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物理科學(xué)探究活動(dòng)的論文
摘要：本文主要通過(guò)介紹本人對(duì)物理“新課程”中科學(xué)探究的理解以及開(kāi)展“物理科學(xué)探究活動(dòng)”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，論述開(kāi)展“物理科學(xué)探究活動(dòng)”的必要性與重要性。
關(guān)鍵詞：新課程科學(xué)探究科學(xué)探究活動(dòng)
隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，賦予了我們新的教學(xué)理念與新的要求�？茖W(xué)探究被引入到物理課堂教學(xué)中，教材中設(shè)置了不少的探究實(shí)驗(yàn)。不僅是讓學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究活動(dòng)獲取知識(shí)，而且更重視讓學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程；有的甚至只是要求學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程�！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出“注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化”、“改變過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承的傾向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)”。由此可見(jiàn)，新課程標(biāo)準(zhǔn)十分強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究在學(xué)習(xí)中的作用，使科學(xué)探究成為一個(gè)新的教學(xué)要求和新的學(xué)習(xí)方式。
在課堂教學(xué)中，由于受時(shí)間、器材、場(chǎng)地等條件的限制，科學(xué)探究活動(dòng)受教師的主導(dǎo)作用影響較大，基本體現(xiàn)教師的教學(xué)計(jì)劃（教師需準(zhǔn)時(shí)下課并完成既定的教學(xué)目標(biāo)）；學(xué)生雖然有參與，但自主式探究活動(dòng)被削弱。為此，我們以小組合作學(xué)習(xí)的形式，開(kāi)展了物理科學(xué)探究活動(dòng)課（每周1節(jié)）。內(nèi)容主要選取課本中相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)或制作作為科學(xué)探究活動(dòng)的內(nèi)容，學(xué)生以小組活動(dòng)形式為主。
一、開(kāi)展“物理科學(xué)探究活動(dòng)”課的目的
1、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索興趣。學(xué)生都是好動(dòng)的，好奇心強(qiáng)，他們正處于探究心理的發(fā)展期；活動(dòng)課剛好能迎合學(xué)生的這個(gè)心理特點(diǎn)，容易激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。
2、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。
3、使學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識(shí)得到鞏固和運(yùn)用。在科學(xué)探究活動(dòng)中，可以讓學(xué)生應(yīng)用課堂中學(xué)到的物理知識(shí)，鞏固知識(shí)。
二、對(duì)科學(xué)探究的理解
1、科學(xué)探究的意義：“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)學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)的思想與精神�！保ㄕ涀浴墩n程標(biāo)準(zhǔn)》）
2、科學(xué)探究的要素：科學(xué)探究包括七個(gè)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→合作與交流。這只是科學(xué)探究的七個(gè)要素，并不是科學(xué)探究活動(dòng)中必須經(jīng)過(guò)的7個(gè)順序環(huán)節(jié)。所以我們?cè)陂_(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)中，根據(jù)學(xué)生的探究水平，只注重對(duì)某幾個(gè)要素的過(guò)程經(jīng)歷與能力培養(yǎng)，并不強(qiáng)求每個(gè)科學(xué)探究活動(dòng)都必須經(jīng)過(guò)這七個(gè)環(huán)節(jié)。
3、科學(xué)探究的選題：“科學(xué)探究的問(wèn)題可以是學(xué)生提出的，也可以是教師提出的，可以是《標(biāo)準(zhǔn)》所要求的科學(xué)內(nèi)容，也可以是與《標(biāo)準(zhǔn)》科學(xué)內(nèi)容有關(guān)的交叉學(xué)科的內(nèi)容�？茖W(xué)探究的形式有課堂內(nèi)的探究性活動(dòng)和課堂外的家庭實(shí)驗(yàn)、社會(huì)調(diào)查及其他學(xué)習(xí)活動(dòng)�！保ㄕ涀浴墩n程標(biāo)準(zhǔn)》）
