嘗試考慮影響問題的主要因素，有控制變量的初步理解。4、理解制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的作用。四）實(shí)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)1、能通過觀察和實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)。2、能通過公共信息資源收集資料。3、嘗試評(píng)估相關(guān)信息的科學(xué)性。4、會(huì)閱讀簡(jiǎn)單儀器的說明書，能按書面說明操作。5、會(huì)使用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器，能準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。6、具有安全操作的理解。7、理解實(shí)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)對(duì)科學(xué)探究的重要性。五）分析與論證1、能初步描述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或相關(guān)信息。2、能對(duì)收集的信息實(shí)行簡(jiǎn)單的比較。3、能實(shí)行簡(jiǎn)單的因果推理。4、經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納科學(xué)規(guī)

4、律的過程。5、嘗試對(duì)探究結(jié)果實(shí)行描述和解釋。6、理解分析論證在科學(xué)探究中是必不可少的。六）評(píng)估1、有評(píng)估探究過程和探究結(jié)果的理解。2、能注意假設(shè)與探究結(jié)果間的差異。3、能注意探究活動(dòng)中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問題。4、嘗試改進(jìn)探究方案。5、有從評(píng)估中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的理解。6、理解評(píng)估對(duì)科學(xué)探究的意義。七）交流與合作1、能寫出簡(jiǎn)單的探究報(bào)告。2、有準(zhǔn)確表達(dá)自己觀點(diǎn)的理解。3、在合作中注意既堅(jiān)持原則又尊重他人。4、能思考別人的意見，改進(jìn)自己的探究方案。5、有團(tuán)隊(duì)精神。6、理解科學(xué)探究中必須有合作精神。四、對(duì)科學(xué)探究的幾個(gè)環(huán)節(jié)的理解：1、提出問題從某種角度來說，科學(xué)家們就象偵探一樣，把各種線索拼湊起來弄

5、清事情的來龍去脈?？茖W(xué)家對(duì)周圍的現(xiàn)象和事物，都十分留意。為了揭示大自然的秘密，仔細(xì)地觀察著周圍的世界?？茖W(xué)家不但僅觀察，他們還總是以“懷疑”的眼光審視所觀察到的現(xiàn)象，并就觀察所得進(jìn)一步提出能夠通過科學(xué)探究來解決的問題。2、猜想與假設(shè)科學(xué)探究的起點(diǎn)是問題，科學(xué)探究的核心特征是假設(shè)。假說是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)。和所有的預(yù)測(cè)一樣，假說是創(chuàng)建在觀察和以往的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)上的。但與很多預(yù)測(cè)不同的是，假說必須能夠被檢驗(yàn)。嚴(yán)格的假說應(yīng)該采用如果，那么”的句式。這樣的假說其實(shí)就是對(duì)你要實(shí)行的實(shí)驗(yàn)的一個(gè)粗略概括。4、實(shí)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)科學(xué)家不但僅提出問題，還會(huì)努力找出問題的答案。他們會(huì)借助查閱資料、觀察和實(shí)驗(yàn)等方法來收集

6、相關(guān)的信息及證據(jù)。實(shí)驗(yàn)的目的是為了檢驗(yàn)假設(shè)是否成立。檢驗(yàn)的結(jié)果可能被證實(shí)，也可能被證偽。如果最初的假設(shè)遭否定，則須修訂或做出新的假設(shè)，然后繼續(xù)檢驗(yàn)，直至新的假設(shè)通過所有實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證為止。5、分析與論證實(shí)驗(yàn)中得到的觀察和測(cè)量結(jié)果稱為數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行分析，看看是否存有什么規(guī)律或趨勢(shì)。如果能把數(shù)據(jù)整理成表格或者圖表，常常能更清楚地看出它們的規(guī)律。要思考這些數(shù)據(jù)說明了什么。它們能不能支持你的假說？它們是否指出了你實(shí)驗(yàn)中存有的缺陷？是否需要收集更多的數(shù)據(jù)？6、得出結(jié)論，交流與合作結(jié)論就是對(duì)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)的總結(jié)。在下結(jié)論的時(shí)候，你要確定收集的數(shù)據(jù)是否支持原先的假說。通常需要重復(fù)好幾次實(shí)驗(yàn)才能得出最

