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【摘 要】 物理课程始终应以观察和实验为基础,构建以科学探究为主体的学习过程。“一切为了每一位学生的发展”是《初中物理课程标准》提出的新课程的最高宗旨和核心理念。这一理念的精神实质就是:科学探究能力的培养。科学探究能力既是学习的目标,又是重要的教学方法之一。科学探究的要素主要有:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作。在学生的科学探究中可涉及所有要素,也可以只涉及部分要素。
【关键词】 科学探究 能力 培养
Ability cultivation during physical science inquiry junior high school of junior high school
【Abstract】 Physics curriculum should be based on observation and experiment has always been based on scientific inquiry as the main building of the learning process. "Everything is for each student's development" is the "junior high school physics curriculum standards," the new curriculum proposed by the highest purpose and core beliefs. The spiritual essence of this idea is this: scientific inquiry abilities. Scientific inquiry ability is the goal of learning, but also an important teaching methods. Elements of scientific inquiry are: ask questions, conjecture and assumptions, planning and design experiments, conduct experiments and data collection, analysis and demonstration, evaluation, communication and cooperation. Scientific inquiry in students can be involved in all the elements, you can only involve some of the elements.
【Key words】 Scientific research Ability To cultivate
《初中物理课程标准》明确地提出了新课程的基本理念,这就是:注重全体学生的发展,以提高学生的科学素质为主要目标;物理课程始终应以观察和实验为基础。要让学生人人动手参与实验过程,注重从生活走向物理,从物理走向社会;培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力;实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。构建以科学探究为主体的学习过程。
我认为,这一理念的精神实质就是:科学探究能力的培养。下面就科学探究过程中如何培养学生的能力问题,结合教学谈谈个人的体会和想法,旨在抛砖引玉供大家交流、参考学习。
1 提出问题能力的培养
物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学,培养学生能从日常生活,自然现象或实验观察中发现与物理有关的问题。但在实验探究的教学过程中,我发现学生发现问题、提出问题的能力较差,往往依赖于教师的引言、铺垫;在教师的诱导下,教师说前半句他们接后半句,大多数都是由教师提出问题,学生再进行猜想;这样学生在教师设的“圈套”中探究,违背了新课标科学探究的初衷。造成这种现象的原因有:
1.1 学生对身边的、生活中的现象司空见惯,觉得它本来就那样,从未质疑它为什么会是那样,不对现象的本质进行挖掘。
