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新课程把科学探究放在重要位置既有重要的现实意义,又有深远的历史意义,符合社会发展对人才的需求。高中物理探究过程基本包括以下环节:发现问题--大胆猜想--实验设计--实验探究--得出结论,我就从这几个方面分析。
一、发现问题
发现问题;提出问题作为科学研究的起点,并不是随便问一个为什么就行的,所提的问题必须是科学问题。科学问题在一定的知识背景下提出的一些需要解决而又未解决的矛盾。高中学生应该做到:“能发现与物理学有关问题;从物理学的角度较明确地表述这些问题;认识发现问题和提出问题的意义。”
这些目标要求给我们在该环节上进行深入探讨提供了广阔的空间。然而,目前我们课堂上开展的科学探究活动每一个问题都是事先由教材安排好的,似乎并不需要学生在这一环节上花费什么精力。如何才能有效地培养起学生提出问题的意识和能力？以及如何才能在超水平的科学研究和社会实践中提出真正有价值的各种（科学）问题？在物理学的发展史中,先辈物理学家们为我们提供了大量极有价值的经验。伽伐尼是一位意大利解剖教授。1780年9月的一天,他和学生一起做解剖实验,当一个学生用手术刀轻轻触动青蛙的小腿神经时,这只青蛙立即抽搐了起来。当时别一个学生正好在附近使用摩擦起电机。他观察到青蛙抽搐时正好是起电机发出火花的那一瞬间。于是,伽伐尼敏锐地感到,这正是研究“动物电”的好途径。他于是就此现象提出了一些问题。
二、大胆猜想
新课程标准与原教学大纲相比,显著的不同就是重视科学探究的教育作用强调过程和方法的学习,在新的课程标准中,对科学探究能力中猜想与假设环节有这样的基本要求:尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想,对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设,认识“猜想与假设”在科学探究中的重要性。
例如在讲解“迷你实验室-----观察玻璃瓶（截面为椭圆形）的微小形迹”进,我用手先沿横截面的短轴方向紧压瓶子,管中水柱明显上升,再沿横截面的长轴方向紧压瓶子,管中水柱明显下降。我问为什么挤压瓶子的不同部位,水柱会上升或下降。大部分学生根据已有的经验猜想说,手握瓶子时使水受热膨胀。我首先肯定学生敢于猜想,然后把问题交给学生,应如何解决这个问题呢？经过学生们的探究发现:如果是水受热膨胀。横截面的短轴和长轴方向压瓶子,结果应该一样,而实验中发现两次压瓶子,结果不一样,可见不是热膨胀。那到底是什么原因促使管中水柱上升或下降呢？有同学进一步猜想可能下班瓶很软,我点点头油 时用钢笔敲了敲玻璃瓶,表明玻璃比较坚硬。在我的鼓励下又有同学猜想可能跟玻璃瓶的开关有关,我表扬他观察很认真。学生们仔细观察发现玻璃瓶是椭圆开的,根据几何性质可知,用手指沿横截面的短轴方向紧压瓶子,横截面变小,而水体积一定所以水柱明显上升;沿横截面变大,而水体积一定,所以水柱明显下降通过探究本实验,学生最终明白了物体受力,就一定会发生形变,只不过有些形变很微小,肉眼看不见。
只有从细微之处有意识地养成学生积极思维、积极猜想的习惯,才能逐步使他们形成良好的物理学习方法。
三、实验设计
实验方案的设计具有较强的综合性、创造性和灵活性,教师恰如其分的引导是保证探究有序并有效开展的关键。
引导学生已有的结构出发,建立简洁的物理情景,控制实验条件,画出实验装置草图,在此基础上提出总体的实验思路以突出学生主体作用。在此基础上制定实验方案,引导学生周密思考不断发现问题解决问题逐步完善实验方案,体会整个探究过程的严谨和合理性。
此方案综合运用了学生所学物理知识与实验技能,在问题的设计时,从高悬念向低悬念逐渐过渡,层层递进,逐渐找到接近“发展区”的结合点,最大限度地调动学生的思维和学习自觉性,使学生能够生动活泼、主动地发展,达到了预期的教学效果。
四、实验探究
探究活动常常以小组为单位进行,探究活动中同学之间要互相配合,因此,在进行探究活动之前要进行合理的分工。
探究过程中,要能够科学地收集实验数据。数据的采集、记录,可采用纸质书写、计算机输入或照相、摄像等方式。探究过程中,除了理解探究方案,掌握探究步骤,培养正确使用实验仪器的基本技能之外,更重要的是要有实事求是的科学态度。
五、结论
探究过程中,要能够在实验数据的基础上进行分析和论证,得出相应的结论。
高中学生在分析、处理实验数据的思路和方法方面相比初中生有了很大的提高。对测量数据的处理可以采用服从分配定量计算的方式,可以是字母运算的方式 ,可以是列表 或图象的方式 ;可以用手工,也可以用计算机进行处理。这为发展学生的逻辑思维和逻辑推理能力提供了一个很好的途径。在分析处理数据进,对事实与假设之间出现的差异要能够做出合理的判断,能够发现新的问题。
