科學探究七要素

1、.科學探究科學探究包含了七個方面的要素：提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估以及交流與合作。 “科學探究”的目的 物理課程中，科學探究是學生積極主動地獲取物理知識，認識和解決物理問題的重要實踐活動，其目的是讓學生通過親身經歷和體驗與科學工作者進行科學探究時的相似過程，學習物理知識與技能，體驗科學探究的樂趣，學習科學家的科學探究方法，領悟科學的思想和精神，理解科學的本質，挖掘智力潛能，培養(yǎng)科學探究能力、實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神。 “科學探究”的地位 “科學探究”在物理課程中的地位，已經在物理課程標準中有明確的表述：物理課程內容包括：科學探究

2、（七個探究要素和探究能力的基本要求）科學內容（基本知識與基本技能）。這說明：科學探究的探究要素是學生在學習物理課程中重要的學習內容；科學探究的能力目標是對學生除“雙基”以外要達成的另一目標要求；科學探究還是一種重要而有效的學習方式（以下簡稱為探究式學習方式），它對發(fā)展學生的科學素養(yǎng)具有不可替代的作用。 如何在物理課堂教學的科學探究環(huán)節(jié)中引導學生學習和把握“科學探究要素”，達成“科學探究能力的基本要求”，學會利用“探究式學習方式”來進行學習，是物理教師應該著重思考和解決的問題。因此，我們可以選擇適合于進行“科學探究”的教學課（以下簡稱為“物理探究課”）來進行有側重的教學設計和課堂教學，以便探討如

3、何解決這些命題，達成物理課程標準中對學生科學探究要素及探究能力的基本要求。 “科學探究”的程度 由于不同階段學生的生理特點區(qū)別，不同學生群體和個人的特點區(qū)別，不同教師背景特長的區(qū)別，不同地區(qū)學校條件環(huán)境資源的區(qū)別等，因此“物理探究課”的教學設計必須是靈活多樣的。應當認識到：探究是一種多側面、多形式的活動；又由于有些探究活動的指導和開放程度不同，有些探究活動只包含了探究的部分要素和特征，有些探究活動要求學生參與探究的全過程等。因此探究活動中每一個要素的目標和整體的目標都是應該而且可以分層次的。所以我們在設計探究教學時，必須知道每一個要素目標不同層次的具體要求，對每一個具體的活動設計能達到的目標層

4、次做到心中有數。美國國家研究理事會在科學研究的專著中，對科學探究學習活動進行了分類研究，對每一類活動中學生自主探究的程度分別進行了劃分和描述。一提出問題能力的培養(yǎng)“提出問題”是科學探究的前提，其能力要求有： 能從日常生活、自然現象或實驗觀察中發(fā)現與物理學有關的問題。 能書面或口頭表述這些問題。 認識發(fā)現問題和提出問題對科學探究的意義。 提出問題的能力是指從外界眾多的信息源中，闡明自己所發(fā)現的、有價值的問題信息的能力?！疤岢鰡栴}”，不是僅僅指帶有問號的一般性問題，而是特指那些可以引起思考和探究的問題。愛因斯坦也指出：“提出一個問題往往比解決一個問題更為重要，因為解決問題也許僅是數學上的或實驗上的

5、技能而已，而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要創(chuàng)造性的想象力；而且標志著科學的真正進步。” 著名美籍華人楊振寧教授曾指出：“中國學生普遍學習成績出色，特別在運算和推理方面比國外學生有明顯優(yōu)勢，但中國學生最大的缺撼，就是不善于提出問題，缺乏創(chuàng)新精神?！?沒有問題就難以誘發(fā)和激起求知欲，學生就不會去思考，去創(chuàng)造。 因此，培養(yǎng)學生會提出問題的能力，是促進個體認知發(fā)展的重要途徑，也是教會學生學會學習的方法之一。而提出問題的前提是發(fā)現問題，如果沒有發(fā)現問題，就不能提出問題，科學探究便無從談起。因此，發(fā)現問題和提出問題是進行科學探究的前提，也是課程標準對學生科學探究能力的要求。能否引

