（课程与教学论专业论文）基于探究日志对物理师范生科学探究能力的研究.pdf

摘要 基于探究日志对物理师范生 科学探究能力的研究 课程与教学论专业硕士研究生李雪梅 指导教师赵保钢教授 摘要 在新的课程改革中，探究教学作为中学物理教学中一种重要的教与学的方式。对培养学 生的科学方法、科学态度方面具有传统教学方式无法比拟的优越性教师自身的科学探究能 力是影响教师进行探究教学的一个重要的因素而物理师范生，作为未来的物理教师，是教 师队伍中肩负教学改革的新生力量，是新课程的后备力量，他们具有怎样的科学探究能力呢? 因此，为了促进探究教学的顺利实施和进一步推广，本论文对物理师范生的科学探究能力进 行了研究 t 本研究让物理师范生参与到具体的探究活动中，通过他们记录的探究日志( 记录、反思 自己的探究过程；描述怎样引导将来的学生进行探究) ，来了解物理师范生的科学探究能力， 实践这种深入了解师范生的探究情况以及他们对探究过程和。教学法”思考情况的工具 总体上说，本研究包含两个部分： 第一部分：探究日志的评分标准的研究 首先编制探究日志的评分标准 ，然后分析其信度和效度 第二部分：基于探究日志对物理师范生科学探究能力的研究 根据探究日志的评分标准 。对物理师范生的科学探究能力进行量化的评价，同时，按 照提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、 交流与合作七个维度分析物理师范生科学探究能力的具体特点，其中还包含他们对每个探究 过程的反思情况 研究结果表明： 1 自行编制的探究日志的评分标准 ，具有较好的信度和效度 o 2 物理师范生的各项探究能力相比较，他们“进行实验与收集证据”的能力最好，而进行 。评估”的能力最差 3 物理师范生在提出问题时感到困难，提出的问题偏重于调查研究而不是实验探究。但他 们在确定探究的题目时，不仅仅考虑到自己的兴趣，还考虑到题目的可行性、价值性等因素 4 大部分物理师范生的探究能力较差，他们在探究的题目确定之后，不知道如何提出假设， 设计实验方案；进行实验收集了数据之后。就直接根据实验现象得出实验结论，没有结合探 西南大学硕士学位论文 究的问题对数据进行详细的解释和描述j 探究结束之后，只是简单地谈自己的感受，而没有 对自己经历的探究过程进行评估 5 有部分物理师范生具有较强的科学探究能力：他们积极地从生活中提出可探究的问题； 积极思考，根据已有知识和经验对探究的问题提出假设并设计相应的实验方案，有些师范生 还能根据现有的实验条件，改进实验方案；在进行实验的过程中，能认真观察实验现象，全 面准确地收集实验数据。有些师范生还能注意到实验中偶然发生的现象，并分析其原因；根 据要探究的问题对实验结果进行解释和描述；认真地思考探究过程，对探究过程和结果进行 评估，发现探究中未解决的问题并做进一步的思考；积极和小组其它成员讨论，发表自己的 观点，并倾听、思考别人的意见 6 物理师范生试着对自己经历的探究过程进行反思，反思结果表明： ( 1 ) 探究学习给了他们一次全新的体验，他们积极支持并认可小组合作进行探究的学习 方式 ( 2 ) 对每个探究要素的意义或重要性有一定的认识 ( 3 ) 部分师范生在探究过程中对探究教学进行了思考，具有以下特点： 1 ) 对探究教学的思考不是凭空假想的，而是与自己经历的探究过程紧密联系起来，他们 以自己的探究体验和对探究教学的认识来设想以后的探究教学行为； 2 ) 对“提出问题”、“制定计划与设计实验”，“进行实验与收集证据”、“交流与合作”这 几个环节的教学有较多的思考 3 ) 所设想的探究教学类型大多是开放型探究，即让学生提出自己的问题并设计探究方案 来解决； 4 ) 认为在探究教学中要让学生动手活动，强调学生的主体地位，认为自己在以后的探究 教学中应扮演激励者、引导者、指导者、合作者的角色 5 ) 将探究教学看作一种新的教学手段，但对探究教学的认识较为肤浅，对于具体的教学 行为，没有做很深入的思考 关键词：探究科学探究能力探究日志探究教学物理师范生 n a b s t r a c t r e s e a r c ha b o u ts c i e n t i f i ci n q u i r y a b i l i t y o f p h y s i c sn o r m a ls t u d e n t sb a s e d o nt h e i r i n q u i r yj o u r n a l s 一 - m - j o r ：t h e o r yo f c u n t e u l u ml l 研e 1 0 0 m e u t & i n s t r u c t i o n s p e c i j 职t h r yp h y s i c si n s t r u c t i o n t u t o r ：p 瑚血s rz h ol h o p r g a n t h o r ! i x u e m e ! a b s t r a c t d u r i n gm en e w 耐c i d l 蚰r e f o r m a t i o n , i l l q u i l yt e , a c l 