三、開(kāi)展“物理科學(xué)探究活動(dòng)”的實(shí)際操作
我們老師都知道，開(kāi)展活動(dòng)課“花時(shí)費(fèi)力”；但，最困難的還是兩個(gè)問(wèn)題：開(kāi)展什么活動(dòng)？“怎樣開(kāi)展活動(dòng)？。我們主要有以下的一些操作體會(huì)：
1、打好課堂教學(xué)的主戰(zhàn)場(chǎng)。課堂教學(xué)畢竟是教學(xué)的主戰(zhàn)場(chǎng)，課外活動(dòng)只是作為鞏固知識(shí)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)的有益補(bǔ)充。所以，在課堂中，我們注重物理基礎(chǔ)知識(shí)與能力的培養(yǎng)，注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維程序和科學(xué)方法。如在科學(xué)探究活動(dòng)中，常用的控制變量法、歸納法等。為學(xué)生參加“物理科學(xué)探究活動(dòng)”課打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。否則，學(xué)生在活動(dòng)中也難有作為。
2、科學(xué)探究活動(dòng)的基本模式為：以物理實(shí)驗(yàn)（制作）為載體，形成探究的情景，發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題，探究問(wèn)題。在活動(dòng)中，我們緊貼課本，選取課本中的一些實(shí)驗(yàn)或小制作作為載體，精心設(shè)計(jì)和詳盡準(zhǔn)備；活動(dòng)中，教師適當(dāng)引導(dǎo)，讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)。
案例一：“空氣溫度計(jì)”（圖1）的制作與科學(xué)探究活動(dòng)。
這是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的制作（在制作時(shí)，截取打點(diǎn)滴用較長(zhǎng)的塑料管代替玻璃管，用木版固定，效果較好）。學(xué)生制作“空氣溫度計(jì)”后，自然會(huì)提出幾個(gè)問(wèn)題：“沒(méi)刻度怎樣用，怎樣為它畫(huà)刻度？它是怎樣反映溫度的變化的（原理是什么）？”在和學(xué)生探討它的工作原理后，我就讓學(xué)生自己通過(guò)討論，探究怎樣為“空氣溫度計(jì)”定刻度：原理是什么？步驟怎么樣？（類比液體溫度計(jì)的刻度確定）然后再去做。做好之后，大家都把作品都放在教室，在以后的幾天里，與寒暑表對(duì)照，讓他們看看誰(shuí)的“空氣溫度計(jì)”準(zhǔn)確些。當(dāng)然，空氣溫度計(jì)的液柱高低不但與氣溫的高低有關(guān)還與空氣的濕度等有關(guān)；在觀察中同學(xué)們都發(fā)現(xiàn)了其中的問(wèn)題，我又引導(dǎo)他們分析，查找有關(guān)資料，指出“空氣溫度計(jì)”的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，以及其他的用途（如用“空氣溫度計(jì)”測(cè)量了教學(xué)樓的高度）。和“空氣溫度計(jì)”一樣，其實(shí)很多的物理小制作都蘊(yùn)涵著不少的知識(shí)，只要我們跨出第一步，前面就有極為廣闊的空間。
案例二：“鹽水電池”實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探究活動(dòng)。
“鹽水電池”是第六章第一節(jié)《電壓》練習(xí)中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，看起來(lái)平淡無(wú)奇。但是，實(shí)踐起來(lái)內(nèi)涵非常豐富。我們準(zhǔn)備了實(shí)驗(yàn)器材①三塊金屬片（5cm×20cm）：銅片、鋁片、鋅片（鍍鋅鐵片）；②電壓表1個(gè)；③導(dǎo)線2根；④燒杯、水、食鹽等。讓學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)不久，就有一位“好勝”學(xué)生有叫嚷：“老師你好‘偏心’！怎么他的（實(shí)驗(yàn)）電壓是0．7V，而我的只有0．5V？都怪你給我的器材不好。怎樣才能使電壓升高啊？我要比他的（實(shí)驗(yàn)電壓）高�！暴ぉぬ骄康膯�(wèn)題自然就出來(lái)了。于是我就順勢(shì)在黑板上寫(xiě)出探究的問(wèn)題：如何提高鹽水電池的電壓？鹽水電池的電壓與哪些因素有關(guān)？接著讓學(xué)生們進(jìn)行猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)表格，提醒注意控制變量法的應(yīng)用，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)，分析與論證、各組之間進(jìn)行交流。并開(kāi)展了比賽：看誰(shuí)的鹽水電池電壓最高。有的同學(xué)也想出了“怪招”──將鹽水電池串聯(lián)起來(lái)。
這樣做又有一個(gè)新的問(wèn)題：幾個(gè)鹽水電池串聯(lián)起來(lái)電壓達(dá)到了3V多；有個(gè)同學(xué)提議：接上一個(gè)小燈泡試試。結(jié)果燈泡并沒(méi)有發(fā)光，學(xué)生們又疑惑了。接著又研究討論一番。這樣，大大刺激了學(xué)生們的探索積極性和思維。
