高中物理新課程中的科學(xué)探究

高中物理新課程

中的科學(xué)探究西南師范大學(xué)物理學(xué)院《物理教學(xué)探討》雜志社趙保gzhao@引言：走進(jìn)新課程改變課程過(guò)于注重知識(shí)傳授的傾向，強(qiáng)調(diào)形成積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度，使獲得基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能的過(guò)程同時(shí)成為學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和形成正確價(jià)值觀的過(guò)程。改變課程實(shí)施過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及交流與合作的能力。

——《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》2001年7月

科學(xué)探究（和科學(xué)實(shí)驗(yàn)）要素：提出問(wèn)題猜想與假設(shè)制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)分析與論證評(píng)估交流與合作——2001《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》——2003《全日制高中教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》一、課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究二、科學(xué)探究的教學(xué)設(shè)計(jì)三、科學(xué)探究的評(píng)價(jià)方法高中物理新課程

中的科學(xué)探究一、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究1、學(xué)術(shù)意義與課程意義上的科學(xué)探究2、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與探究性實(shí)驗(yàn)的比較

3、部分國(guó)家和地區(qū)高中科學(xué)（物理）課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究4、我國(guó)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究學(xué)術(shù)意義上的科學(xué)探究

科學(xué)探究是一種系統(tǒng)的調(diào)查研究活動(dòng)，其目的在于發(fā)現(xiàn)并描述物體和事物之間的關(guān)系。其特點(diǎn)是采用有秩序的和可重復(fù)的過(guò)程；簡(jiǎn)化調(diào)查研究對(duì)象的規(guī)模和形式；運(yùn)用邏輯框架作為解釋和預(yù)測(cè)。探究的操作活動(dòng)包括觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)、比較、推理、概括、表達(dá)、運(yùn)用及其它活動(dòng)。K.D.Peterson支持猜想或假設(shè)不支持猜想或假設(shè)得出結(jié)論分析與論證進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)提出問(wèn)題自然現(xiàn)象制定計(jì)劃或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)猜想或假設(shè)課程意義上的科學(xué)探究

科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)又是重要的教學(xué)方式之一。學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中，通過(guò)經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)的相似過(guò)程，學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神。——《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與探究性實(shí)驗(yàn)的比較驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟驅(qū)使，少量的智力活動(dòng)，機(jī)械式操作，強(qiáng)調(diào)行為與規(guī)則一致。探究性實(shí)驗(yàn)問(wèn)題需要驅(qū)使，持續(xù)的智力活動(dòng)，較高水平的思維技巧，強(qiáng)調(diào)獨(dú)立思考與行動(dòng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)生活動(dòng)的中心是驗(yàn)證教學(xué)中講述的概念、原理或關(guān)系，強(qiáng)調(diào)從抽象到具體。探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)生活動(dòng)中心是發(fā)現(xiàn)新的概念、原理或關(guān)系，強(qiáng)調(diào)從具體到抽象。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)生按照給定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；告知學(xué)生應(yīng)該使什么變量不變，什么變量改變，什么變量是獨(dú)立的，什么變量不獨(dú)立。探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；識(shí)別、區(qū)別、控制相關(guān)的獨(dú)立和非獨(dú)立的變量。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)告訴學(xué)生收集什么數(shù)據(jù)，如何收集數(shù)據(jù)，學(xué)生設(shè)計(jì)給定數(shù)據(jù)的表格。探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)生決定收集數(shù)據(jù)的種類和數(shù)量，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前已知結(jié)果，強(qiáng)調(diào)完成特定的任務(wù)。探究性實(shí)驗(yàn)通過(guò)探究過(guò)程獲得結(jié)果，強(qiáng)調(diào)利用數(shù)據(jù)獲得概念，促進(jìn)其對(duì)科學(xué)的理解。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)很少讓學(xué)生面對(duì)并處理錯(cuò)誤的、不確定的問(wèn)題和概念。不利于促進(jìn)程序性知識(shí)的發(fā)展。探究性實(shí)驗(yàn)允許學(xué)生從他們的錯(cuò)誤和失敗中學(xué)習(xí)。有利于促進(jìn)程序性知識(shí)的發(fā)展。Am.J.Phy,62(7),1994綜合性問(wèn)題分析性問(wèn)題部分國(guó)家和地區(qū)高中科學(xué)（物理）課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究美國(guó)英國(guó)新西蘭

加拿大阿爾貝塔省

按8個(gè)條目展開(kāi)，分別為：確定指導(dǎo)科學(xué)研究的問(wèn)題和概念；設(shè)計(jì)并進(jìn)行科學(xué)探究；利用適當(dāng)?shù)墓ぞ吆图夹g(shù)收集、分析和解釋數(shù)據(jù)；培養(yǎng)運(yùn)用證據(jù)進(jìn)行描述、解釋、預(yù)測(cè)和構(gòu)建模型的能力；通過(guò)批判性和邏輯性思維建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系；承認(rèn)和分析提出的可供選擇的解釋和預(yù)測(cè)；交流科學(xué)過(guò)程與解釋；將數(shù)學(xué)運(yùn)用于科學(xué)探究的各個(gè)方面。美國(guó)英國(guó)新西蘭