探究过程中的交流与展示是探究能力的重要体现,是一项探究任务的重要阶段,这个阶段是收获、分享、提高的时节。通过交流与展示,同学之间互相学习、互相欣赏、互相启发、互相质疑。对探究过程中的问题和不足之处做出改进,对探究的结论须知必要的修正等等。为做好展示交流活动,要形成恰当的探究报告。
一、发现问题
发现问题;提出问题作为科学研究的起点,并不是随便问一个为什么就行的,所提的问题必须是科学问题。科学问题在一定的知识背景下提出的一些需要解决而又未解决的矛盾。高中学生应该做到:“能发现与物理学有关问题;从物理学的角度较明确地表述这些问题;认识发现问题和提出问题的意义。”
这些目标要求给我们在该环节上进行深入探讨提供了广阔的空间。然而,目前我们课堂上开展的科学探究活动每一个问题都是事先由教材安排好的,似乎并不需要学生在这一环节上花费什么精力。如何才能有效地培养起学生提出问题的意识和能力？以及如何才能在超水平的科学研究和社会实践中提出真正有价值的各种（科学）问题？在物理学的发展史中,先辈物理学家们为我们提供了大量极有价值的经验。伽伐尼是一位意大利解剖教授。1780年9月的一天,他和学生一起做解剖实验,当一个学生用手术刀轻轻触动青蛙的小腿神经时,这只青蛙立即抽搐了起来。当时别一个学生正好在附近使用摩擦起电机。他观察到青蛙抽搐时正好是起电机发出火花的那一瞬间。于是,伽伐尼敏锐地感到,这正是研究“动物电”的好途径。他于是就此现象提出了一些问题。
二、大胆猜想
新课程标准与原教学大纲相比,显著的不同就是重视科学探究的教育作用强调过程和方法的学习,在新的课程标准中,对科学探究能力中猜想与假设环节有这样的基本要求:尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想,对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设,认识“猜想与假设”在科学探究中的重要性。
例如在讲解“迷你实验室-----观察玻璃瓶（截面为椭圆形）的微小形迹”进,我用手先沿横截面的短轴方向紧压瓶子,管中水柱明显上升,再沿横截面的长轴方向紧压瓶子,管中水柱明显下降。我问为什么挤压瓶子的不同部位,水柱会上升或下降。大部分学生根据已有的经验猜想说,手握瓶子时使水受热膨胀。我首先肯定学生敢于猜想,然后把问题交给学生,应如何解决这个问题呢？经过学生们的探究发现:如果是水受热膨胀。横截面的短轴和长轴方向压瓶子,结果应该一样,而实验中发现两次压瓶子,结果不一样,可见不是热膨胀。那到底是什么原因促使管中水柱上升或下降呢？有同学进一步猜想可能下班瓶很软,我点点头油 时用钢笔敲了敲玻璃瓶,表明玻璃比较坚硬。在我的鼓励下又有同学猜想可能跟玻璃瓶的开关有关,我表扬他观察很认真。学生们仔细观察发现玻璃瓶是椭圆开的,根据几何性质可知,用手指沿横截面的短轴方向紧压瓶子,横截面变小,而水体积一定所以水柱明显上升;沿横截面变大,而水体积一定,所以水柱明显下降通过探究本实验,学生最终明白了物体受力,就一定会发生形变,只不过有些形变很微小,肉眼看不见。
只有从细微之处有意识地养成学生积极思维、积极猜想的习惯,才能逐步使他们形成良好的物理学习方法。
三、实验设计
实验方案的设计具有较强的综合性、创造性和灵活性,教师恰如其分的引导是保证探究有序并有效开展的关键。
引导学生已有的结构出发,建立简洁的物理情景,控制实验条件,画出实验装置草图,在此基础上提出总体的实验思路以突出学生主体作用。在此基础上制定实验方案,引导学生周密思考不断发现问题解决问题逐步完善实验方案,体会整个探究过程的严谨和合理性。
此方案综合运用了学生所学物理知识与实验技能,在问题的设计时,从高悬念向低悬念逐渐过渡,层层递进,逐渐找到接近“发展区”的结合点,最大限度地调动学生的思维和学习自觉性,使学生能够生动活泼、主动地发展,达到了预期的教学效果。
四、实验探究
探究活动常常以小组为单位进行,探究活动中同学之间要互相配合,因此,在进行探究活动之前要进行合理的分工。
探究过程中,要能够科学地收集实验数据。数据的采集、记录,可采用纸质书写、计算机输入或照相、摄像等方式。探究过程中,除了理解探究方案,掌握探究步骤,培养正确使用实验仪器的基本技能之外,更重要的是要有实事求是的科学态度。
五、结论
探究过程中,要能够在实验数据的基础上进行分析和论证,得出相应的结论。
高中学生在分析、处理实验数据的思路和方法方面相比初中生有了很大的提高。对测量数据的处理可以采用服从分配定量计算的方式,可以是字母运算的方式 ,可以是列表 或图象的方式 ;可以用手工,也可以用计算机进行处理。这为发展学生的逻辑思维和逻辑推理能力提供了一个很好的途径。在分析处理数据进,对事实与假设之间出现的差异要能够做出合理的判断,能够发现新的问题。
探究过程中的交流与展示是探究能力的重要体现,是一项探究任务的重要阶段,这个阶段是收获、分享、提高的时节。通过交流与展示,同学之间互相学习、互相欣赏、互相启发、互相质疑。对探究过程中的问题和不足之处做出改进,对探究的结论须知必要的修正等等。为做好展示交流活动,要形成恰当的探究报告。