接著下來(lái)的幾周的活動(dòng)課，我們繼續(xù)進(jìn)行了各種水果電池、蔬菜電池的探究，由學(xué)生帶自己喜歡的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以及用這個(gè)電池作為電子表、音樂(lè)賀卡等小功率用電器的電源的探究實(shí)驗(yàn)，更加激發(fā)了同學(xué)們的興趣與成功感。
3、在選題方面，教師選題與學(xué)生選題相結(jié)合。在科學(xué)探究活動(dòng)的選題范圍上，我們?cè)瓌t上是緊靠課本與學(xué)習(xí)進(jìn)度，但有時(shí)也選擇學(xué)生提出的課題，這樣可以激發(fā)學(xué)生的積極參與。
案例三：學(xué)生的好奇心是很強(qiáng)的。
在學(xué)習(xí)電學(xué)時(shí)，不少的同學(xué)不顧教師的阻止、批評(píng)，硬是把干電池的“外衣”剝?nèi)�，看看里面的“真身”；甚至把“皮”也剝開(kāi)，對(duì)“內(nèi)臟”也研究一番。不少的同學(xué)對(duì)電流表、電壓表的構(gòu)造很好奇，提出問(wèn)題和要求：“電流表、電壓表是怎樣測(cè)量電流、電壓的？能否拆開(kāi)來(lái)看看！”好的電表拆了可惜；但是，學(xué)校里每年都有一些損壞的電表，積累下來(lái)數(shù)量也不少。雖然該課題有點(diǎn)超出學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平，但為了不破壞同學(xué)們的好奇心，我還是把這些廢表拿出來(lái)，讓他們探究“電流表、電壓表”的結(jié)構(gòu)與工作原理。把電流表、電壓表拆開(kāi)，指導(dǎo)他們觀察表的元件、結(jié)構(gòu)與電路，分析、記錄表里的電路連接情況，比較兩者的異同。
在這個(gè)科學(xué)探究活動(dòng)中也有一個(gè)很大的意外發(fā)現(xiàn)和收獲：原來(lái)這部分“廢表”中一部分的“表心”（靈敏電流計(jì)）還是好的。于是，我就組織學(xué)生把著部分電表多余的部分去掉，只留下“表心”和兩個(gè)接線柱，就改裝成“靈敏電流表”。一共改裝了二十多個(gè)，足夠用于“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的探究實(shí)驗(yàn)。有同學(xué)也提出，電壓表里面的電路是串聯(lián)，將電壓表改裝為“靈敏電流表”也很簡(jiǎn)單，在表里多接一根線出來(lái)就行了。不少同學(xué)用著自己動(dòng)手制成的器材做實(shí)驗(yàn)，感到很自豪與成功，十分投入，科學(xué)探究活動(dòng)收到良好的效果。（部分學(xué)生的“好拆心”還是很強(qiáng)的，當(dāng)學(xué)到“電能表”時(shí)又要求“拆開(kāi)來(lái)看看”，我也滿足他們的要求了。）
4、在組織形式上課堂探究與課外探究相結(jié)合。為了使一部分的科學(xué)探究活動(dòng)更具開(kāi)放性，我們把一些科學(xué)探究活動(dòng)安排課外，利用周日、節(jié)日進(jìn)行。
案例四：探究“影響摩擦力大小的因素”時(shí)，進(jìn)行課外開(kāi)放型的探究，讓學(xué)生獨(dú)立或小組進(jìn)行猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)、證據(jù)、分析與論證，最后寫(xiě)出探究實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其中不少同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)不同于書(shū)本的內(nèi)容，有一部分參照課外書(shū)，也有一部分是他們的“原創(chuàng)作品”。
四、開(kāi)展“物理科學(xué)探究活動(dòng)”初見(jiàn)成效
經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐，較好地達(dá)到了預(yù)期的目的，取得良好的效果。
1、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在科學(xué)探究活動(dòng)中，以實(shí)驗(yàn)（或制作）活動(dòng)為主，適合中學(xué)生好動(dòng)、好奇心重的心理特點(diǎn)，容易喚起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和動(dòng)機(jī)。同學(xué)們?cè)缫寻盐锢韺?shí)驗(yàn)看作是“游戲”；而制作的作品，也是他們的心愛(ài)“玩具”。每次活動(dòng)，基本都是延長(zhǎng)時(shí)間的（科學(xué)探究活動(dòng)課基本安排在最后一節(jié)，不會(huì)影響其他課）。一些平時(shí)上課不專心的同學(xué)在科學(xué)探究活動(dòng)中開(kāi)始是覺(jué)得好玩，慢慢就有了興趣；在老師的鼓勵(lì)下，上課開(kāi)始專心聽(tīng)，做好筆記，學(xué)習(xí)成績(jī)不斷提高。潛而默化，互相促進(jìn)，也增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣。（其實(shí)，老師在活動(dòng)中也是感到其樂(lè)無(wú)窮的。）
2、促進(jìn)課堂教學(xué)，加深對(duì)知識(shí)的理解。由于科學(xué)探究活動(dòng)的課題緊靠課本與學(xué)習(xí)進(jìn)度，所以大大促進(jìn)課堂教學(xué)。
