注重科学探究-提高科学素养

注重科学探究，提高科学素养义务教育物理课程标准（2011年版）解读陕西洛南县工农中学 冯岳翔 义务教育物理课程标准（2011年版）（以下简称标准（2011年版）指出：“义务教育物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程。此阶段的物理课程应注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题和解决问题的能力。”。（标准（2011年版）P2）“经历科学探究过程，具有初步的科学探究能力，乐于参加与科学技术有关的活动，有运用研究方法的意识。”（标准（2011年版）P5）。“科学探究学习方式是提高学生科学素养的一种重要而有效的途径，在设置义务教育物理课程的内容时，将科学探究纳人“课程内容”。本标准中的“科学探究”包含提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要索。本标准对这些要素分别提出了“科学探究能力的基本要求”。” （标准（2011年版）P4）。可见科学探究贯穿于初中物理教育教学的各个环节，它要求教师在教学过程中要高度重视科学探究式教学，注重培养学生的科学探究能力，使学生通过自主的探究活动，体验科学探究的乐趣，摸索科学探究的方法，领悟科学探究的思想和精神，培养勇于创新的意识和能力，从而不断积累科学素养，为学生终身发展奠定基础。一、正确认识科学探究1科学探究的含义所谓科学探究就是让学生 模拟科学家的工作过程，按照一定的科学思维程序去探索学习的过程。这种思维程序由提出问题、猜想与假设 、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作七个要素组成。在标准（2011年版）中，“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式。将科学探究列人“课程内容”，旨在让学生经历与科学工作者进行的相似的探究过程，主动获取物理知识，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神” （标准（2011年版）P8）。因而，学生的科学探究是指学生通过教师的指导和启发引导下。2科学探究的特点“科学探究学习方式是提高学生科学素养的一种重要而有效的途径” （标准（2011年版）P4）。“在义务教育物理课程中，实施科学探究式教学对提高学生的科学素养具有重要的作用。因此，在科学探究中，教师不仅应关注让学生通过探究发现某些规律，而且应注重在探究过程中发展学生的探究能力，提高探索兴趣，增进对探究本质的理解，培养科学态度和科学精神”。 （标准（2011年版）P25）。可见，科学探究既是学生的学习目标，又是一种重要的、有效的学习方式，它对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。在学生的科学探究过程中，教师应注重学生对探究过程的体验，而非机械记忆探究的结果；重在收集证据，多方寻求答案，而非繁杂无意义的计算；重在对结果客观科学地评价，而不要迷信于权威。在科学探究活动的过程中，学生处于主体地位，教师可以是活动的组织者、指导者，也可以是活动的参与者、学习者，在互动中实现教学目标。3、将科学探究列入内容标准的意义和目的意义：实现两个转化。即将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化；从学生被动接受知识向主动获取知识转化。目的：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。4、 科学探究与科学内容之间的关系标准（2011年版）虽然把内容标准分成科学探究与科学内容两个部分，但这两个部分不是完全孤立的，而是相互联系的。学生通过在科学探究活动中的经历、体验和感悟，获得了科学知识，同时也提高了科学探究的能力。