1、1科学探究的类型在初中物理教学中的应用“国际上研究者把科学探究分为六种类型:实验性探究、基于测量的探究、逻辑推理任务、工程设计性探究、技术设计性探究、开放性探究” 。根据初中物理教学实际和我们的学习、思考与实践，现在就这六种类型在物理教学中的应用谈一下浅显的认识。1、基于的测量的探究：1.1 常用的测量工具及基本要求：物理量的测量是实验活动的基本内容，实验中最大量的工作是物理量的测量。物理上许多新现象的发现都是和测量仪器及测量方法的改进分不开的。在测量性的探究教学中，对物理测量的原理、方法的介绍和操作的训练，是使学生掌握物理知识与技能、受到科学态度和科学精神熏陶的重要方面。初中物理常用的测量工
2、具共有八种，可分为两类：一类是直读式的测量仪器，如：刻度尺、温度计、弹簧测力计、量筒(量杯)、秒表、电流表、电压表。一类是比较式的测量仪器，如：天平。在这些测量工具(量杯除外)中,其相邻的刻度之间的长度与相关物理量之间都成线性关系，有其共同的特性。在反复使用这些测量工具时,教师应有意识地引导学生去综合、对比。注意它们的单位、量程、最小分度值，让学生养成以刻度的分度值为基础的观察 力。在合理选择测量工具时，待测量不能超过测量工具的量程，所选测量工具的精确度符合实验要求，如测量跑道长度时，使用厘米卷尺就可以。在使用测量工具时，要会正确使用，如用刻度尺测量长度时，刻度尺 要放正，不能歪斜；经过合理选
3、择的弹簧测力计在使用时首先要轻拉挂钩几下，避免弹簧测力计指针、挂钩、与外壳摩擦；使用温度计测液体温度时，待温度计示数稳定后，放在液体中读数等。1.3 基于测量的探究操作由于测量性探究是最基本的，相对其他探究活动来说是比较简单的，故只涉及部分要素。例如:给新鲜马铃薯，一只量筒，一只烧杯，一根足够长的细线，小刀，水槽，足量的水。请利用上述器材测出马铃薯的密度( 马铃薯 水,要求写出表达式 )。提出问题:如何用给定的器材测出马铃薯的密度设计实验：(1)用小刀取大小适中的马铃薯样品(取样法)。(2)在量筒中装入适量的水，读出水的体积 V1，将马铃薯浸没在水中，读出马铃薯和水的总体积 V2，则马铃薯的体
4、积 V=V2-V1。(3)让烧杯漂浮在水面上，将马铃薯样品放入烧杯中，用细线记下水面所对应的位置。将马铃薯取出，向烧杯中慢慢注入水，直到槽中水面对准细线时为止，用量筒测出烧杯中水的体积 V3，则 m= 水 V3(替代法)。进行实验：按照实验设计，动手操作。解决问题： 马铃薯 =m/V= 水 V3/V2-V1。2、逻辑推理任务：学生的科学探究并不意味着只是动手操作，进行实验活动。凡 是有利于学生“构建知识” 、形成“科学观念” 、领悟“科学研究方法”的各种活动都属于科学探究范畴。逻辑推理任务在初中物理教材中不占主要地位，但它对培养学生思维能力具有重要的不可替代的作用。逻辑推理任务在初中教材中主要
5、有两种类型。一种是在学生原有认知基础上，通过猜想与假设，运用已掌握的物理规律、从理论上推导出新的物理规律，它注重理论推导。例如：串联电路总电阻 R 串与分电阻 R1、R 2的大小关系。提出问题：两个串联电阻的总电阻 R 串跟两个分电阻 R1、 R2的大小关系如何?2猜想与假设：:两个电阻 R1、R 2串联后，总电阻 R 串可能大于两个分电阻，因为两个导体串联，相当于增加了导体的长度，导体的长度越长，电阻越大。理论推导：U 1=IR1,U2=IR2,R 串 =R 串 /I=(U1+U2)/I=(IR1+IR2)/I=R1+R2。检验假设，得出结论：从理论推导中可证明猜想与假设是正确的。另一种是利
6、用物理实验，在真实可信的实验基础上，通过对实验结论的比较、类比、归纳和演绎等逻辑推理的基础上，得出物理规律，它注重逻辑推理。例如牛顿第一定律就是采用逻辑推理的方法得出的。3、开放性探究：学生在探究学习的活动中，教师有时提供要调查研究的问题，有时提供材料，有时教师提供实验数据让学生分析并作出解释等，这种探究活动的特点是在教师的指导下进行，这种探究被称为“指导性探究” 。在学生探究活动中,从提出问题、制定计划、收集证据、解释证据、表达交流，完全由学生个人(小组)决定。这样的探究被称为开放性探究。基于以上的理解以及我们在初中物理教学中的实践，将开放性探究分为课堂内开放性探究和课堂外开放性探究两种 。
