1、經(jīng)受科學(xué)探究過程
A、 什么是科學(xué)探究?
科學(xué)探究原指科學(xué)家們研究自然界的科學(xué)規(guī)律時，所進(jìn)行的科學(xué)研究活動。進(jìn)入20世紀(jì)80 年代以來，世界各國的基礎(chǔ)教育都將科學(xué)探究引入學(xué)生的學(xué)習(xí)過程之中，讓學(xué)生模仿和經(jīng)歷科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究時的方法，去獲取知識，領(lǐng)悟科學(xué)的思想和方法，領(lǐng)悟科學(xué)家探究自然規(guī)律時所進(jìn)行的各項(xiàng)活動。這樣就突破了基礎(chǔ)教育中的學(xué)科封閉狀態(tài)，把學(xué)生置于動態(tài)、開放、生動、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，使其在自主學(xué)習(xí)、自主探索中獲得一種新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
因此，科學(xué)探究是學(xué)生在物理課程和現(xiàn)實(shí)生活的情境中，通過發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)查研究、動手操作、表達(dá)與交流等探究性活動，獲得知識、技能、方法的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程�？茖W(xué)探究關(guān)注的目標(biāo)是，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程、獲得理智和情感體驗(yàn)、積累科學(xué)知識和方法等三個方面。與傳統(tǒng)的接受性學(xué)習(xí)和訓(xùn)練性學(xué)習(xí)相比較，探究性學(xué)習(xí)具有更強(qiáng)的問題性、實(shí)踐性和開放性。在科學(xué)探究中，學(xué)生不是面對教師和課本事先設(shè)計(jì)好的問題，而是需要自己去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。
20世紀(jì)在美國和法國中小學(xué)流行一種“動手做”的科學(xué)教育方法，就是探究性學(xué)習(xí)的一種典型例子。美國的《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》認(rèn)為，為了提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，整個學(xué)校系統(tǒng)必須作重大改變，“科學(xué)教育采用的新方法必須能反映科學(xué)本身的實(shí)際搞法，強(qiáng)調(diào)把科學(xué)探究作為獲取知識和認(rèn)識世界的一種方法�！�
B、探究的過程和要求
《標(biāo)準(zhǔn)》根據(jù)科學(xué)探究的一般要求，結(jié)合初中物理課程的特點(diǎn)和8-9年級學(xué)生的認(rèn)知水平，將科學(xué)探究分為七個要素，并對每一要素提出了探究能力的要求。在探究過程中，要給每個學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會。明確他們所承擔(dān)的任務(wù)，鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、出主意、想辦法。要讓每個學(xué)生在探究活動中發(fā)揮主動積極的作用。同時，科學(xué)探究又是一種集體性的協(xié)作活動，對于簡單的問題可以由學(xué)生個人來進(jìn)行，對于稍微復(fù)雜的問題，則應(yīng)通過小組活動，甚至全班性的活動進(jìn)行。教師要善于激勵學(xué)生對科學(xué)的熱情和興趣，表現(xiàn)出對不同觀點(diǎn)的尊重。
1)提出問題。要緊密結(jié)合內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)對知識和技能的要求，從學(xué)生學(xué)習(xí)物理和生活實(shí)踐中，選取他們感興趣的問題進(jìn)行探究,對初中學(xué)生來說，探究的問題主要應(yīng)從學(xué)生在課堂、實(shí)驗(yàn)室、家庭和日常生活中感興趣的現(xiàn)象中選取。要讓每個學(xué)生都能搞清楚探究什么問題?讓學(xué)生去研究、調(diào)查、探索。例：探究自行車上用到的物理原理;設(shè)計(jì)測定食用油密度的方案;探究高壓鍋的原理。
要培養(yǎng)學(xué)生從日常生活和自然現(xiàn)象中找出研究課題的能力。能夠明確探究的問題，能通過科學(xué)探究對研究的課題進(jìn)行描述，能應(yīng)用科學(xué)的思想和方法，已有的物理知識來確定研究課題。
生活、社會和科學(xué)技術(shù)中的問題往往是很復(fù)雜的，限于學(xué)生的年齡特點(diǎn)和科學(xué)知識的局限，不是所有的問題都可以讓學(xué)生通過探究來解決的，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生提出的探究課題，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際進(jìn)行篩選和梳理，選擇哪些有對學(xué)生的發(fā)展有意義的，而學(xué)生又有能力進(jìn)行探究的課題。
2)猜想與假設(shè)。要讓學(xué)生根據(jù)已有的物理知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對確定探究的問題進(jìn)行猜想和假設(shè)，例如，推測探究可能出現(xiàn)什么結(jié)果?應(yīng)該怎樣進(jìn)行探究過程和方向的設(shè)計(jì)?根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)μ骄康膯栴}作出哪些解釋?哪些必須通過探究后才能作出解釋?
