科学探究活动的评价与研究

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  摘 要:科学探究的教学是当今物理教学改革的一个新方向,科学探究是课程改革一个重要而具体的目标,如何加强对初中学生进行科学探究能力的培养,正确处理科学探究的七要素,避免科学探究活动中的错误做法,是物理教师在科学探究活动中应明确和注意的问题。科学探究贯穿于新课程始终,教师能否有效组织学生实施正确的科学探究,对学生的学习至关重要。
  关键词:初中物理;科学探究;评价与研究
  
  什么是科学探究呢?在《物理课程标准》中,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。将科学探究列入内容标准,旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。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、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。
  在当今教育改革的形势下,探究式教学是当今物理教学改革的一个新方向,科学探究贯穿于新课程始终。教师能否有效组织学生实施正确的科学探究,对学生的学习至关重要。结合对新课程教学理念的思考和这几年的教学实践,笔者也说说科学探究活动中的评价与研究。
  
  一、科学探究的定位
  
  科学探究是课程改革一个重要而具体的目标,开展科学探究,是为了“改革课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象,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”。这一目标旨在要求改变学生的学习方式,就是要改变至今仍普遍存在的学生被动接受、大运动量反复练习的学习方式,倡导学生主动参与的探究式学习。在各种国家课程标准中,科学探究不仅被作为重要的理念强调,作为教学建议提出,而且被列入课程目标和内容标准之中。可以说,这是国家的指令性要求。物理、化学、生物等新教材中由易到难、循序渐进地设计有大量的、丰富多彩的、类型各异的探究栏目与活动,说明了观察、调查、收集和分析资料等探究的一般过程和方法。全日制义务教育《物理课程标准(实验稿)》中把科学探究和科学内容作为课程的内容标准,明确规定:“科学学习要以探究为核心,探究是科学学习的方式,亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。“突出科学探究”已成为我国物理课程改革的基本理念之一,是物理教学的重要组成部分。
  
  二、科学探究能力的培养
  
  科学探究能力的培养,已成为新课程目标的重要要求。所谓科学探究,就是针对观察到的自然界的物理现象,进行科学实验和求证。将科学探究能力的培养作为初中物理教学的重要的目标。要着重培养学生科学探究能力和兴趣,以能力和兴趣带动学生的创新意识,科学探究精神和创新能力,大而言之是国家的竞争力,小而言之,也是个人社会的竞争力,采用“多维开放式”的教学方法,在教物理理论基础的同时,倡导学生大胆质疑,大胆试验、思考、总结,养成探究真理的心理惯性,对创新精神的培养至关重要。
  科学探究能力的培养是一个长期的循序渐进的过程,应“由扶到放,逐步进行”。开始时,由于学生缺乏知识经验,需要在教师指导下,充分利用物理的研究方法,如控制变量法、转换法、等效法、理想实验法、模型法、比较法、类比法等,教师与学生合作共同完成探究活动。然后,根据具体情况逐步放手,多一些建议,少一些规定;多一些操作,少一些提示;多一些交流,少一些讲解。在探究内容高于生活经验和知识基础时,教师应适时给予引导。例如,沪科版八年级P38“探究真空不能传声”的实验给了我们启示:在我们无法创造真空环境的条件下,是怎样通过实验推出真空不能传声的?实验探究时,当密闭容器中的空气越来越少,传出声音也越来越小,进而教师引导学生,若密闭容器中没有了空气,会怎样呢?那么学生自然会推出:听不到声音传出,从而得到结论“真空中不能传声”。
  