6、導學生發(fā)現問題，提出問題，并且提出能進行科學探究的問題，關鍵在于教師是否能為學生創(chuàng)設問題情景，能否適時引導學生在所創(chuàng)設的問題情景中發(fā)現問題，進而提出問題。引導學生提出問題可以分四步走： 1、 創(chuàng)設問題情景 創(chuàng)設問題情景的方法很多，可以針對不同的課題和內容，選擇適當的方法，如投影、掛圖、錄像、演示實驗等生動地再現與教學內容有關的物理現象、物理事實，讓學生自主地發(fā)現并提出問題。例如在聲音的產生和傳播教學中，教師播放歌曲“黃河大合唱”后，學生可以提出一系列問題：聲音是怎樣產生的？聲音又是如何傳入人耳的？等。再如“焦耳定律”這節(jié)課一開始，播放一段“電線著火”錄像和展示電爐工作時的真實情況，創(chuàng)設電熱的物

7、理情境，促使學生提出要探究的問題，并激發(fā)他們進一步探究的欲望。 2、 引導學生在問題情景中發(fā)現問題 1、 從掛圖、插圖、聲象等素材中發(fā)現問題：讓學生從教師提供的各種素材中，仔細觀察細微處，從中發(fā)現問題。 2、 從日常生活中發(fā)現問題：日常生活中很多現象與物理息息相關，這些現象天天呈現在我們面前，我們已習以為常。教師能夠引導提醒學生關注這個大自然，從中發(fā)現不能解釋或解決的問題。 3、 從各種俗語中發(fā)現問題：五千年的文化沉淀，使民間流傳著許多俗語，很多是有科學道理的。引導學生分析它，并發(fā)現其中需要探究的問題。 4、 從實驗現象中發(fā)現問題：學生在做實驗或參與其他活動的過程中，能發(fā)現許多實驗現象或與物理

8、相關的現象，這些現象便成為了一個個問題，稍加引導，就可以形成“探究性”問題。 5、 從自身體驗中發(fā)現問題：學生生活在大自然中，會有許多自身體驗?？梢砸龑W生回味和挖掘自身體驗，并從中發(fā)現問題。 3、 引導學生提出問題，并且提出具有科學性的問題 要成功地引導學生提出問題，教師應該做到能夠創(chuàng)設初與學習內容緊密相關的、具有啟發(fā)性的問題情境，營造寬松和諧的課堂學習氛圍，同時教師應該主動參與學生的學習過程，與同學一起思考，有足夠的耐心和樂于等待學生主動提出問題。由于不同情況下問題的內容、性質各有特點，因而提問的方法和途徑應各有特色。只有恰到好處地提問，才能揭示問題的本質，反之，提問方法不當，不但不能切中

9、問題的要害，反而易使人感到乏味和厭煩。因此，要想提高學生的提問能力，還必須教給學生一些基本的提問方法，使學生善于提問。 “問題提出”的層次 1、 以“問題化”的陳述方式提問 這是一種就現象而現象提出的問題。例如：某學生在河邊玩耍，看見兩女士在河邊散步，一位穿高跟鞋，另一位穿平跟鞋，盡管她們的體重看起來相同，但她們留在河邊濕地上的腳印深淺有明顯的差異。再例如：某學生在觀看許多鳥類標本時，發(fā)現啄木鳥的嘴巴和鴿子等鳥不同。學生很容易提出這樣的陳述性問題：“為什么高跟鞋鞋跟對濕地的壓痕會比平跟鞋深？”、“為什么啄木鳥的嘴需要特別堅硬？” 2、 提出可以進行探究的“科學問題、探究問題” 這是一種就現象論

10、本質提出的問題。如將上面例子中發(fā)現的現象演變?yōu)橐粋€科學問題，可表述為：“力對物體的破壞作用與受力面積有什么關系？”（科學問題）?！傲ξ矬w的破壞作用與什么因素有關？”（探究問題），從而引發(fā)探究，最終形成“壓強”的概念。 “問題提出”的一般方法 碰到某個物理現象，一般可從以下四個方面入手：由何（為什么）、如何（怎樣）、若何（如果條件變了，將怎樣）、是何（是什么）。如：做完真空中的鬧鐘實驗，根據現象可提出：為什么聽不到鐘聲？怎樣才能聽到聲音？通入空氣后能否重新聽到聲音？聲音靠什么來傳播？ 1、 因果法：觀察到一個物理現象時，就要開動腦筋問一問產生這一現象的原因是什么. 2、類比法：比較同一物理規(guī)律