3)制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。要根據(jù)確定的探究課題，設(shè)計(jì)科學(xué)的探究計(jì)劃和方案。探究計(jì)劃應(yīng)包括探究的課題、實(shí)驗(yàn)器材和資料的準(zhǔn)備、探究的程序和過程(包括觀察、實(shí)驗(yàn)、信息和數(shù)據(jù)的收集和處理)、通過怎樣的分析整理得出探究的結(jié)論、以及怎樣對探究過程進(jìn)行評估和反思等。在制定探究計(jì)劃時，應(yīng)搞清物理學(xué)已有的研究成果。對少數(shù)學(xué)生可以讓他們?nèi)ピO(shè)計(jì)一些有一定創(chuàng)新意識的、但又符合初中學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的探究方案。
4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集證據(jù)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)探究方案，利用觀察、實(shí)驗(yàn)和其他的方法和技術(shù)，收集數(shù)據(jù)、資料和信息。特別提倡用計(jì)算機(jī)來收集、存儲、處理和顯示各種證據(jù)。要讓學(xué)生對已有的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行科學(xué)地分析和解釋，找出這些證據(jù)和探究的課題之間的關(guān)系，進(jìn)行科學(xué)地歸納和總結(jié)。如果涉及到兩個或多個變量(初中階段只要求處理三個變量的關(guān)系，例如摩擦力的探究)，學(xué)生應(yīng)該能進(jìn)行科學(xué)地分析和解釋。在初中階段應(yīng)以定性分析為主，但也應(yīng)適當(dāng)?shù)嘏囵B(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行簡單的定量分析。
學(xué)生在課堂內(nèi)外進(jìn)行的探究活動是多樣化的，可以是觀察現(xiàn)象、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析現(xiàn)象、討論交流、發(fā)表見解;也可以是從各種信息源，包括各種媒體、圖書、期刊、學(xué)校的數(shù)據(jù)庫和英特網(wǎng)上收集和獲取信息。要在科學(xué)探究的過程中，指導(dǎo)與幫助學(xué)生不斷改進(jìn)探究的方法，例如，在學(xué)生進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)時，要讓學(xué)生多設(shè)計(jì)幾種可靠易行的實(shí)驗(yàn)方案，鼓勵學(xué)生反復(fù)收集和如實(shí)地紀(jì)錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
5)分析和論證。教師要引導(dǎo)學(xué)生整理收集到的各種信息、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和證據(jù)，對信息、數(shù)據(jù)和各種證據(jù)進(jìn)行分析、應(yīng)用科學(xué)的思維和方法，通過分析和歸納，找出規(guī)律，從而得出結(jié)論。
6)評估。評估是探究過程的重要環(huán)節(jié)，過去的物理教學(xué)雖然也組織過一些探究活動，但是，往往在得出結(jié)論后就萬事大吉了，學(xué)生通過探究究竟得到了哪些啟示?為什么探究的結(jié)果與事先的預(yù)測不一樣?探究的設(shè)計(jì)和計(jì)劃的進(jìn)行過程是否有缺陷?還有哪些需要改進(jìn)的地方?這些都需要學(xué)生去反思，只有通過這樣的反思和評估，學(xué)生的科學(xué)探究能力才能逐步提高。
7)交流與合作。要讓每個學(xué)生都有充分的語言表達(dá)機(jī)會，要循序漸進(jìn)的培養(yǎng)學(xué)生盡可能用已有的科學(xué)知識和較為準(zhǔn)確的語言表述自己的探究成果。要讓學(xué)生編寫科學(xué)探究報(bào)告、設(shè)計(jì)表格、圖象(包括應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì))
學(xué)生應(yīng)該能夠向其他同學(xué)科學(xué)地表述自己的研究成果，包括研究的過程、方法和結(jié)果。教師要培養(yǎng)學(xué)生注意傾聽其他同學(xué)的研究報(bào)告、尊重別人的探究成果，允許別人對自己的探究過程和成果提出不同的意見和表示懷疑，并能認(rèn)真思考別人的意見，改進(jìn)自己的探究方案。
要讓學(xué)生盡可能把自己的探究結(jié)果表述清楚，并且運(yùn)用收集的信息和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出有說服力的解釋;要讓各種想法、觀點(diǎn)進(jìn)行充分地交流和討論，在此過程中，使學(xué)生體會到科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)踐的過程和方法。