1.2 学生不敢提问,怕提的问题简单幼稚或错误被教师和同学嘲笑。
1.3 教师急于完成教学任务,怕浪费时间,想留更多时间让学生动手做实验而忽略了让学生质疑这个环节的重要性。这样做,既不能调动学生学习的积极性,也不能激发学生的学习兴趣。以致于使得学生在以后的学习过程中,只是按照教师设计好的思路,完成既定的学习任务,而没有思考其中的原因,甚至个别学生都不太清楚在做什么、为什么要这么做。
在教学中教师要根据学生的具体情况创设问题情景,激发学生提出问题。例如:压力作用效果的教学中,我指导学生利用生活中很普通的器材动手实验:①用两手的食指按住一端削尖一端未削的铅笔的两端。②用一只手的食指和拇指按住图钉的两端。③使吹胀的气球破裂(注意安全)。让学生亲历简单的实验,通过感受、观察,学生自然而然地会思考乃至提出压力的作用与那些因素有关。这样激发了学生兴趣,调动了积极性。又如:在“科学探究:摩擦力”的教学中,我创设的问题情景是全班分两组,每组选两个同学拔河,供他们选择的器材有:底有花纹的球鞋、普通手套、滑石粉、水、洗洁精等。同学们通过比赛实验与激烈的争论,自然产生疑问:摩擦力的大小与那些因素有关。这样使学生从生活走向物理,发现并提出了问题,而且感受到了物理就在我们身边,拉近了学生与物理的距离,减弱了学生的恐惧心理。使他们能够大胆的提问,培养了提问的能力,树立了学习物理的信心。
2 猜想与假设能力的培养
学生学习物理的过程与科学工作者进行科学探究的过程是相似的,科学探究活动是引导学生获取物理知识,培养科学探索创新能力的重要途径。在科学探究活动中,根据已有的知识和生活经验,进行猜想与假设,然后制定计划与设计实验,这本身是科学探究活动的内容和要求。
2.1 鼓励学生积极大胆的猜想。实施新课标的过程中,教师要改变传统的教学模式,创造猜想氛围,鼓励学生大胆猜想;一旦学生提出有意义的合理的猜想,要及时表扬;如果学生提出了错误的猜想,教师也要及时讲评并肯定学生的积极态度,给学生发挥想象、参与课堂教学、提出合理猜想提供一个积极的氛围。例如:“在科学探究:速度变化”的教学中,对于小车沿斜面向下运动时速度如何变化这一问题。大多数学生猜想小车运动越来越快;但还有一部分学生猜快慢不变,这部分学生可能会受到同学嘲笑,教师要及时进行正确的引导;让同学们想想骑自行车下坡,不用力蹬脚踏板也不刹车,车将怎样运动。这样把物理知识和生活经验联系起来,避免漫无边际毫无根据的乱猜。又如:“在科学探究:声音的产生”的教学中,教师可让学生提前预习,准备橡皮筋、直尺、等。在课堂上要学生想办法使这些东西发声,看谁的方法更新奇。让学生通过实验观察,对发声物体的特征进行猜想,让他们逐步明白,声音可能由物体振动产生。
2.2 培养学生表述猜想的依据引导学生正确猜想。在实验探究过程中,如果没有依据,不加引导放手让学生猜想,学生可能不着边际的乱猜,把课堂教学引入困境,因此要培养学生正确的猜想方法在探究过程也非常重要。
2.2.1 寻找生活中与探究内容相似的物理现象。例如:探究“浮力的大小与那些因素有关”的教学中,如果离开生活情景学生很难正确猜测,可引导按下面思路进行:用桶打水时,把空桶要按入水中(桶口朝上)越深越费力,装满水提起来的过程越来越重,并用模拟实验现场演示,培养了学生的想象能力和思维能力和理论联系实际的科学态度。
2.2.2 利用已有的知识进行推理猜测。抓住物理概念、物理规律的本质特征进行猜想,可以提高猜想的有效性。例如:在探究电流的大小与哪些因素有关的教学中,先让学生回忆电流的形成,电流是电荷定向移动形成的,而电阻是导体对电流的阻碍作用,也就是说导体在导电的同时又对电流有阻碍作用。因此,猜想电阻越大电流越小,谁又使电荷发生定向移动呢?是电压。因此,又猜想电压越大电流越大。
2.2.3 利用生活经验猜测。在没有理论依据,物理情景的情况下,鼓励学生利用生活经验进行大胆的猜测。例如:在探究“电流做功与哪些因素有关”的教学中,猜想电功与时间的关系时,就要靠生活经验。同一个用电器用电时间越长越费电,消耗的电能越多电流做功越多。因此。猜想通电时间越长电流做功越多。
3 制定计划与设计实验能力的培养
为了验证猜想,需要通过实验观察收集信息,通过测量获取数据。科学的观察和测量一般就要使用科学的手段和工具,就要设计和实施科学实验。这也是科学探究有别于其它一般探究的一个重要方面。