证n gi sc o n s i d e r e m tt ob ea l li i n p o 栅t 钯a c h i l l ga n di e a n l i i 珥m e 吐l o d ，舡l di th 鹧t h ea d 硼m a 伊t oc u l t i v a t es t u d c n 协：s c i e n 矗f i ew a y sa n d s c i e n l 缸m h o w 朗r e r , o l r l co ft i i cm o s ti m l 僦a n tf a e t o 招m t l u e n e i n gi n q u i r yr e a d y i n gi st e a c h e r s i e n f i f l ci n q u i r ya b i l i t y t h 0p h y s i c sn o r m a ls t u d e n t s , 部也ef u t l x r ep h y s i c st e a e h e r s , a t h e n 目咖mp o w e rt l l 砒c a r f i 鹤曲e 坞f o r mi ne d u e 越i o na n ds p a r ep o w e ro f t h en e wc 删c i i i 岫d ot l l c y h a v e i e m i f i eh 们a b i 聊n l c f 蜘，缸讲d 盯t of a c i l i t a 3 t ei n q u i r yt e a c 她i m p l e m e n t s 眦鲳f i l l l ya n de x t e n df 毗h c f t h i sd i s r t 娟o nf b c 璐凹o i lt l i er e s e a r c ho np h y s i c sn o r m a l 盟 u d e n t s i e n t i f i ei n q u i f ya b n i 竹 t h i ss t i i d yl e tp h y s i l l o r m a ls t i l d 朗协p m f i e i p a t ej l la u t l i e n t i ei n q u i r yp r o j e c t s , a n dr e a l i z e l l l 曲i e n t i f i ei n q u i l ya b i l 时f r o mt h e i ri n q u i r yj o u m a l s ( r o r da n dw r i t e 坤n e c t i o na b o u tt h e p g 瞎站o ft h e i ri n q u 时姐dd e r i b eh o wt h e s ec x p e r i e n c e 镕a 他i n f o r m i n gt l l e i rt h i n k i n ga b o u t i l l q u i r y 馘辨r i e n c 格f o rt l l e i rf i m 珊s t i j t e n t s ) p r i c et h et o o lo fl l l o m u g hu n d e r s t a n d i n gh o wt l l e p h y s i 部n o r m a ls t u d 锄d o 如q u 时p r o j e c t sa n dt l l e i rr e t l e 删wa l u mi n q u i r y 州可a n d 蛳g 浏t l 蚯n k i n g n i i sd i s s e r t a t i o nt w op a r t s ： p a r to i i c ：r e s e a r c ha b d i i tt h eg m d ep o i n ts t a n d a r do fh l q u i l yj o u r m l f i m , w o i i e d 口mt h eg r a d ep o i n t 鼽啪d a r do fi n q u 的j o 明l a l ，t h e n , a n a l y z ei t s i a b i l 畸a n d v a l i d i t y p a r tt w o ：r e s e a r c ha b o 眦s c i e m i f i ei n q u i r ya b i l i t yo fp h y 5 i c sn o r m a ls t u d e n t sb a s e do nt h e i r i n q u i r y j o u r n a l s u s et h eg r a d ep o i n ts t a n d do fi n q u i r yj o u r n a l c a r r yo i lt l l ee v a l u a t i o no f p h y s i c sn o r m a l s t u d e n