11、在不同情境下的應用；不同概念，不同規(guī)律之間的異同；比較某一瞬間前后情況的變化;比較互相矛盾的解釋、說法和理論;比較新事物和舊理論之間的矛盾和類似現象之間的異同，從中發(fā)現問題。 3、 驗證法：對推理得出的結論，能設計實驗加以驗證嗎？反之，實驗中發(fā)現的規(guī)律、現象能從理論上加以論證、解釋嗎? 4、 擴大法：從特殊情況或現象中總結出的規(guī)律，推廣到更大范圍或一般情況還能成立嗎?這規(guī)律是具有普遍性還是只適合于某些特殊情況?怎樣改動才可以應用到另外的情況? 5、極限法：在通常情況下出現的現象或成立的理論與規(guī)律，放到極端條件下還會出現或成立嗎?會不會出現新的問題?比如說現實世界是有摩擦力的，如果沒有摩擦力，世

12、界上的事物將變成什么樣子呢? 6、 變化法：如果原因改變，結果會怎樣? 7、 轉化法：物體的性質能在一定條件下轉化嗎? 8、 逆反法：正面的問題，反過來會怎樣?正定理成立，逆定理也一定成立嗎? 9、 歸納法：有眾多相似的現象，這些現象有共同點嗎？它們遵循什么規(guī)律？ 4、 引導學生將問題聚焦于本課主要內容 如果學生提出的問題比較發(fā)散，教師就應該有意識地在教學實施的過程中引導學生聚焦問題，如果不加強引導，就會造成探究課的無序。引導學生將問題聚焦于本課主要內容的方法主要有：1、 限制提出問題的范圍：創(chuàng)設恰當的問題情景，引導學生從某個，或某幾個角度進行觀察，發(fā)現和提出可進行探究的問題。2、 對提出的問

13、題進行篩選：對學生提出的問題進行歸類、分析，引導學生篩選出普遍關注的，可以進行探究的問題。 3、 將提出的問題進行分流：對學生提出的問題進行分類，將一些放在課堂上進行探究，其他的問題可以布置給學生在課外，或者活動課上進行探究。 總之，在教學過程中想方設法增強學生的問題意識，調動學生發(fā)現問題和提出問題的積極性，方可讓學生變被動掌握“靜態(tài)”的物理知識為主動探索、研究“動態(tài)”的物理過程，從而真正成為學習的主人，活化對物理學內容實質的理解。二猜想與假設能力的培養(yǎng)“猜想與假設”是科學探究的先導，其能力要求有： 嘗試根據經驗和已有知識對問題的成因提出猜想。 對探究的方向和可能出現的實驗結果進行推測與假設。

14、 認識猜想與假設在科學探究中的重要性。 猜想與假設是科學思維的一種形式，是科學研究中重要的方法，也是對問題中事物的因果性、規(guī)律性做出的假定性解釋。在科學探究中，提出合理的猜想與假設除了為探究活動指明方向外，可以充分發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。學生猜想與假設的能力的水平高低直接影響科學探究能力的水平。猜想是學生接觸到問題后，在已有知識經驗的基礎上，結合對客觀現實的感性認識依靠直覺而做出的各種假定。假設是在猜想的基礎上經過一系列的觀察、實驗、分析、比較、歸納等邏輯推理排除掉一些不可能的猜想而得到的較為科學的假設。假設比猜想更具有合理性，對探究的問題更有針對性和指導性。在猜想環(huán)節(jié)，學生

15、充分發(fā)揮主體性，積極主動地提出盡量多的猜測與可能，不需要考慮問題與猜想之間的因果邏輯關系，因此思維常常處于一種非常活躍的、非邏輯的、發(fā)散的狀態(tài)。在假設環(huán)節(jié)，通過對猜想的排查和做出種種的解釋進行提煉總結，因此需要一種邏輯的聚合思維。 1、 猜想與假設應遵循的原則 1、 合理性原則 猜想不是胡猜亂想，不合理的猜想與假設不僅沒有發(fā)展成為科學結論的可能，對探究過程也沒有意義。在解決問題的過程中，不能靠盲目的嘗試，要根據已有的理論、自己的經驗和所收集到的有關資料、事實以及人類特有想象力、創(chuàng)造力提出解決問題的猜想與假設。如探究影響蒸發(fā)快慢的因素中，學生根據生活中晾衣服時，一般把衣服張開在通風和有太陽的地方