让学生制定好计划,做好实验准备:包括器材、过程(表格)……在这一过程中,一方面要体现出科学家那样进行科学研究的思想和方法,更重要的是使学生做事目的明确,带着问题去研究。学生把设计的方案提出后,能得到教师和同学的认可,从而张扬了个性,会充满自信心。设计实验是一个创造过程,是探究中很重要的一个环节,直接影响到探究的结果。我的做法是,先放手让学生大胆地去设计,个人之间、小组之间讨论方案的可行性,对确实设计有困难的教师加以积极地引导。例如:在科学探究“平面镜成象特点”的教学中,我给学生的器材有:平面镜、玻璃板、半透光的玻璃板、完全相同的蜡烛两只、完全相同的点燃的蜡烛模型两只、白纸、坐标纸、刻度直尺、三角板、打火机等。每两个同学一组自选器材,让同学说出选择的理由和设计方案,经过讨论评选出最佳方案,允许部分同学按不同的方案来做。这样既能调动学生的积极性,又能发挥学生的主观能动性,培养创造思维能力,加深对“虚象”概念的理解,强化对平面镜成象特点的记忆。
4 进行实验与收集数据能力的培养
进行实验与收集数据是科学探究的关键环节,在这个过程中学生要按设计好的步骤进行,能通过观察收集实验数据(证据)。在指导学生开展探究活动中,应该放手让学生去做,由于每组同学的能力存在个体差异,教师还应及时指导,在探究过程中重视培养他们搜集和处理信息的能力。例如:在长度的测量中,同一物体的长度要进行多次测量,在多个数据中要能判断哪些数据是错误的,不能把数据间的差异都归结于误差。
5 分析与论证、评估、交流与合作
这里就不再赘述了,各位同仁可根据学生的实际情况进行能力的培养。
在编写科学探究报告、设计表格等工作中,要循序渐进地引导学生,尽可能用准确的语言描述自己的探究过程、所得的证据以及自己的观点。教师指导学生把收集到手的这些信息进行分析整合,以形成相对完整的探究报告。这对学生探究式学习的形成,探究式学习能力的培养非常重要,也极为有效。
在实际探究活动中,由于各种原因,探究的各要素不可能面面具到,应根据实际情况有所侧重,有些环节可在课前预习中完成。如:提出问题,猜想与假设。有些环节可在下节课完成。总之,留给学生探究的时间要充分,不要和学生抢时间,更不能包办替代。通过科学探究,使学生掌握科学探究能力,发展学生的想象力和分析概括能力,使学生养成敢于质疑、敢于创新的良好思维习惯。
【关键词】 科学探究 能力 培养
Ability cultivation during physical science inquiry junior high school of junior high school
【Abstract】 Physics curriculum should be based on observation and experiment has always been based on scientific inquiry as the main building of the learning process. "Everything is for each student's development" is the "junior high school physics curriculum standards," the new curriculum proposed by the highest purpose and core beliefs. The spiritual essence of this idea is this: scientific inquiry abilities. Scientific inquiry ability is the goal of learning, but also an important teaching methods. Elements of scientific inquiry are: ask questions, conjecture and assumptions, planning and design experiments, conduct experiments and data collection, analysis and demonstration, evaluation, communication and cooperation. Scientific inquiry in students can be involved in all the elements, you can only involve some of the elements.