t ss c i e n t i f i ci 1 1 ( 1 u i r ya b i l i t y , g e t t i n gt h et o m lq u a n t i t yr e s u l t a n da n a l y z et h e c o f l c r e 钯 i 西南大学硕士学位论文 c h a r a c t e r i s t i c so fp h y s i c sn o r m a ls t u d e n t s i n q u i r ya b i l i t y , a c c o r d i n gt op o s eq u e s t i o n ，f o r m u l a t e h y p o t h e s e s 、m a k e p l a n s a n d d e s i g ne x p e r i m e n t s - c o n d u c t e x p e r i m e n t j a n d c o l l e c t e v i d e n c e s ，a n a l y z e a n d d e m o n , ) t r a t e e v a l u a t ea n d a $ $ e j r $ 、c o m m u n i c a t ea n d c o o p e r a t et h e s e5 朗，e nd i m e n s i o n s , a m o n g t h e ms t i l li n c l u d ct h e i rr e f l e c t i v et h i n k i n ga b o u te a c hi n q u i r yp r o c e s s t t 砖北潮n t so f t h er e s e a r c ha r ea sf o l l o w s ： 1 1 1 地c _ t m d ep o i n ts t a n d a r dq f i n q u i r yj o u r n a lw i l $ f o u n dt ob ev a l i da n dr e l i a b l c 2 c o m p a r ee a c hi t e mo fp h y s i c sn o r m a ls t u d e n t s i n q u i r ya b i l i t y 。t h ea b i l i t yo fc o n d u c t e x p e r i m e n t - ya n d c o l l e c te l r d e n c e hi sb e s t , b u tt h ea b i l i t yo f e v a l u a t e 耐a s s e s si st h em o s tb a d 3 p h y s i c sn o r m a ls t u d e n t sf e e ld i f l i e u l td o v e l o p i n gt h e i r i n q i r , jq u e s t i o n s t h eq u e s t i o n s w h i c ht h e yp c do v e r e m l 。h a s i z oi ni n v e s t i g a t i o nr a t h e l t h a ne x p e r i m e n t a t i o n b u t , w h e nd e c i d i n gt o d ot h ei n q u i r y 1 h 盯i nc o n s i d e r a t i o no f n o to n l yt h e i ro w i ii n t e r e s t , b u ta l s ot h ep o s s i b i l i t y , v a l u eo f t h et o p i ca n ds oo i l 4 m o s tp h y s i c sn o r m a ls t u d e n t s s c i e n t i f i ci n q u i r ya b i l i t yi sw o b 岛t b e yd o 矾k n o wh o wt o p u tf o r w a r dh y p o l h t s 、d e s i g ne x l , e r i m e t sw e o r d i n gt ot h ei n q u i r yq u e s t i o n a t t e rc o n d u c t i n g e 坤卿f m 脚心锄dc o l l e c t i n ge v i d e n c e s ，t b c y 班e x p e r i m e n tc o n c l u s i o na c c o r d i n gt oe , x p e r i m e n t p h e n o m e n o nd i r e c t l y , d on o tc a l l yo