7、在课堂内探究活动中,为了重点训练科学探究某一要素(如提出问题能力、猜想能力、设计实验能力)，掌握某一要素的技能、技巧、方法，使学生认识其内涵，就属于课堂内开放性探究。如为了训练学生的猜想能力，提出“乒乓球的反弹高度与哪些因素有关?”的问题，让学生思维发散、大胆猜想:与用力大小有关；乒乓球的大小有关；与乒乓球的材料有关；与地面的材质有关；与高度有关等。学生在课堂内理解了很多物理知识也掌握了其相应的技能与方法，如果要让学生学习、理解科学的本质，那么课外开放性的探究是不可缺少的一部分。根据初中物理教材特点及学生年龄特点，我们对课堂外开放性探究做了以下尝试：(1)课题研究类。 它以认识和解决某一问题为
8、主要目的。例如:学完声现象一章后，要求学生以小组为单位，以假如你是学校环境监测小组成员，现在要准备一份学校环境噪声情况的报告。要求做到以下几点:列出学校噪声来源的清单；利用录音机记录下这些噪声；在同学中进行一次调查，请他们对每一种噪声的感觉做出评定；分析校园受噪声污染的程度，提出控制噪声的设想。(2)活动设计类。它以基础知识为载体，以动手操作为主要形式，以培养学生的科技意识、科学爱好和开发学生创造力为目标。如利用中国地图测量南京到北京铁路路线的实际长度。4、实验性探究：在初中物理教学中，应主要突出实验性探究。实验性探究是物理教学的主要内容，它对学生掌握知识、形成概念、理解规律、培养探究精神和能
9、力起着主要作用。对实验性探究教学各类书籍、杂志介绍很多，这里不再赘述。5、工程设计性探究、技术设计性探究：这两种探究在初中物理教学中也有具体体现。如“生活中发生用电事故的调查” ，在这一课题研究中首要制定调查计划，决定参加调查的人员及调查分工，什么时间到哪些单位去调查，调查哪些有代表性的人物，如何将调查资料讨论、研究、分析，写出调查报告等。这样着眼于从整体规划、设计工作方案的探究性活动，可理解为“工程设计性探究” 。再如:“怎样估测从校门口到你家骑自行车的平均速度” ，在这一活动中，如何测量从校门口到家的距离，是这个探究活动设计的重点和难点。经学生讨论，设计方案如下:（1）骑摩托车用里程表测量
10、；（2）用卷尺测量；（3）用铁环滚动测量；（4）用自行车测量，测出车轮周长，记录从校门口到家共蹬了多少圈(必须始终蹬脚踏板，不能停)；（5）用自行车测量，在自行车前轮拴一软铁丝，车轮每转一周,软铁丝都会碰前叉响一次，这样来记录车轮转过的圈数,根据车轮周长,算出距离。根据安全、方便、快捷、较准确的原则，我们采用了第 5 种方案。像这样针对某一具体问题的具体环节的技术方面的探究活动设计，我们可以理解为技术设计性探究。6、探究式教学之探究：科学探究是科学课程标准提出的新要求，是新课程的一大突出特征。在课程标准中，科学探究是与科学内容并列并处于上位的内容，因而，科学探究贯穿于新课程始终。教师能否有效组
11、织学生实施科学探究，关系到新课程标准精神的落实，关系到学生学习方式的转变，更关系到学生科学素养的提高。笔者结合对新课程教学视导和思考，就与科学探究相伴而生的探究式教学作一探究。3科学课不仅指科学知识，而且还包含科学思想、科学方法、科学态度和科学精神。科学学产生和发展于实践（实验） ，是一门以观察和实验为基础的科学，因而科学课教学理应突出实验，并发挥实验的育人作用。传统的教学只把实验作为实现知识目标的手段，在技能养练上也很薄弱。又由于受应试教育的影响，实验多停留在纸上谈兵的层面上，实验中的育人因素没能得到挖掘和体现，本来精彩诱人的科学课堂变成为空洞的说教，将学生学习科学的积极性和热情扼杀殆尽。科
12、学课程标准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，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。 ”它不仅是重要的教学方式，更是学生的学习目标， “学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进行科学研究时的相似过程，学习科学知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。 ” 科学探究包括“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，合作与交流”七个要素。根据课程标准精神，每一要素都有其相应的能力要求，它具有提高学生