【Key words】 Scientific research Ability To cultivate
《初中物理课程标准》明确地提出了新课程的基本理念,这就是:注重全体学生的发展,以提高学生的科学素质为主要目标;物理课程始终应以观察和实验为基础。要让学生人人动手参与实验过程,注重从生活走向物理,从物理走向社会;培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力;实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。构建以科学探究为主体的学习过程。
我认为,这一理念的精神实质就是:科学探究能力的培养。下面就科学探究过程中如何培养学生的能力问题,结合教学谈谈个人的体会和想法,旨在抛砖引玉供大家交流、参考学习。
1 提出问题能力的培养
物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学,培养学生能从日常生活,自然现象或实验观察中发现与物理有关的问题。但在实验探究的教学过程中,我发现学生发现问题、提出问题的能力较差,往往依赖于教师的引言、铺垫;在教师的诱导下,教师说前半句他们接后半句,大多数都是由教师提出问题,学生再进行猜想;这样学生在教师设的“圈套”中探究,违背了新课标科学探究的初衷。造成这种现象的原因有:
1.1 学生对身边的、生活中的现象司空见惯,觉得它本来就那样,从未质疑它为什么会是那样,不对现象的本质进行挖掘。
1.2 学生不敢提问,怕提的问题简单幼稚或错误被教师和同学嘲笑。
1.3 教师急于完成教学任务,怕浪费时间,想留更多时间让学生动手做实验而忽略了让学生质疑这个环节的重要性。这样做,既不能调动学生学习的积极性,也不能激发学生的学习兴趣。以致于使得学生在以后的学习过程中,只是按照教师设计好的思路,完成既定的学习任务,而没有思考其中的原因,甚至个别学生都不太清楚在做什么、为什么要这么做。
在教学中教师要根据学生的具体情况创设问题情景,激发学生提出问题。例如:压力作用效果的教学中,我指导学生利用生活中很普通的器材动手实验:①用两手的食指按住一端削尖一端未削的铅笔的两端。②用一只手的食指和拇指按住图钉的两端。③使吹胀的气球破裂(注意安全)。让学生亲历简单的实验,通过感受、观察,学生自然而然地会思考乃至提出压力的作用与那些因素有关。这样激发了学生兴趣,调动了积极性。又如:在“科学探究:摩擦力”的教学中,我创设的问题情景是全班分两组,每组选两个同学拔河,供他们选择的器材有:底有花纹的球鞋、普通手套、滑石粉、水、洗洁精等。同学们通过比赛实验与激烈的争论,自然产生疑问:摩擦力的大小与那些因素有关。这样使学生从生活走向物理,发现并提出了问题,而且感受到了物理就在我们身边,拉近了学生与物理的距离,减弱了学生的恐惧心理。使他们能够大胆的提问,培养了提问的能力,树立了学习物理的信心。
2 猜想与假设能力的培养
学生学习物理的过程与科学工作者进行科学探究的过程是相似的,科学探究活动是引导学生获取物理知识,培养科学探索创新能力的重要途径。在科学探究活动中,根据已有的知识和生活经验,进行猜想与假设,然后制定计划与设计实验,这本身是科学探究活动的内容和要求。
2.1 鼓励学生积极大胆的猜想。实施新课标的过程中,教师要改变传统的教学模式,创造猜想氛围,鼓励学生大胆猜想;一旦学生提出有意义的合理的猜想,要及时表扬;如果学生提出了错误的猜想,教师也要及时讲评并肯定学生的积极态度,给学生发挥想象、参与课堂教学、提出合理猜想提供一个积极的氛围。例如:“在科学探究:速度变化”的教学中,对于小车沿斜面向下运动时速度如何变化这一问题。大多数学生猜想小车运动越来越快;但还有一部分学生猜快慢不变,这部分学生可能会受到同学嘲笑,教师要及时进行正确的引导;让同学们想想骑自行车下坡,不用力蹬脚踏板也不刹车,车将怎样运动。这样把物理知识和生活经验联系起来,避免漫无边际毫无根据的乱猜。又如:“在科学探究:声音的产生”的教学中,教师可让学生提前预习,准备橡皮筋、直尺、等。在课堂上要学生想办法使这些东西发声,看谁的方法更新奇。让学生通过实验观察,对发声物体的特征进行猜想,让他们逐步明白,声音可能由物体振动产生。
