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1《物理课程标准》中科学探究的能力目标分析与评价策略研究南京航空航天大学附属中学丁玉祥210001【摘要】科学探究活动是科学和科学学习的核心。科学探究能力目标的分析与建构不仅有利于对科学内容的理解和掌握,还有利于《课程标准》中有关“科学探究”课程目标的实现,同时对于学生科学探究的培养有重要的现实意义。科学的科学探究评价体系的建立更能有效促进学生科学探究能力的发展,促进物理新课程改革的深入。关键词:科学探究活动目标评价一、科学探究活动“科学探究”是科学和科学学习的核心。正如《物理课程标准》中在“课程性质”部分所述:“……通过科学探究,使学生经历基本的科学探究过程,学习科学探究的基本方法,发展初步的科学探究能力,形成尊重事实、探索真理的科学态度……”,所以,强调科学探究就意味着不再把教学的重点放在教师传授知识、讲解科学题目这样传统做法上,而是提倡学生主体性,以学习者为中心,鼓励学生积极参与学习过程,经历科学知识与科学过程和方法的相互作用,提倡学生亲身“做科学”,也就是亲自进行“科学探究”。学生通过科学探究活动来掌握科学知识,受到科学过程和科学方法的训练,在二者的相互作用中理解科学,从而形成和提高自身的科学素养。1、科学探究探究(Inquiry)就其本义,是探讨和研究。探讨就是探求学问,探求真理和探求本源;研究就是研讨问题,追根求源和多方寻求答案,解决疑问。何谓“科学探究”?就是在教师的指导和启发诱导下,以学生独立自主学习和合作讨论为前提,以现行的物理教材为基本探究内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会,让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动,将自己所学知识应用于解决实际问题的一种科学的教与学组织形式。科学探究活动以学生的智力发展为本,培养自学能力,力图通过自主探究引导学生学会学习和掌握科学方法。教师在科学探究活动中的角色为导师地位,其主要职责是调动学生探究的积极性和主动性,促使学生独立的发现问题,提出假设,自主分析问题,主动解决问题,从而获取知识、发展能力,同时,教师还应为学生的科学探究活动设置富于启发的问题情境,形成探究氛围,促进探究活动的进一步开展;学生作为探究活动的主体,主要是根据教师提供的学习条件,明确探究的目标,思考探究的问题,掌握探究的方法与策略,理清探究的思路,交流探究的内容,总结探究的结论,并进行适当的交流与评估。因此,科学探究是一个师生是互为主体、合作互动的学习共同体。2、科学探究的特点科学探究是让学生主动参与获得知识的过程,培养学生研究自然所必需的探究能力,形成认识自然的基础-----科学概念,培养探究未知世界的积极探究和情感体验。爱因斯坦说过:“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前,读者体会不到探索和发现的喜悦,感觉不到思想形成的生动过程,也很难达到清楚地理解全部情况。”这段话深刻切中目前基础科学教育的要害,为了改变这种只重科学静态结果而忽视科学动态建构和发展的状况,《美国国家科学教育标准》中,就是把探究放在十分突出的位置,强调学生对科学的探究,在探究中学习探究,理解探究,在探究中学习科学,并进而在探究中体验科学的奇妙和伟大。因此,科学探究具有以下四个特点:激励学生自主确定自然、社会或学习生活中的问题,通过探究自然的过程,获得科学知识;注重学生探究能力的培养,强化科学思维的训练;帮助学生形成认识自然的基础------科学概念;培养学生探究未知世界的积极态度。二、科学探究的能力目标分析(一)提出问题。要紧密结合本内容标准对知识和技能的要求,从学生学习物理和生活实践中,选取他们感兴趣的问题进行探究,对初中学生来说,探究的问题主要应从学生在课堂、实验室、家庭和日常生活中感兴趣的现象中选取。要让每个学生都能搞清楚探究什么问题?让学生去研究、调查、探索。要培养学生从日常生活和自然现象中找出研究课题的能力。能够明确探究的问题,能通过科学探究对研究的课题进行描述,能应用科学的思想和方法,已有的物理知识来确定研究课题。