說明：對學(xué)生科學(xué)探究能力的要求和活動的組織，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
物理課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于科學(xué)探究的七個要素，是按探究的一般過程來設(shè)計(jì)的，實(shí)際進(jìn)行探究活動時，不一定要按照這七個要素的排列順序進(jìn)行，也可以交叉進(jìn)行，也可以將后面的要素提到前面進(jìn)行，教師應(yīng)根據(jù)探究的要求靈活掌握。
探究活動的組織和對學(xué)生探究能力的要求，應(yīng)該循序漸進(jìn)，由簡單到復(fù)雜，由部分探究到經(jīng)歷較完整的探究過程。例如，學(xué)生開始接觸物理時，可以安排一些簡單的探究活動，探究的環(huán)節(jié)可以是其中的某幾個，甚至是某一個環(huán)節(jié)，隨著學(xué)生在物理知識和技能方面的不斷發(fā)展，再逐步安排學(xué)生進(jìn)行一些較為完整的探究活動。
要在探究的過程中注意學(xué)科的滲透和融合，探究的問題可能涉及化學(xué)、生物、地理等多學(xué)科，物理教師應(yīng)鼓勵和提倡學(xué)生應(yīng)用他們在其它學(xué)科中學(xué)到的知識和技能，來進(jìn)行猜想和假設(shè)、分析和論證、討論和交流。
2、經(jīng)受科學(xué)方法訓(xùn)練
3、培養(yǎng)物理學(xué)科能力
能力：是完成某種活動所需要的個性心理特征，是認(rèn)識事物、探索知識和運(yùn)用知識的本領(lǐng)。
知識：物理知識是人在實(shí)踐活動中對物理世界的認(rèn)識和總結(jié)，主要反映物理現(xiàn)象和過程的本質(zhì)屬性。因此，“知識”與“能力”是具有辯證關(guān)系的兩個概念。
物理教學(xué)大綱規(guī)定，要培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、科學(xué)思維能力、分析問題和解決問題的能力。
A.觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)
(1)觀察能力：指通過對客觀事物和現(xiàn)象的觀察從而區(qū)別它們特征的一種能力。
(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ簞?chuàng)造觀察條件，動手做實(shí)驗(yàn)的能力。
對中學(xué)階段的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕校?/P>
①根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡囊笾贫▽?shí)驗(yàn)方案、步驟、設(shè)計(jì)記錄表格的能力。
②合理選擇、正確使用儀器進(jìn)行觀察、測量、讀數(shù)的能力。
③分析整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出正確結(jié)論的能力。
(3)如何培養(yǎng)觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/P>
①思想上重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)對觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。
②要認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。
③建立必要的考查制度。
B.思維能力的培養(yǎng)
(1)思維與思維能力
①思維分類一般分為三類：形象思維、邏輯思維、靈感思維
(i) 形象思維：以具體事物的表象為思維材料進(jìn)行的思維。
(ii) 邏輯思維：以概念或判斷為思維材料進(jìn)行的思維。
(iii) 靈感思維：以表象和概念組成的思維組塊為思維材料進(jìn)行的思維。
②思維能力：是指人們在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過大腦一系列抽象的和形象的及靈感的活動而獲得的對事物的本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識能力。
(2)思維方法
①分析：就是在頭腦中把事物分解為各個屬性部分、方面，分清事物的主要因素和次要因素，集中全力研究主要因素的作用規(guī)律的思維方法。
②綜合：在頭腦中把事物的各個屬性部分、方面結(jié)合起來，把個別的、孤立的現(xiàn)象合成總體來考慮，從而使認(rèn)識深入到事物本質(zhì)的一種思維方法。
③抽象和概括
抽象：暫時撇開問題個別的、非本質(zhì)的因素，抽出主要的、本質(zhì)因素，加以考慮研究。
概括：把一類物理事物共同的本質(zhì)屬性聯(lián)合起來，從而建立一個輪廓清晰、主題突出易于研究的新形象或形成新概念稱為概括。