  三、正确处理好科学探究中各个要素
  
  1、提出问题
   爱因斯坦指出“提出一个问题有时比解决一个问题还重要”。 因此,教师从学生的好奇、好问、求知欲望等特点出发,积极培养学生勤于思考问题,敢于提出问题,善于提出问题,这是培养学生创造性思维的前提。在教学过程中创设情境让学生提出问题,特别是涉及事物本质的物理问题更是科学探究的先决条件,让学生在问题情境中产生疑问,发现问题,提出问题。创设物理问题情境是探究式课堂教学的良好开端。在引导学生提出的问题时,问题应该有一定的层次性,让不同层次的学生都能享受提出问题的乐趣。
  2、猜想与假设
   牛顿说过“没有大胆的猜测,就不能作出伟大的发现”。科学猜想是科学性和假定性的辩证统一,是根据已知的相关原理和事实,对未知的自然现象及其规律性所做的一种假定性说明。刚开始进行科学探究课时可以允许学生“胡思乱想”、“胡说八道”,但在经过一定时间的训练以后,要引导学生尽可能地提出猜想的依据,“自圆其说”,有利于培养学生严谨的工作作风,树立科学态度,在物理学史上,很多伟人的发明都源于猜想。学生不敢猜想时,就需要教师的鼓励和引导,不管他们的猜测是否准确合理,教师都要持肯定的态度,并对学生提出的问题给予积极恰当的评价,难于证实或不能证实的,要予以说明;对可以证实或证伪的,在不符合教师预设的情况下,可以布置学生课余完成;对于明显的错误猜想,不仅不要给学生难堪,而且要予以适当的鼓励,给与更多的关注。经常这样训练,敢于猜想的学生就会越来越多。
  3、制定计划与设计实验
   设计合理的实验方案,是科学探究能否顺利实施的关键环节。实验方案的设计包括实验器材的确定、实验步骤以及对实验结果的预测。在课堂教学中还应对所设计的诸多方案的优劣进行讨论直至最后确定要进行实验的方案。对实验方案的评价可从以下几个方面着手:①科学性②可行性③可靠性④准确性。
  4、进行实验与收集证据
   进行实验前应明确实验的目的,物理实验是人们有预定目的的一种科学探究活动,学生应设计好收集数据的表格,特别是要对实验可能产生的结果有预设性。在进行实验的过程中,在课时十分紧张的情况下,如对于多因素变量中,使用控制变量法时,没有必要让每一个学生都经历每一个变量的探究,可以只考虑其中的一个或两个,让学生进行分组实验。在实验中,学生可能会遇到技术和技能上的问题,在收集数据时也可能出现不规范的地方,特别是在处理数据时,有时会出现拼凑数据的情况,教师要特别注意。在实验数据有问题的地方,往往是科学上有重大发现的时机,应该让学生懂得实验数据有问题不要紧,重要的是查明原因,以实事求是的态度对待和处理可能出现的任何问题。
  5、分析与论证,得出结论
   物理实验的结果不外乎产生物理现象或测得相关实验数据。数据处理时,根据取得的原始数据启发学生讨论,得出结论,引导学生思考:数据之间有什么关系?测量结果说明了什么?能得出什么结论?要和学生一起总结实验的结论,鼓励学生敢于提出不同的见解,勇于改正自己错误。
  6、评估交流,总结反思
   评估、交流与合作应该贯穿于整个探究过程中,不只是在最后再作评估。如对于学生的计划与实验方案的设计,如果不做评估、交流,有时可能就可能无法进行实验。评估是对探究的反思和评价的过程,是一个科学探究的完善。《新课标》对学生的评估要求是:有评估探究过程和探究结果的意识;是否有从评估中吸取经验教训,对探究方案进行改进的意识。评估可以从以下方面进行:对实验设计的合理性进行评估,实验操作是否得当,在探究过程中,按要求应保持不变的量是否在操作中真正做到保持不变,如在研究电流和电阻关系的实验中,是否保持了电阻两端的电压不变,实验记录数据是否合乎常理,当个别数据出现差异时是否对测量的可靠性产生怀疑;要有评估探究结果是否可靠合理的意识,当实验数据与理论有差异时,有否评估误差原因的意识。
  