生活、社会和科学技术中的问题往往是很复杂的,限于学生的年龄特点和科学知识的局限,不是所有的问题都可以让学生通过探究来解决的,教师应根据学生提出的探究课题,结合学生的实际进行筛选和梳理,选择哪些有对学生的发展有意义的,而学生又有能力进行探究的课题。能力要求解析:1.能从日常生活、自然现象或实验现象的观察中发现与物理学有关的问题。从日常生活、自然现象、实验观察发现问题的,反映的不仅是学生在发现问题时所处的环境状态不同,而且其心理状态也不同:发现需要敏锐的洞察力;发现需要进行深入的观察;从平常中发现问题,实质上2是一种批判性思维的体现。以上发现问题的各种方式都是形成和发展学生发现问题的能力所必须的。“发现与物理学有关的问题”,包括发现的相关物理现象之间的联系、发现某物理现象区别于其它物理现象的特点、发现在其它场合下和以往事件中没有出现过的物理现象等等。应该说明的是,学生此时发现的是某种现象,仅是一种问题意识,还没有形成具体的、能清晰、明确地用语言或文字表述的问题。2.能书面或口头表述这些问题。本要求指的是学生把自己的发现,通过思考,演变为一个具体、明确的物理问题,这是发现问题、提出问题的另一个环节。实施这一环节最简单的办法就是把观察到的现象采用“问题化”的方式进行陈述。学生提出问题的能力的发展应该是逐步的,在学生获得新的发现之后,首先应该使学生能够把自己的发现用问题的方式表述出来,在这个基础上,教师可以根据学生的认知情况适当地加以指导,帮助学生形成一个与物理学有关的科学问题,并用口头或书面表述出来。学生经过一定案例的积累,并随着他们物理知识的丰富,逐步地提高自己提出探究问题的能力。3.认识发现问题和提出问题对科学探究的意义。发现问题和提出问题对科学探究具有重要意义。如果没有发现问题、不能提出问题,科学探究便无从谈起,因此,发现问题和提出问题是进行科学探究的前提。同时,科学探究过程是围绕着所探究的问题展开的,正是由于有了明确、具体的探究问题,才能使探究过程具有明确的方向,使探究能沿着合理的假设一步一步走下去,可以说,问题是各个探究环节的核心。另外,发现问题和提出问题的过程是极具创造性的过程,要想从平常的、已经习惯的事件中发现不平常的因素,这是很不容易的事,它比在现成的问题下寻求解决问题的方法更需要创造性思维,科学探究的最终目标之一就是发展学生的创造力,发现问题和提出问题对实现这一目标起着重要的作用。(二)猜想与假设要让学生根据已有的物理知识和实践经验,对确定探究的问题进行猜想和假设,例如,推测探究可能出现什么结果?应该怎样进行探究过程和方向的设计?根据已有的知识和经验,能够对探究的问题做出哪些解释?哪些必须通过探究后才能做出解释?能力要求解析:1.尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。例如为什么太阳光照射到喷泉上,喷泉的上方会有七彩缤纷的彩虹?为了探究彩虹的成因,就要先提出猜想,然后依照猜想来制定探究计划。猜想不是胡猜乱想,猜想是应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解释的过程。尽管所提出的猜想不一定是最终的科学结论,但对问题成因的猜想仍需要有一定的依据,这依据就是上述要求中所述的两点:一是已有的经验和知识,二是科学事实,即要求中所说的“问题”。2.对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。比如,在探究“电磁铁磁性的强弱与什么因素有关”问题时,老师问学生:如果改变通过电磁铁的电流或者改变电磁铁的匝数,它的磁性强弱会改变吗?“学生相互议论:假设通过电磁铁的电流由1A增加到2A,电磁铁的磁性会怎样?是否可以这样推测:导线中的2A电流是两股1A电流汇合而成的,每股电流都产生一个磁场,两个相同磁场合在一起,电磁铁的磁性增强了。如果电磁铁的电流不变,线圈由100匝增加到200匝,它的磁性又会怎样?是否可以这样推测:200匝线圈是由两组100匝线圈组合而成的,每组线圈都产生一个磁场,两个相同磁场合在一起,电磁铁的磁性增强了。通过以上推测可以想到:电磁铁的线圈匝数越多,通过的电流越大,电磁铁的磁性将越强。”