l r ld e t a i l e de x p l a n a t i o na n dd e s c r i p t i o no ft h ed a t at om a k e8 c o n c l u s i o na n da l l s w c l rt h ei n q u i r yq u e s t i o n a t t e rt h ei n q u i r y , t h e yj i l s tw r i t et h e i ro w nf e e l i n gi n b r i e f , b u td on o te a r l y0 1 1 曲ev a l u a t i o nt ot h ei n q u i r yp r o c e s st h a tt h e yc x p c r i e n e m t 5 $ n d lp a r t so fp h y e i e sn o r m a ls t u d e n t sh a v es t r o n g e rs c i e n t i f i ci n q u i r ya b i l i v ：t h e y o b s e r v et h e i rl o c a le n v i t o r a n e r i ta c t i v e l ya a dp o s tq u e s t i o nt h a t 啪b ee x p l o r e d , t h r o wt h e m s e l v e s i n t o l l i 她p u tf o r w a r dh y p o t h e s e sa n dd e s i g ne x p e r i m e n t sb a s e d 0 1 1t h ek n o w l e d g ea n d c x p e e n c 酷t h e ya l r e a d yh a v e ，s o m en o r t h a ls t u d e n t sc a ni m p r o v ee x p e r i m e n tp r o j e c t sa c c o r d i n gt o e x i s t i n gc o n d i t i o n i n 也ep r o c e s so fc o n d u c te x p e r i m e n t , t i l c yo b s e r v et h ep h e n o m e n o ne a r n e s t l y , c o l l e c tt h ed a t aw e l la n dl r u l y , s o n l en o r m a ls t u d e n t sc a nn o t i c e t h ea c c i d e n t a lo c c u r r c n o f p h e n o m e n o ni nt h ee x p e r i m e n t , a n da n a l y z ei t sr e a s t t l e ye x p l a i na n dd e s c r i b en e x p e r i m e n t r e s u l ta e e o r c l i n gt ot h oi n q u i r yq u e s t i o n t h e yc o n s i d e rt h ep r o c e s so fi n q u i r ys e r i o u s l y , a s 9 e s st h e i n q u i r yp l o c e d u f ca n dr e s u l t , d i s c o v e rt h ep r o b l e mt h a td i dn o tr e s o l v ea n dd ot h ef u l t h g l t h i n k i n g t h e ya l s od i s c u s sw i t ho t h e rm e m b e r so fg r o u p ，a n n o u n c eo w ns t a n d p o i n t s ，a n de o r t s i d e ro t h e r p e o p l e so p i n i o m 。 