所以科学探究既是学生的学习目标，也是重要的教学策略。5、 科学探究具体的能力要求标准（2011年版）把科学探究的七大要素作为一级目标，而后逐个进行了细化，提出了31个子目标，即对应各探究能力要素的基本能力要求。这些要求明确具体，有较强的操作性。这些基本要求中，使用了，“了解”、“能”、 “尝试”、“会”、“有”、“经历”等行为动词。为了让教师和学生准确地把握这些词语的含义，标准（2011年版）在附录中对这些行为动词作了进一步的解说和界定。二、正确认识科学科学探究式教学标准（2011年版）指出“在义务教育物理课程中，实施科学探究式教学对提高学生的科学素养具有重要的作用”（标准（2011年版）P25）。所谓探究式教学，其实是一种模拟性的科学研究活动。在教学中，它强调教师要以探究为目的，在教师的指导下，以学生的独立自主学习和合作讨论为前提，以确定的课题为探究内容，给学生提供充分的自由表达、质疑、合作、探究、讨论问题的机会，通过个人或小组合作的方式自主开展探究活动，综合运用已知去获取新知，培养分析问题、解决问题的能力和创新能力的学习活动。探究式教学的根本目的不是把少数学生培养成精英，而是更看重于学生多方面综合能力的培养。它既要重视结果，又强调知识获取的过程；既关注指导，又注重应用，突出以学生为中心和让全体学生都参与的特点，有利于培养学生的综合实践能力和综合运用知识的能力。“因此，在科学探究中，教师不仅应关注让学生通过探究发现某些规律，而且应注重在探究过程中发展学生的探究能力，提高探索兴趣，增进对探究本质的理解，培养科学态度和科学精神” （标准（2011年版）P25）。“教学中应把科学探究能力目标进一步分解细化，并根据自己的教学实践，转化为具体的教学目标和教学设计” （标准（2011年版）P25）。在课堂中实施科学探究教学，通常会遇到两对矛盾：一是学生自主探究和教师进行指导的矛盾；二是丰富的探究过程和有限的探究时间的矛盾。 虽然倡导学生自主探究，但学生在课堂上根据问题完全独立地自主探究，将会遇到很多困难，有些探究难以进行下去，需要教师的指导，而教师过多、过细地进行指导，又会消弱学生的自主程度，影响学生探究能力的培养。科学探究具有从提出问题到交流合作等七个要素，有很丰富的探究过程。学生要自主完成这七个要素的行为，需要大量的时间，然而课堂的时间是有限的，课堂中除了科学探究活动之外，还有其他的教学任务需要完成，因此又构成了丰富的探究过程和有限的探究时间之间的矛盾。因此标准（2011年版）附录设计了两个课内科学探究的实例，一个是“探究电磁感应的条件”，另一个是“探究凸透镜成像的规律”。还介绍一个在课外进行的完整的科学探究实例。通过实例消除教师在科学探究式教学中的困惑。两个课内科学探究的实例，尽管内容差别很大，一个是 电学的，另一个是光学的，但它们都有一个共同特点： 教学 中各个探究要素并不面面俱到，前者侧重于“提出问题” 和“收集证据”， 后者侧重“分析和论证” 。由于实例采用的 教学实况描述的方式，有具体情境的支撑，教师阅读 实例后能领悟到：属于本课题所侧重的科学探究要素， 教师 要舍得花费足够的时间，让学生自主进行，少加指导； 而不是本课题侧重的要素，则可以通过教师的指导， 使探究过程 可以很快进行下去。这就是说，课堂内的科学探究， 可以很快进行下去。这就是说，课堂内的科学探究，通过 “不同的课题侧重培养不同能力”的办法，来实现各种探究能力的全面发展。第三个实例描述的是学生课外的科学探究，让教师看到课 外和课内的科学探究在教学上是有区别的：（l）从课题的提出 来看，课内科学探究是按教材的进度探究物理课程标准所规定 的内容项目，而课外探究项目的科学主题不受物理课程标准和 教材的约束，其内容和生活联系比较紧密，学生可以通过生活 中的发现自主提出；(2)从课题的实施来看 ，课内的探究受到 时间限制，只能侧重部分要素，而课外探究的时间机动且充裕， 可以经历完整的探究过程；（3)从能力培养来看 ；整个初中物 理课程有大量的课内探究课题，通过不同课题侧重不同要素， 使学生的探究能力得到深人和全面的发展，而整个初中物理课 程只可能完成不多的几个大的课外探究项目，通过每个课题的 完整探究过程，发展学生全面的探究能力。 