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1、对高中科学探究教学的研究摘要：针对高中学生对科学探究活动认识的不足，本论文通过探讨科学探究的程序，重新认识科学探究在高中教学中所起的作用，真正发挥促进学生掌握知识和技能作用，促进思维开放，为学生终身发展奠定基础。关键词：高中；科学探究：研究 一、科学探究的内涵 “探究”的汉语词义为探索、研究，它对应的英语为“inquiry”，词义为询问、调查、探究。施瓦布在他的论著中使用“enquiry”代替原词的拼法，在他给编辑部的一封信中说，“以1958年为中心的几年中，一些教育心理学家对儿童解决问题的策略感兴趣。心理学家称该问题解决法为 enquiry，为了确保不被这其中任意一位心理学家误解，我用e来代
2、替inquiry的拼法。”由此我们看到施瓦布赋予探究的意义与教育心理学家赋予它的意义是有差别的。科学探究是科学家群体在长期探索自然规律的过程中所形成的有效的认识和实践方式，即我们通常所说的科学思想方法。简单地说，科学探究是科学家运用科学方法，通过探索去发现人类尚未认识的科学事物及其规律的过程。科学探究重在体验、经历，培养学生在科学路上的求知能力。正如爱因斯坦在论教育中所说：“发生独立思考和独立判断的能力，应当放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位”。我们教育的首要目标应该是：通过引导（不是传授）学生获得知识，培养学生独立选题、思考和判断的能力。知识仅仅是能力的载体，而不是目的。在教学过程中应
3、十分注意培养学生学习物理学的的强烈兴趣和努力钻研的精神。二、对物理课程标准中科学探究的研究物理学是一门以实验为基础的自然科学，在物理课程中都安排了一些典型的科学探究或物理实验。物理课程标准安排了探究的八个环节，具体环节如下：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。对七个探究要素的研究七个要素在整个思维程序中的地位和作用不同，在探究过程中侧重培养的能力也不同。(1) 提出问题是探究的基础。科学要想进步，就必须有人推动它，要想推动它就必须找出已知科学的漏洞，就是所谓的为什么。在课堂中，教师要引导学生多问为什么，多为学生创设问题情境，尽可能地鼓励学
4、生自己发现问题，从而有效培养学生的创新能力，这样才有能培养出杰出的人才推动科学的发展。(2)猜想与假设是科学探究的核心环节。有了问题，就要解决，这就需要教师鼓励学生大胆的猜想与假设。同时也要引导学生向正确的方向，有目的、有计划的进行探究。在课堂教学中，教师应发挥引导者的角色，能够帮助学生根据自己已有知识结构的日常生活经验，运用科学的方法猜想并解决问题。(3)制定计划与设计实验方案是探究过程中不可缺少的重要环节。从教育的角度来看，学生应该掌握两种能力，一种是知识，一种是技能。而技能就是指操作的能力。在物理教学中，实验是培养学生操作能力的很好的方法，因此，制定一个好的计划与方案对探究的顺利进行是很
5、有好处的，这就要求教师在教学过程中，要在充分尊重学生思维的自主性、多样性的前提下给予积极指导，使学生的设计向着有利于探索成功的方向发展。(4)进行实验与收集证据是科学探究中的一个重要环节。一个实验方案的好与坏，要有实验来检验，在这一环节中教师应放手让学生去操作，去观察，去体验，去思考，教师不要做过多的统一示范，切忌教师做一步学生跟着做一步，让学生在实际操作中掌握和运用所学到的知识，从而培养学生的观察能力和信息收集能力。(5)分析与论证是科学探究总结规律，得出结论的环节。学生通过实验得出结果，就要对结果进行分析与论证，这就需要学生运用归纳、比较、推理等各种思维方法把实践结果上升为理论知识，在这一