16、的經驗，提出蒸發(fā)的快慢與液體的表面積大小、與液體上方空氣流動的快慢及與液體的溫度有關的假設，就有一定的事實依據，較為合理。 2、 規(guī)律性原則 猜想與假設雖然是針對一些客觀事實和現象而提出來的，但科學探究的目的不是解決個別問題，而應是一類問題，尋找事物之間的普遍聯系和一般規(guī)律。因此，提出的猜想與假設要具有某種規(guī)律性。例如，在探究樹蔭下光斑的形成原因時，如提出“圓形的光斑是由圓形的太陽形成的，與小孔形狀無關”就不具有規(guī)律性，其他形狀的光源發(fā)出光線通過小孔后會形成怎樣的光斑呢？在該探究中提出“光源發(fā)出的光通過屏障上的小孔后會在屏上形成與光源形狀相同，與小孔形狀無關的光斑”。把太陽這一種光源形成的現象

17、擴展為所有光源共同遵循的規(guī)律，假設驗證后得到小孔成像的規(guī)律。 3、 方向性原則 猜想與假設是在探究之前對研究問題所進行的一種科學預見性活動，指導著探究計劃的制定和方案的設計，是學生確定研究方向，選擇實驗方法、實驗器材的基礎。因此提出的猜想與假設應能使學生明確探究的方向，指導整個探究活動進行。如上面的例子中，提出假設后學生就會按照假設選取不同形狀的光源，如日光燈、燈泡、蠟燭等，在不透光的屏障上鉆不同形狀的小孔（如圓形的、方形的、三角形的等等），然后觀察不同形狀的光源通過不同的小孔后的光斑形狀。 4、 開放性原則 猜想與假設是科學探究中學生思維最活躍的階段，不同學生由于經驗、知識、能力的不同，對問

18、題的認識不同，因此會提出不同的假設。探究教學要調動全體學生的積極主動性，發(fā)展學生自主思考、自主創(chuàng)新的能力，就要讓每位學生提出自己解決問題的假設，教師不要對學生進行過多的干涉，保證提出的猜想與假設的開放性。例如，對“晚上家里的燈突然熄滅”這一現象進行探究時，學生會提出多種假設，如“停電了，保險絲斷了，燈絲斷了，電路有問題”等等。教師在學生提出假設時，要“裝聾作啞”，讓學生提出盡量多的假設，實現探究教學的開放性。 2、 猜想與假設的方法 可以從三個方面來思考：一是猜想什么、二是怎樣猜想、三是怎樣將猜想轉化為科學的假設。 1、 讓學生明確猜想和假設的方向 由于學生不可能像科學家一樣在紛繁復雜的自然現

19、象面前，根據自己豐富的知識經驗和敏銳的感覺提出科學的猜想和假設，因此，教師在創(chuàng)設問題情境時要在符合客觀事實的基礎上，凸顯出一些問題解決方式或答案的信息，使創(chuàng)設的情境對學生的猜想和假設具有一定的啟發(fā)和暗示性。這樣學生在猜想與假設時，就有一個較為明確的方向，不至于做出一些毫無邊際的猜想與假設，同時培養(yǎng)了學生收集信息的能力。例如，“導體的電阻與哪些因素有關”的科學探究中猜想與假設的教學片斷： 學生A：導體的電阻可能與導體長度有關。 學生B：導體的電阻可能與導體的橫截面積有關。 學生C：導體的電阻可能與導體兩端的電壓有關。 學生D：導體的電阻可能與通過導體的電流有關。 學生E：導體的電阻可能與導體的形

20、狀有關。 學生F：導體的電阻可能與環(huán)境溫度有關。 學生G：我認為鋁和鎢的電阻就應該不同，否則不會用鋁做導線而用燈絲又用鎢絲制成。 師：如果鋁和鎢電阻不同，你們認為這屬于前面哪位同學所說的哪個因素？ 學生G：前面同學沒有說到這個因素，應該是構成導體的物質不同。 師：對，我們怎樣描述這個因素呢？ 學生H：導體電阻與構成導體的物質有關。 師：回憶我們在導體與絕緣體的學習中的一些說法，這里物質兩個字是否恰當？可以怎樣改變一下？ 學生G：應該說材料。 師：請你把這個猜想再描述一下。 學生G：導體電阻可能與構成導體的材料有關。 2、 教給學生猜想的方法 利用經驗和直覺思維進行猜想 學生在日常生活和學習中形

21、成了大量的日常經驗和知識，它們是學生進行猜想的直接來源和素材。直覺思維是未經逐步分析就迅速對問題答案做出合理的猜測、設想或突然領悟的思維。它往往會形成智慧的火花，迸發(fā)出創(chuàng)造的靈感。在探究教學中充分利用學生的經驗和直覺讓學生猜想是培養(yǎng)學生猜想能力的有效手段。例如，探究“聲調與什么因素有關”的猜想與假設教學片斷： 師：與學生一起做一端伸出桌面不同長度的鋼尺振動時發(fā)出聲音的音調不同實驗。 學生：憑直覺感受當時振動的快慢不同。 師：（引導學生提出猜想）鋼尺的振動快慢不同發(fā)出的聲音高低也不同，由此我們可以得出什么猜想？ 學生：聲音的音調與發(fā)聲體振動快慢有關，振動越快音調越高。 運用歸納法進行猜想 學生對