6 p h y s i c sn o r m a ls t u d e n t st r yt or e f l e c tt h ep r o c e s so fi n q u i r yw h i c ht h e ye x p 耐e n ，t h e r e s u l t so f t h er e f l e e d o n sma sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ei n q u i r ys t u d yg i v e st h e mn e wc x p e r i c n c e ，t h e yl i k ea n ds u p p o r tt h es t y l eo fs t u d yt h a t c o o p e r a t ew i 廿lg r o u pm e m b e r st od oi n q u i r y ( 2 ) 1 1 1 e yh a y ec e r t a i nu n d e r s t a n d i n go f t h em e a n i n go ri m p o r t a n c eo f e a e hi n q u i r yf a c t o r ( 3 ) p a r t so fn o r m a ls t u d e n t sc o n n e c t i n ge p i s o d e so fp e r s o n a li n q u i r ye x p e r i c n c 鸭w i t hf u t u r e i v a b s t r a c t s t u d e n t s ，w h i c hh a st h ef o l l o w i n gc h a r a c t e r i s t i c s ： 1 ) t h e i rr e f l e c t i v et h o u g h t sa b o u ti n q u i r yt e a c h i n ga r e n tw i t h o u tf o u n d a t i o n , b u ta nc l o s e d w i t ht h ei i l q u j j yp r o c e d t l r e $ t h e yh a v ee x p e r i e n c e d , t h e yc o n c e i v et h el a t e ri n q u i r yt e a c h i n gb e h a v i o r a c c o r d i n gt ot h e i r m q u i l ye x p e r i e f l c 七sa n dc o r c c p c i o d so f i n q u i r yt e a c h i n g 2 ) 嘞h a v em o l et h i n k i n ga b o u tt h et e a c h i n go fs u c hi n q u i r yp r o c c d u l - b ：p o s eq u e s t i o n s m a k z p l c a u a n d d e s i g n e x p e r i m e n t s ，c o n d u c t e x p e r i m e n t s a n d c o l l e c t e v i d e n c e a ，c o m m u n i c a t e a n d c o o p e r a t e 3 1t h em q u i f ym c h i n gt y p et h e yc o n c e i v em o s t l yi s o p e ni n q u i r y , n a m e l y , t e a c h e r sa l l o w s t u d e n t st od e v e l o pt h e i ro w nq u e s t i o n sa n dd e s i g nt h e i ro w ni n q u i r y p r o j e c t st or e s o l v e 4 ) t h e i rb e l i e f sa b o u tt h en e e d so f 蛔她s t u d e n t sh a v eh a n d - o ne x p e r i e n c ei nt h e i n q u i r y - b a s e dt e a c h i n ge m p h a s i z e5 u d e f i f $ m a i np o s i t i o n t h e ya l s ot h i n kt h a t 也巧s h o u l dp l a y m a n yr o l e si nt h e i rf u t u r ei n q u j l y - b l s e a 钯址_ l gc f l $ q l 0 0 1 l l i n c l u d i n gm o t i v a t o r 、g i l i d c 、l n t o ra n d c o l l a b o r a t o r 5 ) t h e yc o n s i d e ri i i q u i i yt e a c h i n g 鹧an e wk i n do f t e a c h i n gm e a n s ，b u tt h e i ru n d e r s t a n d i n go f t h e t e a c h i n g i ss u p e r 矗c i a l , n l e y d o n t d o t h e t h o r o u g h t h i n k i n g a b o u t t h ec o n c r e t e t e a c h i n g b e h a v i o r ， k e y w o r d s ：i n q u i r y , s e l e n t i 矗c n q u l r y 。