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物理科學(xué)探究活動的論文
摘要：本文主要通過介紹本人對物理“新課程”中科學(xué)探究的理解以及開展“物理科學(xué)探究活動”的實踐經(jīng)驗與體會，論述開展“物理科學(xué)探究活動”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
隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的實施，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)置了不少的探究實驗。不僅是讓學(xué)生通過科學(xué)探究活動獲取知識，而且更重視讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程；有的甚至只是要求學(xué)生經(jīng)歷探究過程。《課程標(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”、“改變過分強調(diào)知識的傳承的傾向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、實踐能力以及創(chuàng)新意識”。由此可見，新課程標(biāo)準(zhǔn)十分強調(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，由于受時間、器材、場地等條件的限制，科學(xué)探究活動受教師的主導(dǎo)作用影響較大，基本體現(xiàn)教師的教學(xué)計劃（教師需準(zhǔn)時下課并完成既定的教學(xué)目標(biāo)）；學(xué)生雖然有參與，但自主式探究活動被削弱。為此，我們以小組合作學(xué)習(xí)的形式，開展了物理科學(xué)探究活動課（每周1節(jié)）。內(nèi)容主要選取課本中相應(yīng)的實驗或制作作為科學(xué)探究活動的內(nèi)容，學(xué)生以小組活動形式為主。
一、開展“物理科學(xué)探究活動”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)生都是好動的，好奇心強，他們正處于探究心理的發(fā)展期；活動課剛好能迎合學(xué)生的這個心理特點，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)到的知識得到鞏固和運用。在科學(xué)探究活動中，可以讓學(xué)生應(yīng)用課堂中學(xué)到的物理知識，鞏固知識。
二、對科學(xué)探究的理解
1、科學(xué)探究的意義：“學(xué)生在科學(xué)探究活動中，通過經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)探究時的相似過程，學(xué)習(xí)物理知識與技能，體驗科學(xué)探究的樂趣，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)探究包括七個要素：提出問題→猜想與假設(shè)→制定計劃與設(shè)計實驗→進(jìn)行實驗與收集證據(jù)→分析與論證→評估→合作與交流。這只是科學(xué)探究的七個要素，并不是科學(xué)探究活動中必須經(jīng)過的7個順序環(huán)節(jié)。所以我們在開展科學(xué)探究活動中，根據(jù)學(xué)生的探究水平，只注重對某幾個要素的過程經(jīng)歷與能力培養(yǎng)，并不強求每個科學(xué)探究活動都必須經(jīng)過這七個環(huán)節(jié)。
3、科學(xué)探究的選題：“科學(xué)探究的問題可以是學(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。科學(xué)探究的形式有課堂內(nèi)的探究性活動和課堂外的家庭實驗、社會調(diào)查及其他學(xué)習(xí)活動�！保ㄕ涀浴墩n程標(biāo)準(zhǔn)》）
三、開展“物理科學(xué)探究活動”的實際操作
我們老師都知道，開展活動課“花時費力”；但，最困難的還是兩個問題：開展什么活動？“怎樣開展活動？。我們主要有以下的一些操作體會：
1、打好課堂教學(xué)的主戰(zhàn)場。課堂教學(xué)畢竟是教學(xué)的主戰(zhàn)場，課外活動只是作為鞏固知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)的有益補充。所以，在課堂中，我們注重物理基礎(chǔ)知識與能力的培養(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”課打下堅實的基礎(chǔ)。否則，學(xué)生在活動中也難有作為。
2、科學(xué)探究活動的基本模式為：以物理實驗（制作）為載體，形成探究的情景，發(fā)現(xiàn)并提出問題，探究問題。在活動中，我們緊貼課本，選取課本中的一些實驗或小制作作為載體，精心設(shè)計和詳盡準(zhǔn)備；活動中，教師適當(dāng)引導(dǎo)，讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題，并開展科學(xué)探究活動。
案例一：“空氣溫度計”（圖1）的制作與科學(xué)探究活動。