7、后的結(jié)論。但得出的結(jié)論往往會(huì)使你發(fā)現(xiàn)新的問題，并設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)來尋求答案。科學(xué)家很樂意將自己的研究成果公布于眾并與同行們交流。他們認(rèn)為這樣交流是智慧的交換，對(duì)得出準(zhǔn)確的結(jié)論是十分有益的。在交流過程中，他們很注意傾聽和尊重他人提出的不同觀點(diǎn)和評(píng)議，既堅(jiān)持原則，也勇于放棄或修正自己的觀點(diǎn)。7、提出新的問題當(dāng)一個(gè)問題解決后，還會(huì)出現(xiàn)新的問題五、教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生實(shí)施科學(xué)探究的一些體會(huì)：第一、要讓學(xué)生明白科學(xué)探究是物理學(xué)研究的一種方法。物理學(xué)是以現(xiàn)象為依據(jù)，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，規(guī)律的總結(jié)是在觀察自然、引起思考、探究實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出。伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的探究，就是很好的事例。伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的探究問

8、題提出：物體自由下落的速度與物體所受重力是否相關(guān)。猜想與假設(shè)：1、歷史觀點(diǎn)亞里士多德為代表的人的觀點(diǎn)：物體下落的速度與物體受到的重力成正比，即重物比輕物先落地。這個(gè)觀點(diǎn)一直沒人懷疑，直到16世紀(jì)末伽利略在這方面提出了懷疑。2、感性知識(shí)基礎(chǔ)如果物體下落與重力相關(guān)，即重物比輕物下落快，那么重物和輕物拴在一起，所受重力增加了，下落的速度比單個(gè)重物快（依據(jù)亞里士多德觀點(diǎn)）。實(shí)際情況把重物和輕物拴在一起，重物會(huì)被輕物拖著而減慢，輕物則會(huì)被重物拖著而加快，拴在一起時(shí)的速度應(yīng)小于單個(gè)重物的下落速度，就像大人拉著小孩跑時(shí)，大人的速度會(huì)慢下來一樣。3、物體自高空下落，要受空氣阻力作用。4、猜想1）物體下落速度不

9、受重力影響。2）自由落體運(yùn)動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)，即勻變速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)探究：1、“斜塔上的實(shí)驗(yàn)”伽利略在比薩斜塔上實(shí)行實(shí)驗(yàn)：同時(shí)將兩個(gè)鉛球（一個(gè)10磅、一個(gè)1磅），從斜塔頂由靜止釋放，結(jié)果兩球下落先后僅差“二指寬”，即兩球幾乎同時(shí)落地。伽利略認(rèn)為是空氣阻力導(dǎo)致這個(gè)差別。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1）伽利略時(shí)代的限制在伽利略時(shí)代，測(cè)量物體下落的時(shí)間還十分困難，不能直接測(cè)量時(shí)間。伽利略巧妙使用數(shù)學(xué)分析和邏輯推理，尋找到了解決問題的突破口。數(shù)學(xué)推理證明：當(dāng)物體以初速度為零開始做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，只要物體通過的位移與所用時(shí)間的平方成正比，就能夠判定這個(gè)物體是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式S=at2/

10、2顯然有s/t2=a/2a為常數(shù)時(shí)，s/t2也應(yīng)為常數(shù)。探究落體運(yùn)動(dòng)是否為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，只要證明物體自由下落過程中的位移與時(shí)間的平方是否成正比。2）伽利略的困難伽利略時(shí)代，要直接測(cè)量物體自由下落的時(shí)間和位移很困難，因?yàn)槲矬w下落太快了，為了使物體運(yùn)動(dòng)速度盡量放慢，運(yùn)動(dòng)時(shí)間盡量延長(zhǎng)，伽利略提出了新的實(shí)驗(yàn)方法，從直接探究自由落體的問題，轉(zhuǎn)向探究物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)問題，然后再實(shí)行邏輯推理，巧妙解決了測(cè)量上的困難。3、伽利略的實(shí)驗(yàn)方法1）讓小球從斜面的不同位臵自由滾下。觀測(cè)小球多次從不同點(diǎn)滾動(dòng)的位移和所用的時(shí)間平方的比值s/t2是否保持不變，即是否能夠觀察到2）如果持續(xù)增大斜面的傾角，小球?qū)τ诿總€(gè)特定