6、过程中，学生的信息处理能力、分析概括能力都会得到提高。(6)评估要贯穿于整个探究过程中在整个教学过程中，教师既是一个引导者，也是一个评判者，教师要针对学生在探究过程中所表现出来的态度进行评价，同时帮助学生对探究方法、探究过程、具体措施等进行评价，为了使探究活动进行的更顺利，教师在课堂教学中，可采取学生自评、小组评估等多种方式相结合的方法。(7)交流与合作是在整个探究活动中也很重要俗话说的好“三个臭皮匠，顶个诸葛亮。”一个人探索的成果毕竟是有限的。在物理教学中教师一定要引导学生团结合作合作，发挥集体的力量共同完成探索过程，可以把学生分为若个探究小组，每个小组成员有不同的分工，做完自己的“工作”以
7、后，要进行交流，可以采用生生交流、师生交流、派代表作中心发言等多种方式，从而使整个探究活动顺利完成。三、科学探究不能固定模式科学探究重在体验、经历，培养学生在科学路上的求知能力，探究没有固定的模式，如果将其作为一种“模式”来对待，就僵化了。课程标准中关于科学探究的七个要素，是按探究的一般过程来设计的，实际进行探究活动时，不一定非要按照这七个要素的顺序进行，也可以交叉进行，当然未必一定要有七个完整的要素，可以是其中的某几个，甚至是某一个环节。实际上多数探究活动都不会包括所有这些要素，谁都不会否认爱因斯坦的工作是科学探究，但谁能找出他做实验的证据呢？例如，在教学“光的折射”时，当光线从空气射入玻璃
8、这一介质时，入射角1与折射角2之间究竟有什么关系呢？折射角是随入射角成正比例的增加，还是成平方、成平方根的增加，还是其他关系。为了确定二者的关系，我们可以根据以下测量数据进行大胆合理的猜测。入射角1折射角21/2sin1/ sin2106.71.501.492013.31.501.493019.61.531.494025.21.591.515030.71.631.506035.11.671.517038.61.811.508040.61.971.51同学们分析表中数据，并结合作图得出结论，最后利用Excel软件的作图功能对猜测进行验证。这样的教学，学生虽然没有经历完整的探究过程，但其探究能力也
9、得到了很好的提高。科学探究也可以是无形的例如 在学习原子核内的核力问题时，让学生尝试解释在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能够挤在一起而不飞散？是不是万有引力大于库仑力？引导学生分析比较库仑力与万有引力的大小，使学生意识到万有引力是不可能抗衡库仑力的。再引导学生继续猜想，最终推导出核力的存在。这个过程有提出问题，有猜想和假设，有简单的分析，也照样体现了科学探究精神。四、科学探究与物理规律教学的不足之处从一个案例来看科学探究与物理规律教学的关系情境 一辆自行车，给轮胎充足气后在阳光下暴晒，一段时间之后，自行车的一个轮胎胀裂。问题 自行车轮胎胀裂的原因是什么？假设 自行车的轮胎胀裂是由于轮胎
10、内空气的压力超过了轮胎所能承受的压力所致。造成轮胎内空气压力过大可能是由于充气过多和温度升高解释 可以有三个不同的层次：层次1 （常识解释）搜集证据：1. 给气球吹气过多，气球胀破； 2压扁的乒乓球放在热水中会复原。结论:自行车轮胎胀裂是由于充气过多和太阳照晒是轮胎内气体温度升高而造成的。层次2（定律解释）运用物理规律解释物理现象是科学解释的一种形式。描述现象：轮胎中充油一定量的空气，压强为，轮胎的容积保持不变，在太阳照晒下，使轮胎中空气的温度升高。温度由升至。寻找物理规律：查理定律一定质量的气体，体积保持不变时，也可表示为解释；轮胎中空气的压强与、和有关。当足够大时，导致轮胎破裂。层次3 （
11、专题研究）把这一问题作为一个专题研究则带有技术鉴定特点。查询资料：自行车轮胎的技术标准，包括产品标准和破坏实验数据测量数据：轮胎充气后的压强，轮胎中气体温度变化和计算：解释：如果在轮胎承受压力标准以内，则需进一步检验轮胎的实际状况。发现轮胎有损伤（或老化），则鉴定为轮胎破裂时由于轮胎本身缺陷造成轮胎承受压力降低所致。从案例中看出，层次1是用某一事实来解释另一事实，它们是具有共同属性的事实，隐含着某一物理规律，这种方法通常在低年级中使用。层次2，使用普遍规律来解释个别事实，属于定律解释，这就涉及如何获得物理定律的问题。层次3，具有技术鉴定特点，它以定律解释为核心，并以特定情境中的具体数据为依据，