13、的科学素养和人文素养的双重功能。目前，学科教师对科学探究的重要性已有了一定的认识，不管是概念课还是专题探究课，大都能较好地体现科学探究的几个要素，特别是关于“提出问题”这个首要要素。课堂上教师能为学生提供一定的问题情景，并组织学生参与一些活动，激发学生从中观察发现问题并提出要探究的问题，能较好地组织学生从事探究活动，并对活动进行分析和概括，形成知识。但结合课程标准的要求，多数教师在实施探究式教学时，要么对其相关要素的内涵领会不深刻、要求不能很好把握，要么机械呈现科 学探究的“七个要素” ，学生的科学探究流于过程，难以发挥其科学探究应有的功效。在科学探究七个要素中，第一要素是提出问题。探究课伊始
14、，教师虽也为学生设计提供了一些问题情景，但都不很丰富。创设的情景要么过程短暂，学生没有充分的观察思考，要么与探究的问题缺乏联系，使学生思维偏离探究主题。学生从情景中提不出有价值的问题，或由老师提出问题，而不是学生的真问题。此环节的过程性不强，老师没能有效地培养学生的问题意识 和提出问题的习惯。学生的问题常常是直观现象加问号，需要老师引导学生将其转化为要探究的科学问题，对此，老师缺乏有效及时的引导 和指导。在探究活动和交流过程中学生也都没能提出相应的问题，仍然是老师问学生答。说明老师“以问题为纽带”的科学教学观还没形成。此外，多数探究课都没有很好体现评估要素，信息交流也多停留在老师和学生之间。关
15、于学生的具体探究活动，是在教师组织学生进行制定计划和设计实验并对方案进行优化的基础上进行的。中外研究和实践表明，探究式教学包括结构型探究、指导型探究、开放型探究三种。在这三类探究教学活动中，教师的直接指导和帮助相应地越来越少，学生探究的自主性和独立性越来越强。从某种意义上说，开放型探究教学与科学探究十分相似或接近。探究教学的开展会受到诸多因素的影响，所确立的科学探究要素和学生认知方式是建立探究教学模式的两个至关重要的依据。忽视前者教学就不能体现科学探究的特性，失去探究教学的基本规范；忽视后者探究教学就会缺乏心理基础，难以落到实处。因4此，探究教学应以学生发展水平为基础，对科学探究过程进行优化和
16、模拟。笔者认为，结构型探究显得教条呆板甚至有点僵化，多少有悖于新课程倡导的培养学生自主意识和实践能力的精神要求。根据学生的学习基础和认知发展水平，在组织初中学生特别是八年级学生进行科学探究时，应以指导型探究为主，辅以开放型探究。在学生探究前和探究过程中应有必要的面上指导和个别具体的指导，决不是听之任之的“牧羊式”的探究，否则会有相当小组的探究带有极大的盲目性，达不到探究的目的。科学探究的“七个要素”是要素而不是七个环节，也不应理解为程序。应避免将“七个要素”以环节或程序的形式呈现，也不应在一个探究课题中同时要体现各要素。科学探究对学生乃至对老师都是新课题，新课程科学探究课的要求也是逐步完善和深
17、化，并且各要素也应是隐性显现而不是机械的显性呈现。因而，在实施探究式教学时要灵活处理，避免程式化甚至“八股化” 。笔者认为，不论是那种探究课题，只少应有“提出问题、合作交流和评估（评价） ”三个要素的体现。提出问题是进行科学探究的前提，合作交流是培养学生合作意识以及语言表达能力的重要途径，评估（评价）是培养学生甄别判断和创新能力和交流互动的有效手段，并且，合作交流和评估（评价）是伴随着整个探究教学始终， 并不是游离于各要素之外而独立存在的一个程序。为确保探究式教学的有效实施，笔者在实践中探索尝试总结出“发现探究导学”探究式课堂教学模式 ，其课堂结构是“情景激趣问题导引活动探究反馈交流应用活化”
18、 。具体概括如下：1.学生围绕教师创设的科学情景或现象引发学习兴趣，教师设法激起学生认知冲突，激发他们的求知欲望并提出探究问题；2.学生通过动手实验（践）探究问题，形成和检验假设，解决问题，解释观察结果；3.学生分析、解释数据（现象） ，对自己的观点进行综合概括；4. 教师与学生共同回顾与评价所学内容与学习方法；5. 将所学知识运用于新情境，以拓宽理解，形成新技能。一堂优质高效的科学探究课需要时间作保障，这正是有效进行科学探究课的矛盾所在。因此，实施探究式教学需要教师对课堂教学进行优化。笔者曾提出课堂教学“六优化” ，乃不失为提高探究式教学效果的有效思路和措施。课堂教学“六优化” ，即“优化课堂结构，优化课堂环境，优化课堂语言，优化教学内容，优化教学方法和优化教学手段”六个方面。实现了教学“六优化”就可保证探究教学有效实施。这需要教师的深入研究和探索。