这就是对“电磁铁磁性强弱与什么因素有关”进行探究的可能实验结果进行的推测和假设。和猜想一样,推测和假设的根据是探究者自己的经验、知识以及所探究问题的科学事实。推测和假设的结论必须是可检验的,检验的结果有两种可能:一是支持假设,即证实;二是否定假设,即证伪。一个无法检验的陈述是没有探究价值的,因而也就不是一个科学假设。3.认识猜想与假设在科学探究中的重要性。猜想与假设在科学探究中的重要作用首先在于它是科学结论的先导,如果猜想与假设一旦能得到实验结果的支持,它就可能发展成为科学结论。因此,猜想与假设能帮助探究者明确探究的内容和方向,指导探究的沿预定目标展开,避免探究的盲目性。因为猜想与假设对解决问题的方案作了一定的预见性思考,因此,它为收集信息、分析和解释信息提供了一个大致的框架。要使学生获得对猜想与假设的正确认识,应该让学生在经历猜想与假设的过程,并据此制定探究计划或设计实验,完成探究活动,使学生体会猜想与假设是科学结论的先导,体验猜想与假设在整个探究活动中所起的引导性作用。3(三)制定计划与设计实验要根据确定的探究课题,设计科学的探究计划和方案。探究计划应包括探究的课题、实验器材和资料的准备、探究的程序和过程(包括观察、实验、信息和数据的收集和处理)、通过怎样的分析整理得出探究的结论、以及怎样对探究过程进行评估和反思等。在制定探究计划时,应搞清物理学已有的研究成果。对少数学生可以让他们去设计一些有一定创新意识的、但又符合初中学生认知特点的探究方案。能力要求解析:1.明确探究目的和已知条件,经历制定计划与设计实验的过程。在制定探究计划或设计探究实验之前,必须明确探究的目的和已知条件。探究的目的来自于探究的问题,探究计划的具体任务或实验方案的具体要求来自于根据探究问题所提出的猜想或假设。当猜想或假设一经提出,便能据此明确目的,辨明条件。制定计划与设计实验是科学探究过程中重要的环节,但多数情况下,为了使科学探究能进行下去,教科书都需要介绍探究的方法,因此在课堂教学中,这个环节学生较少有锻炼的机会,这样,让学生经历制定计划与设计实验的过程就显得特别必要。制定计划与设计实验,就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。一般做法是先分析该探究要解决哪几个问题,每个问题有哪几种解决问题的方法,根据现有的条件和探究的要求,各应该选择哪种方法为好,然后根据这些被选中方法确定需要什么实验器材,按这些方法的逻辑关系构思出操作步骤。例如设计“影响电磁铁的磁性强弱的因素”实验方案时,通过推理得出电磁铁的线圈匝数越多,通过的电流越大,电磁铁的磁性将越强的假设之后,通过逻辑思维,很容易分析出实验需解决的问题有三个:怎样测量磁性强弱,怎样改变和测量电流,怎样改变线圈匝数。这时就可以发动学生来讨论解决这些问题的方法。2.尝试选择科学探究的方法及所需要的器材。《物理课程标准》中科学探究的问题,比较多的是用观察和实验的方法。其中尤以实验探究方法居多,因此存在着一个如何选择实验器材的问题。选择实验器材所涉及的面很广,如实验的原理、实验器材的性能和操作要求,实验的基本知识等,都会对实验器材的选择起作用。在选择实验器材时,考虑的因素也是多方面的,例如怎样实现探究的步骤,怎样保证器材的安全,怎样减小实验的误差,怎样方便实验的操作等等。对初中学生来说,不能一开始就要求过高,但应该让学生在制定探究计划时领悟选择器材的思路,尝试自己来选择探究所需要的器材。例如,可以让学生在制定探究计划时思考需要哪些器材,把所需器材的种类先确定下来,然后再从实验器材的安全性、减小误差、方便操作等方面来考虑器材的规格等问题,形成从各个因素选择实验器材的意识,逐步地提高学生选择实验器材的能力。在选择实验器材时,应提倡学生选用日常生活中常见的器具来进行实验,这有利于使他们产生对实验探究的亲近感以及发展他们在实验器材选择方面所表现的创造能力。3.尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的初步意识。要让学生
本文标题:《物理课程标准》中科学探究的能力目标分析与评价策略研究
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