12、使定律具体化，对问题做出了进一步分析和判断。人们从熟悉的事物中进行提炼、概括是十分困难的，如果按层次2或层次3的方法程序进行查理定律教学，教学设计和实施将变得十分困难，也耗费较多的教学时间。所以如果我们把物理课程内容分为“物理原理”和“物理问题”两部分，就可以对原理和内容分别采用不同的方法进行教学。对于物理规律教学，重要的不是遵循某种方法论程序，而是要符合学生对物理规律的认识和发展过程。因此，物理规律教学中认知发生和发展的阶段可做如下描述：第一阶段，学生顺利完成实验操作，体验各种变量的控制和实验中发生的现象，例如，把空气密封于容器中体现“一定质量的气体”，这是动作性水平（内阶段）；第二个阶段，
13、用示意图说明实验装置，过程和现象，并对实验提供的数据、图线等进行分析处理，概括出变量之间的关系，并推论这个结论具有普遍性，这是关系性水平（间阶段）；第三阶段，进一步分析论证，把物理规律以文字叙述或数学公式的形式表达出来，并与其他规律或理论相联系，例如把查理定律与玻意耳定律、盖. 吕萨克定律相联系，导出气态方程，并以气体分子动理论对其作出解释，这时必然性水平（外阶段）。如果把上述三个阶段作为物理规律教学的要素或程序，可以表述为：创设情境，表述规律和理解规律。表述是探索的结果，理解包含解释和应用。探究物理规律有明显的指向性。问题和结果都指向那个早已存在的物理规律。通过实验探究物理规律是在特定的、典
14、型的、可控的情境中，使用专门仪器完成的，运用规律解决实际问题也限定在典型情境中的简单问题，目的在于促进学生对物理规律的理解。因此，在物理规律教学中，不能机械地套用课程标准中阐述的科学探究要素或程序，而是将它们当作解决上述三个阶段中所遇到的问题的一种方法策略。五、警惕两种倾向（1）教学中简化实验过程和理论分析，总是尽快地把结论变相或直接的告诉学生，而后迅速进入解题教学。例如当前科学教育中流行着一种“顺杆爬”的科学教育模式，即教师根据学生的知识基础和思维水平设计出最简捷、高效的探究路径，而后，学生在教师的启发、诱导下，以“听”“看”“思”为主要活动方式。虽然，在这样的教学中，学生也经历了所谓的科学
15、探究，但它只是科学探究的形似，而没有神似。学生从中体验不到科学的求实规范，这不利于学生科学精神的培养。（2）教学中把丰富多彩的物理教学过程直接归纳为某种方法，让学生在学习中机械的背诵和套用，存在着形式化的倾向。六、结语科学探究作为一种教学理念，我们完全可以在科学探究活动之外将它渗透到物理教学的其他方式中，例如在解答物理习题时引导学生自己进行因果分析、变量分析，自己进行数据处理，归纳结论，这些行为都是和科学探究中制定计划、分析与论证等要素相吻合的。强调探究式教学，但也不能忽视接受式教学；强调探究式教学,但也不要把所有的内容都拿来探究；强调实验探究的作用，但也不能忽视理论探究；探究式学习应面向全体
16、学生，但也要关注学生的个体差异；探究过程中要强调学生之间的合作与交流，但也不能忽视学生的自主学习；一帆风顺的探究固然重要，但让学生在探究中体验挫折，则能更好地使他们理解科学的本质、理解科学精神的意义与价值。参考文献【1】郭玉英主编物理新课程教学案例研究.高等教育出版社20084【2】郭玉英，物理比较教育，广西教育出版社，2006【3】阎金铎、郭玉英主编，中学物理新课程教学概论，北京师范大学，2008【4】阎金铎、郭玉英主编，中学物理教学概论，高等教育出版社，2009【5】廖伯琴.普通高中物理课程标准（实验）.人民教育出版社，2003.4【6】李忠物理学概念教学研究湖南教育出版社200012【7】李尚仁高中物理课程标准教师读本武汉：华中师范大学出版社，2O03【8】石书英,韩景春,刘瑶华.物理实验教学研究.银河出版社,2002.5【9】李远蓉.物理探究式教学设计与案例分析.高等教育出版社.2007.5 【10】章维辉.高中物理合作探究教学策略的研究D .福建师范大学.20087