22、一些經驗和事實進行歸納、總結，得出物理現象和過程的結論的可能從而提出猜想。例如，人發(fā)出聲音時聲帶振動；蜜蜂發(fā)出“嗡嗡”聲時翅膀在振動；敲擊桌子時，桌子振動發(fā)出聲音；撥琴時，琴弦振動發(fā)出聲音 學生通過對大量實例歸納提出猜想：聲音是由物體的振動產生的。 利用類比聯想進行猜想 科學研究中，根據事物結構、性質、表現等方面的相似特點，進行自然的聯想而引發(fā)的猜想。例如在進行“電流”教學時，學生自然容易把它同“水流”的情況作比較，從而猜想出電流這個量的一些帶有思辨色彩的特征。 在科學探究中還有很多提出猜想的方法，例如觀察分析法、反向思維法、溯因判斷法、因果判斷法、概括外推法等。這就需要教師在教學時根據探究內

23、容和學生的已有知識經驗及客觀事實對學生進行適當的引導。 3、 讓學生學習將猜想轉化為假設 由于時間和條件的限制，不可能對所有的猜想都制定詳細的探究方案，進行實驗驗證，這就需要把猜想進一步加工轉化為科學的假設。 通過簡單的實驗，從猜想中提煉假設 提出猜想后，在不能確定猜想是否合理時，可用一些簡單的實驗進行驗證，排除掉一些不合理的猜想，形成科學假設。 經過合理性分析，提出假設 有些猜想經過一些分析推理，便可否定。例如探究樹蔭下圓形光斑形成的原因是什么？提出兩個猜想，其一，樹葉是圓形的，它的影子也是圓形的，因為樹葉在空中交錯重疊，所以地上的圓斑交錯重疊。其二是因為太陽是圓的，地面的光斑也是圓的，圓形

24、的光斑是圓形的太陽形成的。這兩個猜想那個更合理呢？根據已有知識，影子是光線沒有照到的地方，而光斑是光線照射到的地方，樹蔭下的圓圈是光斑而不是影子，地面上所有圓形光斑都是一個標準圓，只有太陽的形狀和它吻合，事實支持第二種猜想，因此通過推理分析便得出第一個猜想是不合理的，第二個猜想可以確立為假設。 總之，猜想與假設是教學過程中一種重要的教學環(huán)節(jié)，在新課教學中尤其如此，我們只有重視這個環(huán)節(jié)，并精心設計這個環(huán)節(jié)，才算真正做到了調動了學生的積極性，才更利于發(fā)揮物理課程的總體功能，為學生的全面發(fā)展服務。3 制定計劃與設計實驗能力的培養(yǎng)“制定計劃與設計實驗”是科學探究的具體化程序化，其能力要求有： 明確探究

25、目的和已有條件，經歷制定計劃與設計實驗的過程。 嘗試選擇科學探究的方法及所需要的器材。 嘗試考慮影響問題的主要因素，有控制變量的初步意識。 認識制定計劃與設計實驗在科學探究中的作用。“制定計劃與設計實驗”是學生在進行科學探究活動時必須經歷的一個過程，是科學探究的重要環(huán)節(jié)，也是學生的難點所在。它旨在讓學生動手之前先動腦，使探究活動的方法更明確、思路更清晰、過程更科學。但很多老師都不舍得把時間花在讓學生制定計劃和設計實驗上，而是讓學生按照現成的“物理實驗冊”的步驟與方法做，或者按照老師的思路做，導致學生被動地做實驗，很少去思考到底為什么要這樣做，怎么做，除了這樣做，是否還可以用其他方法做等等問題。

26、?要完成好“制定計劃與設計實驗”這個環(huán)節(jié)的教與學，應該明確：一、制定計劃與設計實驗是從操作的角度把探究的猜想與假設具體化、程序化的一般的做法是： 分析該探究要解決哪些問題； 每個問題有哪幾種解決問題的方法； 確定選擇哪種方法； 確定需要什么實驗器材； 構思操作步驟。教學中要讓學生充分討論，發(fā)揮他們的想象力，獲得思維的各種辦法，在此基礎上，教師幫助學生修改、選擇或綜合，設計出最好的實驗方案。例如探究壓力作用效果與哪些因素有關時，在學生猜想可能與壓力及受力面積大小有關后，老師引導學生采用控制變量和對比實驗的方法去設計實驗方案。可啟發(fā)學生思考：1、在研究與壓力大小的關系時，應怎樣保證另外一個因素（受

