对科学探究的认识.docx

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对科学探究的认识

对科学探究的理解

一、科学探究的涵义

1、科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。

2、科学探究也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观点、领悟科学家们研究自然界所用的方法而实行的各种活动。

二、新课程中的科学探究的意义

第一，它是一种学习方法，强调学生自己持续发现问题、解决问题，在这个过程中获取知识、体会科学方法、受到情感态度价值观的熏陶。

第二，科学探究本身也是学习的内容。

平常所说的知识包括了陈述性知识和程序性知识，怎样实行科学探究是一种程序性知识，以前我们对这类知识的学习不够注重。

在科学课程的学习中，学生要通过对探究过程的反复体验，学会怎样实行科学探究，使科学探究的步骤被学生内化，让学生形成一个习惯。

第三，科学探究还是一种精神。

要用这样精神探索和研究自然规律，也要用这样精神学习整个课程中的所有内容，这点尤为重要。

三、科学探究水平目标

 在现行教育阶段物理课程的学习中，科学探究水平大致表现在以下几个方面。

一）提出问题

1、能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学相关的问题。

2、能书面或口头表述这些问题。

3、理解发现问题和提出问题对科学探究的意义。

二）猜想与假设

1、尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。

2、对探究的方向和可能出现的实验结果实行推测与假设。

3、理解猜想与假设在科学探究中的重要性。

三）制定计划与设计实验

1、明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的过程。

2、尝试选择科学探究的方法及所需要的器材。

3、尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步理解。

4、理解制定计划与设计实验在科学探究中的作用。

四）实行实验与收集证据

1、能通过观察和实验收集数据。

2、能通过公共信息资源收集资料。

3、尝试评估相关信息的科学性。

4、会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。

5、会使用简单的实验仪器，能准确记录实验数据。

6、具有安全操作的理解。

7、理解实行实验与收集数据对科学探究的重要性。

五）分析与论证

1、能初步描述实验数据或相关信息。

2、能对收集的信息实行简单的比较。

3、能实行简单的因果推理。

4、经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。

5、尝试对探究结果实行描述和解释。

6、理解分析论证在科学探究中是必不可少的。

六）评估

1、有评估探究过程和探究结果的理解。

2、能注意假设与探究结果间的差异。

3、能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。

4、尝试改进探究方案。

5、有从评估中吸取经验教训的理解。

6、理解评估对科学探究的意义。

七）交流与合作

1、能写出简单的探究报告。

2、有准确表达自己观点的理解。

3、在合作中注意既坚持原则又尊重他人。

4、能思考别人的意见，改进自己的探究方案。

5、有团队精神。

6、理解科学探究中必须有合作精神。

四、对科学探究的几个环节的理解：

1、提出问题

从某种角度来说，科学家们就象侦探一样，把各种线索拼凑起来弄清事情的来龙去脉。

科学家对周围的现象和事物，都十分留意。

为了揭示大自然的秘密，仔细地观察着周围的世界。

科学家不但仅观察，他们还总是以“怀疑”的眼光审视所观察到的现象，并就观察所得进一步提出能够通过科学探究来解决的问题。

2、猜想与假设

科学探究的起点是问题，科学探究的核心特征是假设。

假说是对实验结果的预测。

和所有的预测一样，假说是创建在观察和以往的知识经验上的。

但与很多预测不同的是，假说必须能够被检验。

严格的假说应该采用“如果……，那么……”的句式。

这样的假说其实就是对你要实行的实验的一个粗略概括。

4、 实行实验与收集证据

科学家不但仅提出问题，还会努力找出问题的答案。

他们会借助查阅资料、观察和实验等方法来收集相关的信息及证据。

实验的目的是为了检验假设是否成立。