這是一個比較簡單的制作（在制作時，截取打點滴用較長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”后，自然會提出幾個問題：“沒刻度怎樣用，怎樣為它畫刻度？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)生自己通過討論，探究怎樣為“空氣溫度計”定刻度：原理是什么？步驟怎么樣？（類比液體溫度計的刻度確定）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，與寒暑表對照，讓他們看看誰的“空氣溫度計”準(zhǔn)確些。當(dāng)然，空氣溫度計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)了其中的問題，我又引導(dǎo)他們分析，查找有關(guān)資料，指出“空氣溫度計”的優(yōu)點和缺點，以及其他的用途（如用“空氣溫度計”測量了教學(xué)樓的高度）。和“空氣溫度計”一樣，其實很多的物理小制作都蘊涵著不少的知識，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”實驗與科學(xué)探究活動。
“鹽水電池”是第六章第一節(jié)《電壓》練習(xí)中的一個實驗，看起來平淡無奇。但是，實踐起來內(nèi)涵非常豐富。我們準(zhǔn)備了實驗器材①三塊金屬片（5cm×20cm）：銅片、鋁片、鋅片（鍍鋅鐵片）；②電壓表1個；③導(dǎo)線2根；④燒杯、水、食鹽等。讓學(xué)生進(jìn)行探究實驗。實驗不久，就有一位“好勝”學(xué)生有叫嚷：“老師你好‘偏心’！怎么他的（實驗）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��？我要比他的（實驗電壓）高。”──探究的問題自然就出來了。于是我就順勢在黑板上寫出探究的問題：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)計實驗步驟和實驗表格，提醒注意控制變量法的應(yīng)用，進(jìn)行實驗與收集證據(jù)，分析與論證、各組之間進(jìn)行交流。并開展了比賽：看誰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。
這樣做又有一個新的問題：幾個鹽水電池串聯(lián)起來電壓達(dá)到了3V多；有個同學(xué)提議：接上一個小燈泡試試。結(jié)果燈泡并沒有發(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。
接著下來的幾周的活動課，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)行實驗。以及用這個電池作為電子表、音樂賀卡等小功率用電器的電源的探究實驗，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)探究活動的選題范圍上，我們原則上是緊靠課本與學(xué)習(xí)進(jìn)度，但有時也選擇學(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)生的好奇心是很強的。
在學(xué)習(xí)電學(xué)時，不少的同學(xué)不顧教師的阻止、批評，硬是把干電池的“外衣”剝?nèi)ィ纯蠢锩娴摹罢嫔怼�；甚至把“皮”也剝開，對“內(nèi)臟”也研究一番。不少的同學(xué)對電流表、電壓表的構(gòu)造很好奇，提出問題和要求：“電流表、電壓表是怎樣測量電流、電壓的？能否拆開來看看！”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，積累下來數(shù)量也不少。雖然該課題有點超出學(xué)生現(xiàn)有的知識水平，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，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，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。
在這個科學(xué)探究活動中也有一個很大的意外發(fā)現(xiàn)和收獲：原來這部分“廢表”中一部分的“表心”（靈敏電流計）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”和兩個接線柱，就改裝成“靈敏電流表”。一共改裝了二十多個，足夠用于“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的探究實驗。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”也很簡單，在表里多接一根線出來就行了。不少同學(xué)用著自己動手制成的器材做實驗，感到很自豪與成功，十分投入，科學(xué)探究活動收到良好的效果。（部分學(xué)生的“好拆心”還是很強的，當(dāng)學(xué)到“電能表”時又要求“拆開來看看”，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)探究活動更具開放性，我們把一些科學(xué)探究活動安排課外，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，進(jìn)行課外開放型的探究，讓學(xué)生獨立或小組進(jìn)行猜想、設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗與收集數(shù)據(jù)、證據(jù)、分析與論證，最后寫出探究實驗報告。其中不少同學(xué)設(shè)計的實驗不同于書本的內(nèi)容，有一部分參照課外書，也有一部分是他們的“原創(chuàng)作品”。