27、力面積）相同； 2、壓力作用的效果能通過什么方式可以觀察到呢？ 在以上點撥、啟發(fā)的基礎上，學生通過討論，很快就能利用所給的器材設計出實驗方案二、制定計劃側重于計劃的系統性和完整性。一份完整的計劃內容包括：研究的目的、研究的對象、研究的方法、研究情況的猜測、研究的步驟、研究的材料和工具、研究的記錄方式等。三、實驗設計的三個原則是：1、盡量減小由于實驗原理不完善帶來的系統誤差；2、盡量減小由于測量儀器不準確帶來的誤差；3、盡量減小外界環(huán)境對實驗的影響。四、選擇實驗器材選擇實驗器材要考慮到實驗器材的安全性、實驗的誤差、實驗操作方便與否、實驗器材的規(guī)格、探究器材的成本等因素。所以，在進行探究所需器材的

28、準備時，可多提供一些與該探究無關或可以作為替代的器件，供學生自主選擇。五、教師應及時地引導學生緊緊圍繞著“猜想與假設”，積極尋找、設計、驗證“猜想、假設”的實驗方法。常用的物理實驗設計方法有：觀察法、實驗法、比較法、類比法、等效法、控制變量法、模型法、排除法、理想實驗法、定量測量法、科學推理法等，研究一個物理問題或物理規(guī)律時，往往需要同時用到幾種研究方法。六、培養(yǎng)學生“制定計劃與設計實驗”能力可以采用以下策略：1、先讓學生用自己的計劃來初次實驗，在實驗中發(fā)現問題就再次修改研究計劃，按照新的研究計劃繼續(xù)進行實驗。 2、在實驗前匯報計劃，讓學生對計劃提出質疑，在交流中完善計劃。3、探究結束，引導學

29、生回頭來反思自己的計劃，看看哪些做到了、哪些漏掉了、哪些調整了、哪些補充了，這將有助于引導學生比較規(guī)范地操作，體現計劃對活動的指導，培養(yǎng)學生嚴謹的科學學習態(tài)度。 總之，制定計劃與設計實驗是一種創(chuàng)新活動，需要打開思路，安排合理步驟，才能設計出較好的實驗方案，慢慢養(yǎng)成科學研究中很需要的一種創(chuàng)造性思維。要搞好探究課的教學，教師應該將如何指導學生制定計劃，設計實驗方案；如何指導學生展示、交流、調整和確定實驗方案；如何處理實驗過程中出現的問題等放在教學設計的重要位置上。4 進行實驗與收集證據能力的培養(yǎng)“進行實驗”是收集證據的必要過程，“收集證據”是為進行科學分析提供基本依據，其能力要求有： 能通過觀察和

30、實驗收集數據。 能通過公共信息資源收集資料。 嘗試評估有關信息的科學性。 會閱讀簡單儀器的說明書，能按書面說明操作。 會使用簡單的實驗儀器，能正確記錄實驗數據。 具有安全操作的意識。 認識進行實驗與收集數據對科學探究的重要性。進行實驗與收集證據是指：一、進行實驗就是具體去實施所制定的實驗計劃和實驗方案，這是培養(yǎng)學生實驗能力（即動手能力）、觀察能力的重要環(huán)節(jié)。實驗能力的培養(yǎng)應分散在課堂教學、實驗課堂、課外探索等多個方面來進行。 1、進行實驗的基本流程 明確實驗的目的、方法、過程、步驟 ； 了解實驗器材的使用方法、數據記錄方法； 按照實驗的方法（例如：替代法、比較法、半偏法、控制變量法）與步驟，以

31、及實驗儀器的使用說明，進行規(guī)范操作； 仔細觀察，認真讀數、記數； 整理實驗數據、畫出圖線； 對實驗結果做出解釋，得出相應的結論； 寫出規(guī)范的實驗報告。 2、進行實驗時應具有的安全操作意識 具有關注實驗儀器量度范圍的意識； 對實驗結果的安全性具有預先考慮的意識； 對易破、易碎器材具有謹慎操作的意識。 3、實驗儀器操作技能操作實驗儀器、設備的能力是利用實驗裝置實現實驗方案的能力。其技能包括認識與調節(jié)儀器、手眼協調操作、一般故障的排除，操縱儀器進行實驗探索等方面。實驗儀器的操作技能可通過以下兩個方面來培養(yǎng)。 做好基本儀器的使用性實驗基本儀器的使用性實驗是學生實驗的基本類型之一。這類實驗的目的是：要求