检验的结果可能被证实，也可能被证伪。

如果最初的假设遭否定，则须修订或做出新的假设，然后继续检验，直至新的假设通过所有实验的验证为止。

5、分析与论证

实验中得到的观察和测量结果称为数据。

实验结束时要对数据实行分析，看看是否存有什么规律或趋势。

如果能把数据整理成表格或者图表，常常能更清楚地看出它们的规律。

要思考这些数据说明了什么。

它们能不能支持你的假说？

它们是否指出了你实验中存有的缺陷？

是否需要收集更多的数据？

6、得出结论，交流与合作

结论就是对实验研究发现的总结。

在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。

通常需要重复好几次实验才能得出最后的结论。

但得出的结论往往会使你发现新的问题，并设计新的实验来寻求答案。

科学家很乐意将自己的研究成果公布于众并与同行们交流。

他们认为这样交流是智慧的交换，对得出准确的结论是十分有益的。

在交流过程中，他们很注意倾听和尊重他人提出的不同观点和评议，既坚持原则，也勇于放弃或修正自己的观点。

7、提出新的问题

当一个问题解决后，还会出现新的问题

五、教学中引导学生实施科学探究的一些体会：

第一、要让学生明白科学探究是物理学研究的一种方法。

物理学是以现象为依据，以实验为基础的自然科学，规律的总结是在观察自然、引起思考、探究实验的基础上得出。

伽利略对自由落体运动的探究，就是很好的事例。

伽利略对自由落体运动的探究

问题提出：

物体自由下落的速度与物体所受重力是否相关。

猜想与假设：

1、历史观点

亚里士多德为代表的人的观点：

物体下落的速度与物体受到的重力成正比，即重物比轻物先落地。

这个观点一直没人怀疑，直到16世纪末伽利略在这方面提出了怀疑。

2、感性知识基础

如果物体下落与重力相关，即重物比轻物下落快，那么重物和轻物拴在一起，所受重力增加了，下落的速度比单个重物快（依据亚里士多德观点）。

实际情况把重物和轻物拴在一起，重物会被轻物拖着而减慢，轻物则会被重物拖着而加快，拴在一起时的速度应小于单个重物的下落速度，就像大人拉着小孩跑时，大人的速度会慢下来一样。

3、物体自高空下落，要受空气阻力作用。

4、猜想

1）物体下落速度不受重力影响。

2）自由落体运动是一种最简单的变速运动，即匀变速直线运动。

实验探究：

1、“斜塔上的实验”

伽利略在比萨斜塔上实行实验：

同时将两个铅球（一个10磅、一个1磅），从斜塔顶由静止释放，结果两球下落先后仅差“二指宽”，即两球几乎同时落地。

伽利略认为是空气阻力导致这个差别。

2、实验设计：

1）伽利略时代的限制

在伽利略时代，测量物体下落的时间还十分困难，不能直接测量时间。

伽利略巧妙使用数学分析和逻辑推理，寻找到了解决问题的突破口。

数学推理证明：

当物体以初速度为零开始做匀变速运动时，只要物体通过的位移与所用时间的平方成正比，就能够判定这个物体是做匀变速直线运动。

根据匀变速直线运动位移公式

S=at2/2

显然有s/t2=a/2

a为常数时，s/t2也应为常数。

探究落体运动是否为匀变速直线运动，只要证明物体自由下落过程中的位移与时间的平方是否成正比。

2）伽利略的困难

伽利略时代，要直接测量物体自由下落的时间和位移很困难，因为物体下落太快了，为了使物体运动速度尽量放慢，运动时间尽量延长，伽利略提出了新的实验方法，从直接探究自由落体的问题，转向探究物体在斜面上的运动问题，然后再实行逻辑推理，巧妙解决了测量上的困难。

3、伽利略的实验方法

1）让小球从斜面的不同位置自由滚下。

观测小球多次从不同点滚动的位移和所用的时间平方的比值s/t2是否保持不变，即是否能够观察到

S1/t12=S2/t22=S3/t32=…….

2）如果持续增大斜面的倾角，小球对于每个特定的倾角从不同高度滚下，其比值s/t2仍然保持不变，即可说明小球在斜面上的运动是匀变速运动。

将此结论合理外推至倾角为900（即物体自由下落）时，其比值也将保持示变，小球做匀变速运动。

由此伽利略间接地验证了自由落体运动是匀变速直线运动。

伽利略对自由落体运动的探究，说明了物理学是以实验为基础的，科学探究的方法是研究物理的重要方法。

第二、要让学生明白问题的提出是创建在观察、思考的基础上的。

比如伽利略提出物体下落的快慢与重力没相关系，就是在观察、思考、推理的基础上提出的。

如果物体下落与重力相关，即重物比轻物下落快，那么重物和轻物拴在一起，所受重力增加了，下落的速度比单个重物快（依据亚里士多德观点）。

实际情况把重物和轻物拴在一起，重物会被轻物拖着而减慢，轻物则会被重物拖着而加快，拴在一起时的速度应小于单个重物的下落速度，就像大人拉着小孩跑时，大人的速度会慢下来一样。