2.2 培养学生表述猜想的依据引导学生正确猜想。在实验探究过程中,如果没有依据,不加引导放手让学生猜想,学生可能不着边际的乱猜,把课堂教学引入困境,因此要培养学生正确的猜想方法在探究过程也非常重要。
2.2.1 寻找生活中与探究内容相似的物理现象。例如:探究“浮力的大小与那些因素有关”的教学中,如果离开生活情景学生很难正确猜测,可引导按下面思路进行:用桶打水时,把空桶要按入水中(桶口朝上)越深越费力,装满水提起来的过程越来越重,并用模拟实验现场演示,培养了学生的想象能力和思维能力和理论联系实际的科学态度。
2.2.2 利用已有的知识进行推理猜测。抓住物理概念、物理规律的本质特征进行猜想,可以提高猜想的有效性。例如:在探究电流的大小与哪些因素有关的教学中,先让学生回忆电流的形成,电流是电荷定向移动形成的,而电阻是导体对电流的阻碍作用,也就是说导体在导电的同时又对电流有阻碍作用。因此,猜想电阻越大电流越小,谁又使电荷发生定向移动呢?是电压。因此,又猜想电压越大电流越大。
2.2.3 利用生活经验猜测。在没有理论依据,物理情景的情况下,鼓励学生利用生活经验进行大胆的猜测。例如:在探究“电流做功与哪些因素有关”的教学中,猜想电功与时间的关系时,就要靠生活经验。同一个用电器用电时间越长越费电,消耗的电能越多电流做功越多。因此。猜想通电时间越长电流做功越多。
3 制定计划与设计实验能力的培养
为了验证猜想,需要通过实验观察收集信息,通过测量获取数据。科学的观察和测量一般就要使用科学的手段和工具,就要设计和实施科学实验。这也是科学探究有别于其它一般探究的一个重要方面。
让学生制定好计划,做好实验准备:包括器材、过程(表格)……在这一过程中,一方面要体现出科学家那样进行科学研究的思想和方法,更重要的是使学生做事目的明确,带着问题去研究。学生把设计的方案提出后,能得到教师和同学的认可,从而张扬了个性,会充满自信心。设计实验是一个创造过程,是探究中很重要的一个环节,直接影响到探究的结果。我的做法是,先放手让学生大胆地去设计,个人之间、小组之间讨论方案的可行性,对确实设计有困难的教师加以积极地引导。例如:在科学探究“平面镜成象特点”的教学中,我给学生的器材有:平面镜、玻璃板、半透光的玻璃板、完全相同的蜡烛两只、完全相同的点燃的蜡烛模型两只、白纸、坐标纸、刻度直尺、三角板、打火机等。每两个同学一组自选器材,让同学说出选择的理由和设计方案,经过讨论评选出最佳方案,允许部分同学按不同的方案来做。这样既能调动学生的积极性,又能发挥学生的主观能动性,培养创造思维能力,加深对“虚象”概念的理解,强化对平面镜成象特点的记忆。
4 进行实验与收集数据能力的培养
进行实验与收集数据是科学探究的关键环节,在这个过程中学生要按设计好的步骤进行,能通过观察收集实验数据(证据)。在指导学生开展探究活动中,应该放手让学生去做,由于每组同学的能力存在个体差异,教师还应及时指导,在探究过程中重视培养他们搜集和处理信息的能力。例如:在长度的测量中,同一物体的长度要进行多次测量,在多个数据中要能判断哪些数据是错误的,不能把数据间的差异都归结于误差。
5 分析与论证、评估、交流与合作
这里就不再赘述了,各位同仁可根据学生的实际情况进行能力的培养。
在编写科学探究报告、设计表格等工作中,要循序渐进地引导学生,尽可能用准确的语言描述自己的探究过程、所得的证据以及自己的观点。教师指导学生把收集到手的这些信息进行分析整合,以形成相对完整的探究报告。这对学生探究式学习的形成,探究式学习能力的培养非常重要,也极为有效。
在实际探究活动中,由于各种原因,探究的各要素不可能面面具到,应根据实际情况有所侧重,有些环节可在课前预习中完成。如:提出问题,猜想与假设。有些环节可在下节课完成。总之,留给学生探究的时间要充分,不要和学生抢时间,更不能包办替代。通过科学探究,使学生掌握科学探究能力,发展学生的想象力和分析概括能力,使学生养成敢于质疑、敢于创新的良好思维习惯。