11、的傾角從不同高度滾下，其比值s/t2仍然保持不變，即可說明小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)。將此結(jié)論合理外推至傾角為90°（即物體自由下落）時(shí)，其比值也將保持示變，小球做勻變速運(yùn)動(dòng)。由此伽利略間接地驗(yàn)證了自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的探究，說明了物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，科學(xué)探究的方法是研究物理的重要方法。第二、要讓學(xué)生明白問題的提出是創(chuàng)建在觀察、思考的基礎(chǔ)上的。比如伽利略提出物體下落的快慢與重力沒相關(guān)系，就是在觀察、思考、推理的基礎(chǔ)上提出的。如果物體下落與重力相關(guān)，即重物比輕物下落快，那么重物和輕物拴在一起，所受重力增加了，下落的速度比單個(gè)重物快（依據(jù)亞里士多德觀

12、點(diǎn)）。實(shí)際情況把重物和輕物拴在一起，重物會(huì)被輕物拖著而減慢，輕物則會(huì)被重物拖著而加快，拴在一起時(shí)的速度應(yīng)小于單個(gè)重物的下落速度，就像大人拉著小孩跑時(shí)，大人的速度會(huì)慢下來一樣。物體自高空下落，要受空氣阻力作用。第三就是探究結(jié)果的猜想要有一定的感性知識(shí)基礎(chǔ)。如僅在重力作用下的物體，是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其感性理解基礎(chǔ)是：物體僅在重力作用下，（1）初速度為零，物體沿豎直向下的方向作加速（速度越來越快）運(yùn)動(dòng)（2）有豎直向上的初速度，物體先沿豎直向上方向作減速（速度越來越慢）運(yùn)動(dòng)，速度為零后再沿豎直向下方向作加速（速度越來越快）運(yùn)動(dòng)。（3）物體有豎直向下的初速度，物體沿豎直向下方向加速（速度越來越快）運(yùn)

13、動(dòng)。在這樣的感性知識(shí)基礎(chǔ)上，猜想物體僅在重力作用下可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。第四，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是為了探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果。器材的選用要對(duì)探究有協(xié)助，并要考慮誤差情況和可操作性。比如在實(shí)行“物體僅在重力作用下是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，因?yàn)橹跋蛲瑢W(xué)們介紹了電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻閃照相機(jī)等儀器的原理、使用方法，同學(xué)們?cè)趯?shí)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，這三種儀器都有同學(xué)選用，教、學(xué)過程中就可對(duì)這三種儀器引導(dǎo)學(xué)生實(shí)行比較，讓學(xué)生了解這三種儀器各有哪些優(yōu)點(diǎn)，誰(shuí)產(chǎn)生的誤差小點(diǎn)，在可能的情況下選用那個(gè)儀器最好，同時(shí)告知學(xué)校儀器現(xiàn)狀，在可操作的前提下，該選用哪個(gè)儀器。也通過這件事告知學(xué)生，發(fā)現(xiàn)了可探究的問題時(shí)，身邊條

14、件簡(jiǎn)陋是否就放棄探究，準(zhǔn)確的做法應(yīng)該是怎樣的。（準(zhǔn)確做法：身邊條件簡(jiǎn)陋時(shí)，先實(shí)行初步探究，需要的情況下再創(chuàng)造條件實(shí)行精確探究，千萬不要因?yàn)樯磉厳l件簡(jiǎn)陋而放棄探究。）還有就是并不是所有的實(shí)驗(yàn)都適合探究。比如，力的平行四邊形定則，學(xué)生對(duì)于合力、分力理解上就有一定困難，沒有多少感知基礎(chǔ)，這樣情況下要學(xué)生去探究，肯定是無從著手。第五，科學(xué)探究能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。興趣是產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的重要條件，學(xué)生只有對(duì)學(xué)習(xí)的對(duì)象發(fā)生了興趣，才能提升學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，才能感受到學(xué)習(xí)的喜悅和幸福,產(chǎn)生學(xué)習(xí)的愿望?？茖W(xué)探究根據(jù)實(shí)驗(yàn)或生活現(xiàn)象，提出問題、假設(shè)猜想，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)探究來解決問題，具有形象、生動(dòng)的特點(diǎn)，從而能激

