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《课标》指出:“科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一”。明确地将科学探究列入内容标准,其目的在于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发现获取知识转化,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究精神。如何有效的进行科学探究和达到科学探究的目标要求,我认为要处理好以下四个关系。
一、探究难度与探究能力的关系
探究难度与探究能力的关系就是目标与水平的关系,探究难度的确定应充分考虑学生的实际水平,这样会更有利于目标的实现。初中学生的科学探究能力的发展有一个不断积累的过程,学生必须先经历一些简单的探究活动,随着能力的逐步提高慢慢加大探究的难度,使探究活动的水平循序渐进。
从教材的编写上,人教版初中物理共设计科学探究内容有36个,八年级上册12个,侧重实验过程;八年级下册6个,侧重实验方案设计;九年级18个,侧重探究方法(控制变量法)与图象分析。从内容的编排上体现了由浅入深,要求上体现了由易到难。如:八年级上册的12个探究内容中前8个探究内容只涉及到2~3个探究要素,重点是让学生体验实验过程,只要求学生能按照设计好的实验方案操作,再根据实验中的现象和数据进行简单的分析论证,到探究《固体熔化时温度的变化规律》时才第一次完整地出现了科学探究的七个要素。
在教学实践中,教师要根据探究内容和学生的实际能力适当调整探究难度。如在探究《什么因素决定音调的高低》时,学生对科学探究刚起步,对音调的概念刚建立,你要他们提出“决定音调高低的因素是什么?”这一问题是很困难的,他们更不会设计一个好的实验方案来探究,这一切都应该由教师来完成,学生的任务主要根据教师的设计(这种设计可以是多样化的)与提示去做实验,对实验中的现象进行简单的分析论证,并把自己的发现叙述出来。探究的难度到底如何把握,要根据学生的实际能力来确定,要让学生“跳一跳能摘到桃子”,这样才能让学生保持旺盛的探究欲望。
二、完整探究与突出重点的关系
完整探究与突出重点的关系就是整体与局部的关系。一个完整的科学探究过程包括七个要素(提出问题,猜想与假设,设计实验,进行实验与收集信息,分析论证,评估,交流与合作)。我们在具体探究时不必追求每个要素的完整,应该根据探究能力目标突出重点。如在探究《决定物体动能大小的因素》时可以重点突出设计实验这一要素。设计实验就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。通过猜想与假设之后很容易分析出设计此实验要解决三个问题:1.怎样改变物体的质量?2.怎样改变物体的速度?3.怎样判断物体动能的大小?这时就可以分小组讨论解决以上问题的方法。怎样改变物体的质量?学生会想到不同的钢球;怎样改变物体的速度?学生可能从自己的生活体验中受到启示,改变钢球在斜槽上的高度就可以改变钢球在水平面上的速度;怎样判断物体动能的大小?学生可以从前面的探究活动中受到启发,如在探究《影响电磁铁磁性强弱的因素》中,我们曾用电磁铁吸引大头针的多少来判断磁性的强弱,也可用吸铁块时拉伸弹簧的长度来判断磁性强弱,那么能不能想一种办法来判断物体动能的大小呢?学生讨论后会想出通过钢球推动木块的距离来判断。这些问题解决之后教师可引导学生用控制变量法去具体设计,这样探究的难点也就突破了。
学生在实际探究中往往觉得时间不够,出现中期热火朝天,后期草草收场的局面,一个很重要的原因就是没有突出重点。
三、探究过程与探究结果的关系
“授人以鱼不如授人以渔”,探究过程与探究结果的关系就是“渔”与“鱼”的关系。《课标》指出:“科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方法之一”,“学生在科学探究中,通过与科学工作者进行的科学探究相似的过程,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”。学生的科学探究与科学家的科学探究有区别,科学家探究的是未知领域,重在探究的结果,而学生探究的是已知领域,结果是已知的,更注重的是通过探究过程的体验来实现课程目标。如在探究《影响滑动摩擦的因素》时,很多学生认为物体间相对运动的速度越快滑动摩擦就越大,物体间的接触面积越大滑动摩擦越大?这些都是应该值得肯定的科学猜想,是学生通过自己的经验和理解作出的,很显然它们都不是科学结论,如果他们自己去经过科学探究,他们就会有深刻的体验。在实验数据面前他们会对知识的理解更全面,印象更深刻。同时他们的实事求是的科学态度也得到培养。传统的验证性实验注重的是对结论的验证,注意的是知识点的掌握。科学探究则更注重于过程的体验,通过探究过程,让学生去发现知识,去掌握提出问题、分析问题、解决问题的方法,去培养自己的情感态度与价值观。
四、学生自主与教师指导的关系
在科学探究中学生自主与教师指导之间的关系就是一种发散与收敛的关系,它们确定了探究的节奏的,陕慢。探究内容的难易,探究效果的好坏,对整个教学起着重要的调节作用。以猜想与假设这一步骤为例:猜想不是胡猜乱想,应是科学的假设,猜想应该是利用学生现有的知识经验对问题中的事实寻求可能解释的过程。尽管猜想不一定是最终的科学结论,但对问题的成因分析仍需要有一定的依据。因此学生在交流自己的猜想时应要求他们谈一谈这样猜想的大致理由。对一个探究内容,学生可能有很多猜想,这是一个发散的过程。有一些是我们教师希望学生提出的,而有一些可能会超出教师的想象,教师要善于将这些猜想筛选、归类,给每一个学生一个合理的交待,这就是一个收敛的过程、指导的过程。如在《影响滑动摩擦的因素》时,学生可能提出滑动摩擦可能与物体的质量、重力、压力有关,可能与接触面积,接触面的粗糙程度有关,可能与物体相对运动的速度有关,可能与物体的温度有关,可能与物体的材料有关等。这些猜想都值得肯定,每一个猜想教师必须给学生一个说法,而有些猜想我们不可能在课堂上去探究,教师应作好指导,如将可能与压力有关,可能与物体的温度有关,与物体的材料有关可以放在课外去探究,有一些完全可以告诉学生通过科学实验表明与哪些因素无关。把握好探究的方向和节奏,做到张弛有度、收放自如。