四、開展“物理科學(xué)探究活動”初見成效
經(jīng)過幾年的實踐，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)探究活動中，以實驗（或制作）活動為主，適合中學(xué)生好動、好奇心重的心理特點，容易喚起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和動機。同學(xué)們早已把物理實驗看作是“游戲”；而制作的作品，也是他們的心愛“玩具”。每次活動，基本都是延長時間的（科學(xué)探究活動課基本安排在最后一節(jié)，不會影響其他課）。一些平時上課不專心的同學(xué)在科學(xué)探究活動中開始是覺得好玩，慢慢就有了興趣；在老師的鼓勵下，上課開始專心聽，做好筆記，學(xué)習(xí)成績不斷提高。潛而默化，互相促進(jìn)，也增強了學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣。（其實，老師在活動中也是感到其樂無窮的。）
2、促進(jìn)課堂教學(xué)，加深對知識的理解。由于科學(xué)探究活動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)生們自己動手制作的，學(xué)生們都熟悉的使用，學(xué)習(xí)過程自然很順利。
案例六：探究“浮沉子”的浮沉。在學(xué)習(xí)浮力時，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��；用力恰當(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)生弄通這個問題后，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，考試中“用電能表測量電功率”的題目很常見（也很有實用價值）。我們過去也經(jīng)常進(jìn)行相關(guān)的習(xí)題練習(xí)，但練來練去，效果就是不好。學(xué)生基本是靠死記解題步驟去解題的，題型一變就無從入手。究其原因，就是沒有理解好它的原理。適逢當(dāng)時南區(qū)供電局在當(dāng)?shù)馗鼡Q電能表，我們就發(fā)動學(xué)生把家里換下的電能表拿回學(xué)校，安裝實驗電路板（實驗電路見圖3）。安裝由學(xué)生在活動課上按照老師制定的電路圖進(jìn)行安裝；安裝完畢，由老師檢查無錯誤（注意用電安全）后才給以通電實驗。讓學(xué)生設(shè)計實驗步驟，真實地進(jìn)行“用電能表測量電功率”。使學(xué)生體會其中的真實情景，通過實踐活動，加深對公式P=W/t的理解。并通過比較兩種測量方法，掌握實驗技能和知識的實際應(yīng)用，取得很好的教學(xué)效果。
由此可見，通過實驗或制作的科學(xué)探究活動促進(jìn)了學(xué)生對物理現(xiàn)象、規(guī)律、原理與對應(yīng)的實際事物聯(lián)系，加深對物理知識的理解，促進(jìn)實驗技能、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)探究活動中體現(xiàn)了學(xué)生們較強的創(chuàng)新能力。
案例八：在制作“空氣溫度計”時，有的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己“空氣溫度計”“失靈”了：用手握住瓶子，液柱也不上升。后來分析、查找原因，大家估計是瓶子的密封不好，漏氣了；怎樣確定瓶子是否漏氣呢？大家都想辦法。后來一位同學(xué)提出一個很有創(chuàng)意的辦法，很好地解決了這個問題：她把瓶子倒過來放，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（轉(zhuǎn)換法），就容易發(fā)現(xiàn)。體現(xiàn)該同學(xué)不迷信書本，大膽創(chuàng)新的精神。
科學(xué)探究，作為一個新的教學(xué)要求與學(xué)習(xí)方式，還有待不斷地深入探索、研究。從初步的實踐與研究表明，重視科學(xué)探究的教學(xué)，積極開展科學(xué)探究活動，能夠培養(yǎng)學(xué)生主動參與，樂于探究，勤于動手的好習(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、獲取新知識的能力、分析解決問題的能力以及交流與合作的能力；培養(yǎng)了學(xué)生實踐能力與創(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)》中華人民共和國教育部北京大學(xué)出版社
[2]《物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗稿）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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