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(shí)，所進(jìn)行的科學(xué)研究活動(dòng)。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(shí)的方法，去獲取知識(shí)，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(shí)所進(jìn)行的各項(xiàng)活動(dòng)。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(dòng)態(tài)、開放、生動(dòng)、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(dòng)手操作、表達(dá)與交流等探究性活動(dòng)，獲得知識(shí)、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(shí)和方法等三個(gè)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(duì)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(dòng)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(gè)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(shí)和認(rèn)識(shí)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(jí)學(xué)生的認(rèn)知水平，將科學(xué)探究分為七個(gè)要素，并對(duì)每一要素提出了探究能力的要求。在探究過程中，要給每個(gè)學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)。明確他們所承擔(dān)的任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、出主意、想辦法。要讓每個(gè)學(xué)生在探究活動(dòng)中發(fā)揮主動(dòng)積極的作用。同時(shí)，科學(xué)探究又是一種集體性的協(xié)作活動(dòng)，對(duì)于簡單的問題可以由學(xué)生個(gè)人來進(jìn)行，對(duì)于稍微復(fù)雜的問題，則應(yīng)通過小組活動(dòng)，甚至全班性的活動(dòng)進(jìn)行。教師要善于激勵(lì)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱情和興趣，表現(xiàn)出對(duì)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(duì)知識(shí)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(duì)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(gè)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(cè)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(duì)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(shí)來確定研究課題。
生活、社會(huì)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(shí)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(duì)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(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)確定探究的問題進(jìn)行猜想和假設(shè)，例如，推測(cè)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(shí)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(duì)探究過程進(jìn)行評(píng)估和反思等。在制定探究計(jì)劃時(shí)，應(yīng)搞清物理學(xué)已有的研究成果。對(duì)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(shí)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(chǔ)、處理和顯示各種證據(jù)。要讓學(xué)生對(duì)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(gè)或多個(gè)變量(初中階段只要求處理三個(gè)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(dòng)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(shí)，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(lì)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(duì)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(píng)估。評(píng)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(dòng)，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(cè)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(píng)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(gè)學(xué)生都有充分的語言表達(dá)機(jī)會(huì)，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(shí)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(duì)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(huì)到科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)踐的過程和方法。
說明：對(duì)學(xué)生科學(xué)探究能力的要求和活動(dòng)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(gè)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(dòng)時(shí)，不一定要按照這七個(gè)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(dòng)的組織和對(duì)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(shí)，可以安排一些簡單的探究活動(dòng)，探究的環(huán)節(jié)可以是其中的某幾個(gè)，甚至是某一個(gè)環(huán)節(jié)，隨著學(xué)生在物理知識(shí)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(dòng)。
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(lì)和提倡學(xué)生應(yīng)用他們?cè)谄渌鼘W(xué)科中學(xué)到的知識(shí)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(dòng)所需要的個(gè)性心理特征，是認(rèn)識(shí)事物、探索知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的本領(lǐng)。
知識(shí)：物理知識(shí)是人在實(shí)踐活動(dòng)中對(duì)物理世界的認(rèn)識(shí)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(shí)”與“能力”是具有辯證關(guān)系的兩個(gè)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Α⒖茖W(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(duì)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(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的能力。
對(duì)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(cè)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(duì)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?cè)诟行哉J(rèn)識(shí)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(dòng)而獲得的對(duì)事物的本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)能力。
(2)思維方法
①分析：就是在頭腦中把事物分解為各個(gè)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(gè)屬性部分、方面結(jié)合起來，把個(gè)別的、孤立的現(xiàn)象合成總體來考慮，從而使認(rèn)識(shí)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(shí)撇開問題個(gè)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(gè)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。