三、合理设计科学探究活动标准（2011年版）指出“在探究式教学设计中，应首先依据课程目标和教学内容确定教学目标，如考虑通过探究活动，学生在科学内容的学习上应达到什么目标，在能力培养上应突出哪些方面，应注意哪些“情感态度价值观”方面的目标渗透等” （标准（2011年版）P26）。说明在教学中要树立“用教材教”的意识，教师在设计科学探究形式的时候一定要注意根据教学内容和实际情况，合理安排教材。“根据教学内容、学生情况及实验条件等预设探究活动的大致过程，并且清楚探究活动中的难点、重点与兴奋点等” （标准（2011年版）P26）。另外，“探究式教学的设计，要循序渐进，既要整体考虑学生科学探究能力目标的逐步达成，又要分别考虑每次探究活动的侧重点” （标准（2011年版）P26）。科学探究过程有7个要素，即提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析论证、评估、交流与合作。并不是所有探究过程都要完成这7个要素，有时，只有部分内容适合科学探究，并且只涉及部分要素。这就需要教师在备课过程中充分考虑，设计适合学生发展的探究形式。“还可结合当地条件和学生情况等设计一些课题，或让学生自己提出课题进行探究” （标准（2011年版）P26）。 给了教师、学生很大的自主权，体现了“以人为本”思想，最终实现育人的功效。四、有效实施探究式教学标准（2011年版）指出“在进行探究式教学时，教师应创设一定的探究情境，激发学生的探究欲望。例如，通过引入生活实例或进行小实验等，设计认知冲突，使学生带着疑问、充满好奇地开始进行科学探究活动。在科学探究活动中，应鼓励学生积极、大胆地参与，避免包办代替、简单否定等。例如，当学生所提的问题意义不大、针对性不强时，教师应给予鼓励和帮助，尽可能指出其合理之处，使学生看到自己的成绩，有继续参与的勇气，同时引导学生提出更好的问题。其实，在探究活动中，学生出现问题（如探究方案不够科学严谨，操作过程有误，或收集数据存在问题等）是正常现象，对此，教师应仔细观察，分析学生出现问题的原因，尽可能将学生的问题转化为课程资源，并将这些资源作为案例帮助学生纠正错误，引导其进行科学探究。要正确理解科学探究，在探究教学中不仅要注重探究的结果，而且要注重探究的过程，落实本标准中对学生科学探究能力提出的基本要求。在本标准中，有“通过实验”“经历”等行为动词，这表明探究过程既是学习过程，也是课程目标的要求。要让学生真正经历探究过程，不要为了赶进度而在学生还没有进行足够思考时草率得出结论。在科学探究课结束前，教师应对学生的探究活动进行总结和评价，如分析哪些操作是正确的，哪些操作是错误的，并且说明为什么。在这样的反馈过程中，学生对自己的探究行为便有了反思，他们便知道如何修正错误，做得更好。这将提高科学探究课的效率，有利于学生探究能力的发展”。 （标准（2011年版）P27）。五、教师在实施科学探究过程中请注意的问题1更新观念，力争跟上时代步伐民族要发展，教育要先行；教育要发展，教师应先行。作为新世纪的人民教师，我们一定要与时俱进，抢抓机遇，努力适应教育新形势的要求，及时更新观念，进行准确地角色换位，努力提高自身全方位的素质，争作课改的领头人。2加强学习研究，努力适应新课改要求新课程改革是一项长期而艰巨的任务，新的教育形势要求每位教师不断加强学习研究，把握学科发展的前沿态势，注重各学科之间的整合，努力适应课程改革的新要求。发展是一个永恒的主题，永无止境地学习是现代教师的主旋律。现代教育技术日新月异，教学素材与教学手段不断更新，教师除了要学会运用现代教育技术，还要学会正确选择和运用恰当科学的教学方法组织教学，提高课堂教学效益。3培养学生的科学探究能力必须循序渐进、因材施教中学物理学科教育的主要任务是培养学生的基本知识、基