  四、科学探究活动中的错误做法
  
  1、探究活动中面面俱到,主次颠倒,过于形式化
   从表面上看有些教师的教学探究活动的几个环节一个不少,形式很完美,但是一切活动都是教师事先设计好,牵着学生的手去完成。例如在提出猜想这个环节时,让学生又是讨论又是思考,各自提出自己的猜想,课堂甚是热热闹闹。但对学生提出的猜想教师处理过于简单,若与书本上或老师事先准备的一致的就加以肯定,不一致的就不予理睬或简单的几句打发掉,然后老师将事先准备好的需要探究的内容列出来,让学生按照教师事先准备的东西去探究。这样做遏制了学生探究与猜想的热情,学生会认为:不管我怎么开动脑筋,苦思冥想,最后还是按你的来做,我们想了也没意义,我们只是一个配合教师的配角而已,学生有一种被愚弄的感觉。长期下去学生也会把猜想当成一种形式,不再主动参与猜想与探究,这样不利于学生思维能力的培养,更不利于学生发现问题、提出问题。相反教师若以一个探究者的身份与学生合作,精心设计探究活动气氛,会极大地提高课堂的民主气氛。在小组合作探究活动中,让学生能够轮流主持,使每个人都有机会为探究负贵,可以充分激发学生的主体意识,会更加积极、更加专注地参与到探究活动中去。
  2、教师缺乏指导,学生过于自由
   在探究活动过程中应让学生为主体,教师起主导作用。科学探究并不是放开手让学生无目的地去随意摆弄,科学发现可能始于某一个偶然的现象,但漫无目的、不加思索是很难有新的发现的。有的教师为了突现学生的主体作用,提出猜想后,提供给学生器材,没有适当的引导与点拨,完全让学生去自行完成。对有些简单的探究活动可以完全放手,但对于有些探究活动这样做效果却很差。例如:在探究平面镜成像特点时问题一提出后给学生提供了器材,然后让学生自行探究。许多学生因为不知道两个棋子各自的作用,不知道先固定玻璃前的一个棋子的位置作为物,然后移动玻瑞后的棋子,使其与像的位置完全重合,而是在那儿前面的棋子动动,后面的移移,甚至还将玻璃板的位置动来动去。还有的学生根本不知道如何去观察像,因此摸索了半天也没确定出像的位置,其它的活动就难以进行下去了。本来一个比较容易的探究活动,只是因为少了适当的点拨而变得复杂,浪费了大量的时间,大大的降低了探究的效率。
  3、过分强调多媒体,用课件展示来代替实验探究
   有些老师为了保证物理实验有较高的成功率,避免实验过程中由于误差或其它原因而产生许多麻烦事或是为了节省实验的时间,便于对课堂时间的控制,索性就用课件代替实验,这样做尽管方便了教师,也节约了时间,但这样做把实验探究变成了花架子、纸上谈兵,不仅达不到实验与探究目的,也违背了实验与探究的初衷,更谈不上锻炼与培养学生的动手能力及在实验中发现问题。
  4、对探究活动教学评价不到位,没创意
   教师对探究活动完成的情况进行评估,为制订下一个目标做准备,这是必不可少的环节。而一般情况下老师只注重掌握了知识的重点、难点,形成了相应的技能技巧的评价,缺少对学生探究过程的实作评价。实作评价不仅仅应该看到学生在探究活动中的熟练程度、准确程度,更应该重视实验中解决问题的能力。学生掌握了什么,超越了什么?谁有新的发现?由教师和学生共同对这个探究活动作出评价,而不是由老师作一个好、坏,成功和失败的简单评价,这样做有利于培养学生的再创新能力。
  在物理教学中,科学探究的教学,是新课改物理课堂教学中的亮点之一。若在教学实践中尽量明确科学探究的以上问题。充分发挥教师的主导作用,使探究时间分配更切合教学实际的需要,把握好探究活动的节奏,教师在设计探究教学时,对具体的探究过程心中有数,能够比较精确地预估每一个步骤,对需要引导的地方,适时适当引导,使整个探究活动的节奏快慢、转换自然,使学生学会发现问题,解决问题,在解决问题的过程中提高学习的兴趣,提高分析和解决问题的能力,培养创新精神和实践能力,最终达成学生科学探究能力的提升。
  学无止境,教无定法,科学探究的教学本身也是一个值得思考、探索的课题,也需要不断地完善和充实。但我们应铭记:科学探究的教学是以学生为对象,以促进学生发展为目标的教学方式,应让学生真正成为探究学习的参与者和实践者。
  
  参考文献:
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