32、學會正確熟練地調整使用有關儀器儀表和量具，如刻度尺、天平、游標卡尺、彈簧測力計、量筒、溫度計、電流表、電壓表、滑動變阻器、電阻箱，等等；了解它們的名稱、原理和構造，以及它們的性能，特點和注意事項。通過基本儀器的使用和實驗應該做到以下幾點： 會調整儀器的零點或確定零點誤差。能調整的一定要調整，不能調整的要對相對零點位置進行確定。 會選擇恰當的量程。量程過小，則無法使用或損壞儀器，量程過大，則讀數不準，測量誤差大。選擇量程的方法是，先估算被測對象的值，然后選擇比該值稍大一些的量程，最后，在可能的范圍內，把里程調整到最恰當處。 要正確地操作儀器與讀數。要結合儀器的構造原理和測量方法，弄清儀器的使用規(guī)

33、則并正確讀數。 按實驗的操作規(guī)程進行規(guī)范化操作在實驗的過程中，按照操作規(guī)程親自動手操作，進行觀察和測量，可以有力地培養(yǎng)學生的動手能力。規(guī)范的操作過程可以分為以下幾步進行。 檢查和認識儀器。首先檢查本次實驗儀器（包括工具和其他器材）是否缺少，有無損壞，是否有自己尚不能熟練使用的儀器。如有儀器自己尚不能非常熟練地使用，則根據有關的資料，對該儀器的型號、原理、結構進行了解，對主要部位充分認識，繼而掌握儀器的性能。用途和使用方法。 裝配儀器。無論是一臺儀器各個部位的裝配，還是多個儀器和器材的組合，都必須做到正確、合理和完善。 預調儀器。儀器裝好后，要根據實驗的要求進行預調。如儀器位置的調節(jié)，零點的調節(jié)

34、或校正，儀表量程的選擇，等等。 進行規(guī)范的實驗操作和數據記錄。實驗操作的依據有兩方面，一是儀器本身的使用規(guī)則，二是實驗本身的要求。不同的實驗對實驗操作有不同的要求，但儀器本身的使用規(guī)則卻很恒定。如不能用手拿法碼（要用攝子夾?。荒苡脺囟扔嬜鲾嚢杵?，不得用手摸光學鏡面，等等。數據的測量和記錄要按照實驗儀器的使用規(guī)則進行。測得的數據按實驗前制定好的實驗記錄表格認真填好便可。只要多進行規(guī)范化的實驗操作，并逐漸養(yǎng)成一種良好的行為習慣，就能大大促進實驗操作能力的提高。二、收集證據收集證據是進行科學分析的根據。課程標準中所談的收集證據，不僅是指從實驗中收集和正確記錄相關數據、發(fā)現相關實驗現象，還包括從互

35、聯網、圖書館、博物館等公共信息渠道收集相關資料。因此，對收集證據能力的培養(yǎng)具有廣泛的路徑和方法，不僅僅局限于通過實驗過程來培養(yǎng)了。但就“物理探究課”來說，收集證據主要是指在實驗中采用正確的讀數方法，認真讀數、記數，獲取真實數據，并科學地記錄數據，包括科學地設計實驗數據表格。五分析與論證能力的培養(yǎng)“分析與論證”是科學結論的形成過程，其能力要求有： 能初步描述實驗數據或有關信息。 能對收集的信息進行簡單的比較。 能進行簡單的因果推理。 經歷從物理現象和實驗中歸納科學規(guī)律的過程。 嘗試對探究結果進行描述和解釋。 認識分析論證在科學探究中是必不可少的。物理課程標準中的“分析與論證”，是指：分析實驗設計