b i l l t y , i n q u i r yj o u r n a l ，i n q u i r yt e a c h i n g , p h y s i e sn o r m a ls t u d e n t s v 独创性声明 学位论文题目：垄查望垂旦笸塑垄堕颦垄塑控望冽耖撺 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：彳亏易签字日期：渺序争月彩日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：酌：保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名身匆杉导师签名：镙疡乏) 、 签字日期：砂- 7 年彳月拶日签字日期：矽夕年争月刀日 第1 章绪论 1 1 问题的提出 第1 章绪论 2 0 0 1 年6 月，教育部颁布了基础教育课程改革纲要( 试行) ，标志着新一轮课程改革正 式全面启动物理是基础教育中的一门重要课程，在基础教育课程改革纲要的指导下，颁布 了新的物理课程标准我国的义务教育物理课程标准中明确提出“让学生经历基本的科学探 究过程。具有初步的科学探究能力”；普通高中物理课程标准冈中也提出。让学生经历科学探 究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律”将 科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积景向知识的探究过程转 化，学生从被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的 科学态度和敢于创新的探索精神 科学探究列入物理课程标准中，在目前的教材中已有相应的体现，这就要求在课程的实 施过程中，教师的教学方式和学生的学习方式发生根本转变探究教学作为中学物理教学中 一种重要的教与学的方式，对培养学生的科学方法、科学态度方面具有传统教学方式无法比 拟的优越性而教师自身的科学探究能力是影响教师进行探究教学的一个重要因素科学教 育改革强调让学习者经历探究过程的重要性，这就意味着教师必须准备一定的科学探究技能 以便指导学生经历真实的探究过程有研究者p l 通过问卷调查研究发现，教师自身的探究技能 在实施探究教学时占有很重要的作用 。 因此，如何使科学探究的思想在实施物理新课程中体现出来，如何使学生体验到科学探 究精神，获得科学探究方法，形成科学探究能力，这就需要物理教师具有科学探究的能力， 对探究有正确的认识，会使用科学探究的方法，创设探究性的教学活动而物理师范生，作 为未来的物理教师，是教师队伍中肩负教学改革的新生力量，是新课程的后备力量，他们具 有怎样的科学探究能力呢? 因此，为了促进探究教学的顺利实施和进一步推广，有必要对物 理师范生的科学探究能力傲深入的研究 从国内的研究来看，对于科学探究能力方面的研究，主要研究对象是中学生 4 1 1 5 6 1 ，并多 是采用问卷调查的方式来了解中学生的探究能力情况有关师范生科学探究能力培养方面的 研究较少，有研究者川在对科学探究活动设计的初步研究中，让师范生参与科学探究活动设计， 但研究的重点不是师范生的科学探究能力，而是通过这样的实践研究进行科学探究活动设计 时应考虑的因素，从而提出科学探究活动设计的建议和原则。有研究者例傲了培养具有科学探 究理念教师的研究，从分析师范生应具有的科学素养入手，进而对探究教学的特点及模式做 了理论分析，然后提出高等师范院校应怎样调整课程设置来培养师范生的科学探究理念，没 有对师范生的科学探究能力进行深入的研究 国外的研究者让师范生经历具体的探究活动，由此来研究师范生的科学探究能力r o t h l 9 j 西南大学硕士学位论文 让2 5 个职前科学教师进行独立的探究活动，研究发现他们提出一个可探究的问题有很大的困 难，很多学生能提出与自然相联系的问题，但不能运用探究的结果来作为解释有关前因后果 关系的证据有几个学生在某种程度上不能控制变量以便进行明确的测量，过半的学生不能 从收集的数据中找到与最初提出的问题之间的联系t a s h i r o 等研究者”1 通过“p h y s i c s l 0 0 ”这 门课程对职前教师进行培训，在进行开放性的探究活动时，通过他们提出的问题、探究过程 ( 探究日志) 和最后展示的探究报告三方面对学生的科学探究能力进行评价 从国内外现有的研究来看，国外学者对科学教师教育有比较深入的研究，通过具体的课程， 让职前教师经历真正的探究活动，从而培养他们的探究能力，并从中研究他们的科学探究能 力，以便不断优化和改进培养方案而我国在这些方面还缺乏系统性的研究国外的理科教 育与我国理科教育的背景存在着巨大的差异，因此，国外的对职前教师科学探究能力的研究 成果不能直接移植到我国，但其研究方法值得参考和借鉴 鉴于国内对师范生科学探究能力的研究很少。