加拿大阿爾貝塔省按4個(gè)要素展開(kāi)，分別為：計(jì)劃；獲得和展示證據(jù)；分析證據(jù)；評(píng)價(jià)。

例：計(jì)劃使用科學(xué)知識(shí)和理解，將想法轉(zhuǎn)化為能夠探究的問(wèn)題，確定恰當(dāng)?shù)牟呗?；決定使用第一手資料或二手資料獲得的證據(jù)；進(jìn)行準(zhǔn)備工作，并做出預(yù)測(cè)；考慮收集證據(jù)過(guò)程中需要重視的關(guān)鍵因素，考慮當(dāng)變量不易被控制時(shí)如何收集證據(jù)；確定待收集數(shù)據(jù)的范圍和數(shù)量級(jí)，需要使用的技術(shù)、設(shè)備和材料。美國(guó)英國(guó)新西蘭加拿大阿爾貝塔省按4個(gè)要素展開(kāi)，分別為：提出問(wèn)題與計(jì)劃探究；信息收集；處理與解釋（數(shù)據(jù)）；報(bào)告。例：提出問(wèn)題與計(jì)劃探究根據(jù)自己或集體的有關(guān)問(wèn)題提煉出適合于進(jìn)行科學(xué)探究的問(wèn)題；整合自己和他人的觀點(diǎn)和觀察結(jié)果，做出能觀測(cè)的預(yù)測(cè)，確定可能的實(shí)驗(yàn)方案；確認(rèn)變量，設(shè)計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量和控制變量的方法。美國(guó)英國(guó)新西蘭加拿大阿爾貝塔省按6個(gè)要素展開(kāi)，分別為：發(fā)起和計(jì)劃；收集和記錄；組織和交流；分析；聯(lián)系、綜合與整合；評(píng)價(jià)（過(guò)程和結(jié)果）例：發(fā)起和計(jì)劃識(shí)別并清晰地陳述將要探究的問(wèn)題或論點(diǎn)；區(qū)別相關(guān)和不相關(guān)數(shù)據(jù)或信息；集合和記錄背景信息；確認(rèn)所有的變量和控制參數(shù)；確認(rèn)需要的材料和裝置；闡明問(wèn)題、假設(shè)或預(yù)測(cè)以引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)和/或描述研究或解決某個(gè)問(wèn)題的計(jì)劃；準(zhǔn)備所需要的觀察圖表，并進(jìn)行初步計(jì)算；我國(guó)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)

中的科學(xué)探究分2部分第一部分提出“科學(xué)探究和物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蟆卑?個(gè)要素展開(kāi)，共27條。第二部分規(guī)定必須進(jìn)行的科學(xué)探究活動(dòng)，按模塊展開(kāi)，共9項(xiàng)。物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在高中物理課程各個(gè)模塊都安排了一些典型的科學(xué)探究或物理實(shí)驗(yàn)。高中學(xué)生應(yīng)該在科學(xué)探究和物理實(shí)驗(yàn)中達(dá)到以下要求（7個(gè)要素，27條）

提出問(wèn)題，猜想與假設(shè)，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)，分析與論證，評(píng)估，評(píng)估交流與合作——《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》1、科學(xué)探究和物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ筇岢鰡?wèn)題能發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問(wèn)題；從物理學(xué)的角度較明確地表述這些問(wèn)題；認(rèn)識(shí)到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題的意義。提出問(wèn)題發(fā)現(xiàn)問(wèn)題對(duì)探究的認(rèn)識(shí)書(shū)面表述

口頭表述明確表述問(wèn)題猜想與假設(shè)對(duì)解決問(wèn)題的方式和問(wèn)題的答案提出假設(shè)；對(duì)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)；認(rèn)識(shí)到猜想與假設(shè)的重要性制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵延袟l件，制定實(shí)驗(yàn)方案；嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法及所需要的裝置與器材；考慮實(shí)驗(yàn)的變量及其控制方法；認(rèn)識(shí)到制定計(jì)劃的作用。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)用多種方式收集數(shù)據(jù)；按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器；如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，知道重復(fù)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的意義；具有安全操作的意識(shí)；認(rèn)識(shí)到科學(xué)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系。（物理1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。（物理2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。（選修2-1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究決定導(dǎo)線電阻的因素，知道電阻定律（選修3-1）

2、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須進(jìn)行的科學(xué)探究活動(dòng)探究并理解透鏡成像的規(guī)律。（2－3）通過(guò)探究，理解楞次定律。（3－2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。（3－2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系。（3－4）探究物體彈性碰撞的一些特點(diǎn)。（3－5）二、科學(xué)探究的教學(xué)設(shè)計(jì)1、科學(xué)探究教學(xué)設(shè)計(jì)的心理學(xué)問(wèn)題2、科學(xué)探究教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例分析勻變速直線運(yùn)動(dòng)研究的

教學(xué)設(shè)計(jì)建立概念，了解規(guī)律學(xué)習(xí)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法探究特定的勻變速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)歷史認(rèn)識(shí)科學(xué)探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究宇航員斯科特在月球上，用羽毛和錘子向人們演示了伽利略三百多年前的推斷物理科學(xué)探究教學(xué)的若干問(wèn)題實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)基本特點(diǎn)教學(xué)與評(píng)價(jià)相結(jié)合，評(píng)價(jià)成為教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要組成部分完整的探究同與某個(gè)或部分環(huán)節(jié)的為重點(diǎn)的探究向結(jié)合個(gè)人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)探究與小組合作開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合科學(xué)探究既是教學(xué)內(nèi)容，又是一種教學(xué)方法

科學(xué)探究是一種精心安排的教學(xué)設(shè)計(jì)，一個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的教學(xué)能夠