36、是否合理、對實驗數據或現象進行綜合分析，論證猜想與假設是否成立、實驗結果是否能驗證已有理論或解釋學習中的疑問等，最終得出科學結論的過程。實驗設計是否合理是進行后續(xù)分析論證的基礎。只有在確認設計合理的情況下才有可能達到實驗目的，使分析論證得出符合客觀規(guī)律的結果。實驗數據或現象并不等于探究的結論，它們只是對實驗事實的客觀記錄。探究的結論是在實驗數據和現象的基礎上通過分析論證所得出的具有普遍意義的規(guī)律，因此分析論證在科學探究中是必不可少的。學生在實驗中獲得感知，再對實驗數據進行分析、比較、概括，進行思維加工，并嘗試用自己的語言對探究結果進行描述，力求準確地反映實驗結論。學生經歷了從物理現象和實驗中歸

37、納科學規(guī)律的過程，感覺自己也能像科學家“搞科研”一樣“發(fā)現”科學規(guī)律，從而獲得巨大的成功感，激發(fā)學生探究的熱情和興趣，同時也培養(yǎng)了學生的分析概括及語言表達能力。在物理探究課的教學中，如何指導學生分析處理實驗數據，得出結論；如何對待學生得出的“錯誤結論”，是教師應該思考的問題。一、引導學生分析處理數據1、尊重實驗事實，客觀、真實、準確地記錄和描述實驗數據，決不能為達到數據精確而任意篡改數據。2、盡可能用定量或半定量的方法來描述物理現象，練習對實驗數據采用語言、文字、圖表等多種方法來進行描述。3、學會對收集的信息進行簡單的比較。例如觀察連通器各個部位的水面，比較它們的高度；用溫度計測量水壺中的水溫

38、，比較在始終加熱的情況下，水沸騰前后的溫度變化情況；用電壓表測量并聯電路各支路電壓，比較它們的大小；用電流表測量其電路各支路的電流，比較它們的大小關系；比較放在通電螺線管周圍的各個小磁針靜止時的指向。4、從數據之間相互關系的特征，歸納科學規(guī)律。 簡單關系的規(guī)律，只要通過對實驗數據的簡單比較就可以歸納出來。如：“連通器中的液面總是相平的”、“并聯電路的干路電流等于各支路電流之和”等結論。 復雜關系的規(guī)律，需要把有關數據的乘積或者比值拿來進行比較，才能發(fā)現和歸納出它們的規(guī)律。如：“杠桿的平衡條件”、“同一電阻的電流和電壓的關系”等。5、從物理條件與物理現象變化之間的關系，歸納科學規(guī)律。如： 探究光

39、的反射規(guī)律，在改變入射光線的方向時，關注反射光線的變化。 探究音調與頻率的關系，在改變頻率時，關注音調的變化。 探究彈簧形變與受力的關系，改變拉力時，關注彈簧長度的變化。6、客觀、準確地描述實驗結果。如：光反射時，反射角等于入射角，不能說成：光反射時，入射角等于反射角。7、對探究結果進行解釋。例如發(fā)現晶體在熔化過程中雖然沒有停止加熱，但溫度不變。該現象表明：晶體在熔化過程中需要吸熱。這既是對結果的解釋，也是對規(guī)律的描述。8、進行簡單的因果推理。比如下面的因果推理：聲源的振動? 帶動周圍的空氣 ?依次向外振動? 耳朵鼓膜發(fā)生振動? 感覺聲音琴弦拉緊? 弦振動的頻率高? 琴弦的張力是改變琴弦振動頻

40、率的原因琴弦放松? 弦振動的頻率低? 琴弦的張力是改變琴弦振動頻率的原因二、正確對待學生得出的“錯誤結論”錯誤結論的出現是因為多種因素造成的，總的說來可分為前端因素和后端因素。前端因素包括實驗方案的制定、實驗儀器的選擇；后端因素包括實驗數據的觀察和記錄、實驗誤差的對待和處理、學生已知結論對分析與論證的影響等等。因此，當學生得出“錯誤結論”時，教師應該用積極的評價態(tài)度，鼓勵和保護他們的學習熱情，在肯定結論中合理可取部分的基礎上，與學生一起討論錯誤結論形成的原因，啟發(fā)學生積極進行反思。同時，鼓勵學生要堅持自己的結論，不能輕易放棄沒有證偽的結論。六評估能力的培養(yǎng)“評估”能力是未來社會每個人最重要的素養(yǎng)之一。其能力要求有： 有評估探究過程和探究結果的意識。 能注意假設與探究結果間的差異。 能注意探究活動中未解決的矛盾，發(fā)現新的問題。 嘗試改進探究方案。 有從評估中吸取經驗教訓的意識。 認識評估對科學探究的意義。 讓學生通過探究活動中的評估環(huán)節(jié)，學會進行評估的基本方法和途徑，強化對探究過程和探