本研究让物理师范生参与到具体的科学探 究活动中，通过师范生记录的探究日志来研究他们的科学探究能力 1 2 文献综述 1 2 1 相关概念界定 一、探究 探究英文i n q u i r y 一词起源于拉丁文的i l l 或i n w a r d ( 在之中) 和q u i l c r ( 质询、寻找) ， 按照我国汉语大字典 的解释，探究是指“探索研究一，即努力寻找答案、解决问题按照 牛津英语词典) 中的定义，探究是“求索知识或信息特别是求真的活动；是搜寻、研究、 调查、检验的活动：是提问和质疑的活动” 广义的探究泛指一切独立解决问题的活动，就是人们通常所说的对某个现象或问题追根 究底、好奇爱问试图弄清事理的行为它包含成人那种深思熟虑式的“思想实验”，又包括 儿童那种尝试错误性的体验探索；既有自觉的，又有自发的；既可能是新颖独特的，又可能 是模仿的1 狭义的探究专指科学探究有时候，“探究”一词是可以代替科学探究的，当讨 论到科学方面的问题时，探究其实就是指科学探究”2 1 科学探究指的是科学家们用于研究自然并基于此种研究获得的证据、提出解释的多种不 同途径科学探究也指学生用以获取知识、领悟科学家的思想观念、领悟科学家研究自然界 所用的方法而进行的种种活动科学探究是一种复杂的学习活动，需要做观察；需要提出问 题；需要明确假设，运用判断思维和逻辑思维，考虑可能的其它解释；需要查阅书刊及其它 信息源以便了解已有的知识；需要设计调查和研究方案；需要根据实验证据来核查已有的结 论；需要运用各种手段来搜集、分析和解释数据：需要提出答案、解释和预测；需要把结果 告之于人 实际上，学生探究科学知识的过程和科学家所从事的研究活动和思维过程在本质上是相 2 第1 章绪 论 同的，学习者和科学家都是通过正视新的问题和新的现象，通过收集资料，提出并验证假设 来构建科学的知识，获取科学的方法以及养成科学的态度在整个探究的过程中，他们都经 常评价或重新评价证据的本身价值及其有效程度，分享、批判他们的假设和其它假设所不 同的是科学家是寻求人类未知的知识，而学生获取的知识对人类来讲是已知的，但对他们来 讲是未知的i 科学探究的一个重要方面就是要让学生以类似于科学家傲科学的方式来学习 和体验科学 在物理课程中，科学探究是让学生像科学工作者进行科学研究一样，通过自主的探究活 动，学习物理概念和物理规律，去探究和获取知识。从而体会科学作者研究科学时的探究过 程，培养学生的科学探究能力、科学态度和科学精神1 1 珂物理课程标准提出科学探究包含七 个要素：提出问题；猜想与假设；制定计划与设计实验；进行实验与收集证据； 分析与论证； 评估；交流与合作 。对假设的验证”是探究过程的有效表征。通常认为。验证假设”的探究模型是线性的 过程，即经常指的“科学方法”w m d s c h i t l ! ”l 认为这种看法有两种误解：首先，在科学中验证 假设的过程并不是线性的，是不连续的，并不是要先前的步骤都完成了才进行下一步在实 际的科学过程中，在探究开始时就要考虑到很多步骤和一个步骤与其它步骤的联系，尤其是 要考虑建立假设，数据收集、和数据分析之间的相互依赖关系；其次，关于“科学方法”，很 多不同的科学团体都指出没有通用的科学方法。科学探究有着不同的形式1 7 k t s l t g i ，有些科学 家是先建立假设然后测试假设；有些科学家，是在分析数据之后才建立他们的假设；有些科 学家如生物学家，天文学家、解剖学家进行描述性的研究，提出的假设有可能不能明确地测 试 物理课程标准规定，在学生的科学探究过程中，其探究过程可以涉及所有的要素，也可 以涉及部分要素 二、探究能力 1 能力 到底什么是能力? 不同的学者对此有不同的见解，扭0 理学上一般认为所谓能力是指人们 顺利完成某种任务的稳定的个性心理特征，是人们用以提出问题、分析问题、解决问题的本 领鲫能力是在活动中形成和发展起来的，对活动进程及方式起稳定调节作用，是保证人们 成功地进行实际活动的有关稳定心理特点的有机结合。首先，能力是和活动紧密相连的，离 开了具体活动，能力就无法形成和表现；其次，能力是顺利完成某种活动直接有效的心理特 征，而不是顺利完成某种活动的全部心理条件 2 科学探究能力 科学探究能力就是保证学生顺利完成探究性活动的心理特征1 2 ”它具有以下六个特点： ( 1 ) 科学探究能力表现在学生进行探究性学习的活动中，并在活动中得到发展学生的科 学探究能力的水平将直接影响和决定其进行探究性学习的效率和结果 ( 2 ) 科学知识和探究技能是有机结合的科学探究能力离不开科学知识和科学技能，缺乏 j 3 西南大学硕士学位论文 科学知识，科学探究就无从谈起；缺乏科学技能，也无法进行科学探究。 ( 3 ) 探究活动具有外显性，探究过程中有可以看得见的环节 “) 探究活动的进行具有灵活性和协调性一般来说，可以把探究过程分为七个要素，但 在实际进行探究活动时。不一定按照这七个要素的捧列顺序进行，可以交叉进行，也可以将 后面的要素提到前面进行，应该根据探究的要求灵活掌握，使探究活动协调进行 ( 5 ) 科学探究活动具有集体性、合作性和交流性，是一种集体性的协作活动，对于简单的 问题可以由学生个人来进行。