物体自高空下落，要受空气阻力作用。

第三就是探究结果的猜想要有一定的感性知识基础。

如仅在重力作用下的物体，是否做匀变速直线运动，其感性理解基础是：

物体仅在重力作用下，

（1）初速度为零，物体沿竖直向下的方向作加速（速度越来越快）运动

（2）有竖直向上的初速度，物体先沿竖直向上方向作减速（速度越来越慢）运动，速度为零后再沿竖直向下方向作加速（速度越来越快）运动。

（3）物体有竖直向下的初速度，物体沿竖直向下方向加速（速度越来越快）运动。

在这样的感性知识基础上，猜想物体仅在重力作用下可能做匀变速直线运动。

第四，实验设计是为了探究实验结果。

器材的选用要对探究有协助，并要考虑误差情况和可操作性。

比如在实行“物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动”的实验探究时，因为之前向同学们介绍了电磁打点计时器和电火花打点计时器、频闪照相机等仪器的原理、使用方法，同学们在实行实验设计时，这三种仪器都有同学选用，教、学过程中就可对这三种仪器引导学生实行比较，让学生了解这三种仪器各有哪些优点，谁产生的误差小点，在可能的情况下选用那个仪器最好，同时告知学校仪器现状，在可操作的前提下，该选用哪个仪器。

也通过这件事告知学生，发现了可探究的问题时，身边条件简陋是否就放弃探究，准确的做法应该是怎样的。

（准确做法：

身边条件简陋时，先实行初步探究，需要的情况下再创造条件实行精确探究，千万不要因为身边条件简陋而放弃探究。

）

还有就是并不是所有的实验都适合探究。

比如，力的平行四边形定则，学生对于合力、分力理解上就有一定困难，没有多少感知基础，这样情况下要学生去探究，肯定是无从着手。

第五，科学探究能激发学生学习物理的兴趣。

兴趣是产生学习动机的重要条件，学生只有对学习的对象发生了兴趣，才能提升学习的积极性、主动性，才能感受到学习的喜悦和幸福,产生学习的愿望。

科学探究根据实验或生活现象，提出问题、假设猜想，经过实验探究来解决问题，具有形象、生动的特点，从而能激发潜能，培养创新理解和创新精神,进一步培养和增强学习的愿望。

科学探究还能培养学生观察、思考、分析的水平、习惯，科学探究的方法、精神一但被学生内化，让学生形成一个习惯，学生观察、思考、分析的水平就得到了提升，对事物就会产生质疑的态度，有利于学生科学探究精神的培养。

第六，科学探究不是唯一的教学方式；探究式教学是一个开放的活动系统，它本身也需要与其它教学的相互作用中持续促动和完善，即它要求老师对探究教学本身持续反省和反思，使其更符合目的性和规律性，才能创建与学生不同水平水平、不同学习内容相适合的探究教学变式，而不是模式化和单一化，所以探究教学的开放性要求准确看待它与其它教学方式，如传授式教学、启发式教学的关系，不但不应排斥，反而要善于从中汲取长处，对探究教学实行调整，以获得最理想的效果。

第七，科学探究的形式是多种多样的，其要素有：

提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、实行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作。

在学生的科学探究中，其探究过程能够涉及所有的要素，也能够只涉及部分要素。

科学探究能够渗透在教科书和教学过程的不同部分。

如伽利略对自由落体运动的探究，受条件的约束，应用了数学推理的方法，但也没完全用到科学探究的所有要素。

第八、在教学中引导学生实行科学探究时，应该把科学探究作为学习的内容给学生实行介绍，让学生理解科学探究的程序性知识，并通过实验实行科学探究，让学生通过对探究过程的反复体验，学会怎样实行科学探究，逐步掌握科学探究的方法，使科学探究的步骤被学生内化，让学生形成一个习惯，成为一种生活方式，在内心产生科学探究的精神，用这样精神学习整个课程中的所有内容，用这样精神探索和研究自然规律。

第九、在教学中引导学生实行科学探究时，要注意循序渐进。

开始给学生介绍的科学探究的知识时，不必求全求完整，可先介绍一些基本的，在学生对科学探究的方法有一定的掌握后，再逐步补充其它知识，使学生在有一定的知识基础上，对科学探究的知识、方法有比较全方位、深入的了解。

如科学探究中的基本环节——提出问题

1、能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学相关的问题。

2、理解发现问题和提出问题对科学探究的意义。

需要学生在多次科学探究中领悟、积累，内化成一种习惯后，才能达到水平的提升。

基本环节——实行实验与收集证据

1、能通过观察和实验收集数据。

2、能通过公共信息资源收集资料。

3、尝试评估相关信息的科学性。

4、会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。

5、会使用简单的实验仪器，能准确记录实验数据。

6、具有安全操作的理解。

7、理解实行实验与收集数据对科学探究的重要性。

其中的很多水平必须是学生经过长期的训练才能达到的。

参考资料：

人教网2010>>教科书培训>>学科培训>>初中物理>>课程标准·解读>>课程标准

解读科学探究的七个环节——  姜华   

学习高中物理新课程科学探究心得体会——:

詹传华