15、發(fā)潛能，培養(yǎng)創(chuàng)新理解和創(chuàng)新精神,進(jìn)一步培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)習(xí)的愿望?？茖W(xué)探究還能培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、分析的水平、習(xí)慣，科學(xué)探究的方法、精神一但被學(xué)生內(nèi)化，讓學(xué)生形成一個(gè)習(xí)慣，學(xué)生觀察、思考、分析的水平就得到了提升，對(duì)事物就會(huì)產(chǎn)生質(zhì)疑的態(tài)度，有利于學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)。第六，科學(xué)探究不是唯一的教學(xué)方式；探究式教學(xué)是一個(gè)開放的活動(dòng)系統(tǒng)，它本身也需要與其它教學(xué)的相互作用中持續(xù)促動(dòng)和完善，即它要求老師對(duì)探究教學(xué)本身持續(xù)反省和反思，使其更符合目的性和規(guī)律性，才能創(chuàng)建與學(xué)生不同水平水平、不同學(xué)習(xí)內(nèi)容相適合的探究教學(xué)變式，而不是模式化和單一化，所以探究教學(xué)的開放性要求準(zhǔn)確看待它與其它教學(xué)方式，如傳授式教學(xué)、啟發(fā)式

16、教學(xué)的關(guān)系，不但不應(yīng)排斥，反而要善于從中汲取長(zhǎng)處，對(duì)探究教學(xué)實(shí)行調(diào)整，以獲得最理想的效果。第七，科學(xué)探究的形式是多種多樣的，其要素有：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作。在學(xué)生的科學(xué)探究中，其探究過程能夠涉及所有的要素，也能夠只涉及部分要素?？茖W(xué)探究能夠滲透在教科書和教學(xué)過程的不同部分。如伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的探究，受條件的約束，應(yīng)用了數(shù)學(xué)推理的方法，但也沒完全用到科學(xué)探究的所有要素。第八、在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生實(shí)行科學(xué)探究時(shí)，應(yīng)該把科學(xué)探究作為學(xué)習(xí)的內(nèi)容給學(xué)生實(shí)行介紹，讓學(xué)生理解科學(xué)探究的程序性知識(shí)，并通過實(shí)驗(yàn)實(shí)行科學(xué)探究，讓學(xué)生通過對(duì)探究過

17、程的反復(fù)體驗(yàn)，學(xué)會(huì)怎樣實(shí)行科學(xué)探究，逐步掌握科學(xué)探究的方法，使科學(xué)探究的步驟被學(xué)生內(nèi)化，讓學(xué)生形成一個(gè)習(xí)慣，成為一種生活方式，在內(nèi)心產(chǎn)生科學(xué)探究的精神，用這樣精神學(xué)習(xí)整個(gè)課程中的所有內(nèi)容，用這樣精神探索和研究自然規(guī)律。第九、在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生實(shí)行科學(xué)探究時(shí)，要注意循序漸進(jìn)。開始給學(xué)生介紹的科學(xué)探究的知識(shí)時(shí)，不必求全求完整，可先介紹一些基本的，在學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的方法有一定的掌握后，再逐步補(bǔ)充其它知識(shí)，使學(xué)生在有一定的知識(shí)基礎(chǔ)上，對(duì)科學(xué)探究的知識(shí)、方法有比較全方位、深入的了解。如科學(xué)探究中的基本環(huán)節(jié)提出問題1、能從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)觀察中發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)相關(guān)的問題。2、理解發(fā)現(xiàn)問題和提出問題對(duì)科學(xué)探究的意義。需要學(xué)生在多次科學(xué)探究中領(lǐng)悟、積累，內(nèi)化成一種習(xí)慣后，才能達(dá)到水平的提升?；经h(huán)節(jié)