案例五：上面提到的探究“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象，由于“靈敏電流表”是學(xué)生們自己動(dòng)手制作的，學(xué)生們都熟悉的使用，學(xué)習(xí)過(guò)程自然很順利。
案例六：探究“浮沉子”的浮沉。在學(xué)習(xí)浮力時(shí)，我們安排了制作“浮沉子”（圖2）。學(xué)生們拿著瓶子，用力一按，里面的小瓶就下沉了；一松手，小瓶子就上�。挥昧η‘�(dāng)，小瓶子就懸�。煌瑢W(xué)們都被它吸引住了。我就要求他們仔細(xì)觀察、思考，互相交流，找出“浮沉子”上浮、下沉的原理。當(dāng)學(xué)生弄通這個(gè)問(wèn)題后，自然就掌握了“物體的浮沉條件”，《浮力的應(yīng)用》一節(jié)的學(xué)習(xí)就顯得輕松了。
案例七：近年來(lái)，考試中“用電能表測(cè)量電功率”的題目很常見(jiàn)（也很有實(shí)用價(jià)值）。我們過(guò)去也經(jīng)常進(jìn)行相關(guān)的習(xí)題練習(xí)，但練來(lái)練去，效果就是不好。學(xué)生基本是靠死記解題步驟去解題的，題型一變就無(wú)從入手。究其原因，就是沒(méi)有理解好它的原理。適逢當(dāng)時(shí)南區(qū)供電局在當(dāng)?shù)馗鼡Q電能表，我們就發(fā)動(dòng)學(xué)生把家里換下的電能表拿回學(xué)校，安裝實(shí)驗(yàn)電路板（實(shí)驗(yàn)電路見(jiàn)圖3）。安裝由學(xué)生在活動(dòng)課上按照老師制定的電路圖進(jìn)行安裝；安裝完畢，由老師檢查無(wú)錯(cuò)誤（注意用電安全）后才給以通電實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，真實(shí)地進(jìn)行“用電能表測(cè)量電功率”。使學(xué)生體會(huì)其中的真實(shí)情景，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，加深對(duì)公式P=W/t的理解。并通過(guò)比較兩種測(cè)量方法，掌握實(shí)驗(yàn)技能和知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，取得很好的教學(xué)效果。
由此可見(jiàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或制作的科學(xué)探究活動(dòng)促進(jìn)了學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象、規(guī)律、原理與對(duì)應(yīng)的實(shí)際事物聯(lián)系，加深對(duì)物理知識(shí)的理解，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能、方法的掌握。
3、學(xué)生的科學(xué)探究能力、綜合能力和科學(xué)素養(yǎng)得到較大提高。在科學(xué)探究活動(dòng)中體現(xiàn)了學(xué)生們較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。
案例八：在制作“空氣溫度計(jì)”時(shí)，有的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己“空氣溫度計(jì)”“失靈”了：用手握住瓶子，液柱也不上升。后來(lái)分析、查找原因，大家估計(jì)是瓶子的密封不好，漏氣了；怎樣確定瓶子是否漏氣呢？大家都想辦法。后來(lái)一位同學(xué)提出一個(gè)很有創(chuàng)意的辦法，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題：她把瓶子倒過(guò)來(lái)放，把一根軟管彎向上（圖4）。如果瓶子是漏的，就不是漏氣，而是漏水出來(lái)（轉(zhuǎn)換法），就容易發(fā)現(xiàn)。體現(xiàn)該同學(xué)不迷信書(shū)本，大膽創(chuàng)新的精神。
科學(xué)探究，作為一個(gè)新的教學(xué)要求與學(xué)習(xí)方式，還有待不斷地深入探索、研究。從初步的實(shí)踐與研究表明，重視科學(xué)探究的教學(xué)，積極開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，能夠培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)參與，樂(lè)于探究，勤于動(dòng)手的好習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生的自主發(fā)展。能夠培養(yǎng)學(xué)生搜集信息和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析解決問(wèn)題的能力以及交流與合作的能力；培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神；促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。
參考資料：
[1]《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中華人民共和國(guó)教育部北京大學(xué)出版社
[2]《物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）解讀》教育部基礎(chǔ)教育司物理課程標(biāo)準(zhǔn)研制組
[3]《游戲中的科學(xué)》北京出版社主編紀(jì)江紅
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