对于比较复杂的问题，应该通过小组活动甚至全班性活动进行， 在学生问进行交流和合作 ( 6 ) 探究活动具有循序渐进性学生的科学探究能力的发展是在探究实践中不断积累起来 的，学生经历的探究活动应该由简单到复杂。使探究活动的水平循序渐进 也有研究者吲认为科学探究能力是人们努力去进行成功的科学发现时表现出来的技能， 知识、意向等特征关于探究的技能，它所涵盏的技能个数、相互顺序及其相对重要性，不 同地区、不同国家、不同学者有不同的解释，普遍认同的观念包含以下七种科学过程技能i z 3 l ： 观察仔细查看做好笔记，进行对照和对比 提问针对观察到的现象提问，提出能够引发调奁的问题 假说提出与观察结果相一致的解释 预言基于观察，预测一件将来会发生的事件 调查研究制订计划，开展活动，测量、收集数据以及控制变量 解释一归纳综合，提出结论，找出合适的模型 交流将自己探究的情况以口头、书面表达或派代表陈述等多种形式告知别人 由于科学探究活动本身的复杂性和综合性，科学探究能力也必然包括从事科学探究活动 所需要的各种能力，综合性很强p ”对于学生的科学探究能力，美国国家科学教育标准) 对三个学段( 幼儿园到4 年级、5 _ 8 年级、9 - 1 2 年级) 学生应该达到的基本探究能力做了具 体的要求我国的物理课程标准( 实验稿) 对义务教育阶段和高中阶段学生的探究能力做 了基本要求，对应于探究过程的各个要素，规定了7 种探究能力：提出问题的能力、猜想与 假设的能力、制定计划与设计实验的能力、进行实验与收集证据的能力、分析与论证的能力， 评估的能力，交流与合作的能力 物理师范生，他们的科学探究能力包含课程标准中规定的7 种探究能力，还包含着对每 个探究要素的反思能力，因为，他们作为未来的物理教师，是物理新课程的实践者，他们不 仅要自己能进行探究，还应对探究有一定的反思这种反思，包含对探究过程的思考和对以 后探究教学的思考具体地说，这种反思包括经历探究某过程后的体会，如收获或遇到的 挫折；对这探究过程本身的认识( 如认识到这一探究过程在整个探究过程中的作用和意义， 在义务教育物理课程标准 和普通高中物理课程标准) 中对探究能力的基本要求都强调 对探究各要素的作用和意义的认识，而教师要进行探究教学，更应该对探究各因素有清晰的 认识) ；结合自己的经历思考以后应该怎样进行探究教学 三、探究教学 美国国家科学教育标准l 习认为，探究教学包括促进科学概念学习的实践和同科学家 4 第1 章绪论 研究自然界相似的过程，动手和动脑是探究教学的主要特征，同时也包括对科学进行严密反 思的活动 探究教学实质上是一种模拟性的科学研究活动，它包括两个相互联系的方面：一方面是 以“学”为中心的探究学习环境；另一方面是给学生提供必要的帮助和指导，确保学生经过 探究后能成功地发现科学概念和原理瞄1 这种教学中的探究、发现在对象的难易、过程的复 杂程度等方面并非是科学发现过程的原本再现，而是它的“简约复演”州 也有研究者认为探究教学叨应包含着两层意思，即：。将探究作为一种方法”，就是将探 究作为一种教学的方法以帮助学生建立起对科学内容的理解；。将探究作为一种结果”，就是 将探究作为一种教学结果，让学生在学习科学内容的过程中学会进行探究并建立起对科学本 质的认识和对科学知识发展过程的理解，以及提高学生相关的探究能力 为了区分在课堂实践中各种形式的探究，国外研究者 2 s j 2 9 根据学生提出问题和回答问题 的独立程度，将课堂探究分为4 个不同的水平：第一种水平是最低水平的“探究”，即强化型 实验( c o n f i r m a t i o ne x p e r i e n c e ) ，就是通常所说的“验证性实验”，是指学生按照已定的程 序证明已知的科学定理；第二种水平的探究是指结构型探究( s 仰c t t u e di n q u i r y ) ，探究时给学生 提供将要调查研究的问题、解决问题所要使用的方法和材料，但不提供预期结果，学生自己 要根据收集到的数据进行概括、发现某种联系，找到问题的答案；第三种水平的探究是指导 型探究( g u i d e di n q u i r y ) ，教师也是提供给学生一个探究的问题，有时也提供材料，但是学生 必须自己对收集到的数据进行概括，弄清楚如何回答探究的问题：第四种水平的探究是开放 或独立型探究( o p e n o ri n d e p e n d e n ti n q u 蚵) ，教师让学生自己提出问题并设计相应的探究方案 事实上，结构型探究、指导型探究、开放型探究之问的细微区别是暗含的学生的实践阁 例如，比起结构型探究来，指导型探究课堂中的学习者有更多的智力挑战，教师也要面对更 复杂的教学与结构型探究相反，学生在指导型探究中要依据老师提出的问题，设计自己收 集数据的方法( 这个过程包含创造、学习领域的知识，以及熟悉收集数据的方法) ，整理收集 的数据并分析数据因为学习者要。创造”他们认为能回答问题的数据，指导型探究要求学 生通过亲自实验来理解证据是怎样支持所主张的观点的，这对学生来说是一个很重要的经历 在开放型探究中，教师要限制一个研究的领域，