摘要:新課程改革至今,無(wú)論在理論層面還是實(shí)踐層面,探究教學(xué)均成為關(guān)注和研究的焦點(diǎn)之一。本文就科學(xué)探究中“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃”這一要素,依據(jù)《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)于科學(xué)探究的能力要求,結(jié)合自己的行動(dòng)研究,闡述其教學(xué)策略。
關(guān)鍵詞:科學(xué)探究;制定計(jì)劃;設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);教學(xué)策略
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2013)2(S)-0028-2
《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(下文簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)把發(fā)展科學(xué)探究能力作為義務(wù)教育階段物理課程的一項(xiàng)重要目標(biāo)?!稑?biāo)準(zhǔn)》在“課程目標(biāo)”中,對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究能力提出了總體要求,又在“科學(xué)探究能力目標(biāo)”中,分別對(duì)與提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、表達(dá)與交流等七個(gè)要素相對(duì)應(yīng)的科學(xué)探究能力提出了具體要求。
科學(xué)探究要通過(guò)具體的操作來(lái)獲取證據(jù)從而驗(yàn)證假設(shè),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定探究計(jì)劃將會(huì)把猜想與假設(shè)落實(shí)到具體操作上。制定探究計(jì)劃會(huì)使探究者明確收集信息的途徑和方式,確定所收集信息的范圍和要求,了解探究所需的器材和設(shè)備以及建立分析數(shù)據(jù)的方法和思路。探究計(jì)劃會(huì)使探究步驟更加有序,探究過(guò)程更加科學(xué)。假如沒(méi)有探究計(jì)劃,沒(méi)有實(shí)驗(yàn)方案,探究的操作也就失去了依據(jù)。探究的計(jì)劃不當(dāng)或?qū)嶒?yàn)方案不妥,也將直接影響探究結(jié)果的可靠性和科學(xué)性。在初中物理學(xué)習(xí)中,解決問(wèn)題的重要手段是實(shí)驗(yàn),所以制定計(jì)劃一般就是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在課堂教學(xué)中,提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力可從以下方面進(jìn)行:
1 強(qiáng)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的程序
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃。就是從操作的角度把猜想與假設(shè)具體化、程序化?;境绦蚴牵合雀鶕?jù)探究的問(wèn)題或猜想明確探究的目的;再分析該探究要解決哪幾個(gè)問(wèn)題,每個(gè)問(wèn)題都各有哪幾種解決的辦法;接著根據(jù)現(xiàn)有條件和探究要求去選擇合適的方法;然后,根據(jù)被選中的方法確定實(shí)驗(yàn)器材;最后,按所選方法的邏輯關(guān)系構(gòu)思出操作步驟。例如,在探究凸透鏡的成像規(guī)律時(shí),我們就以:“要想知道所成像的性質(zhì)與物距的關(guān)系,你們認(rèn)為該怎么做?”的問(wèn)題組織學(xué)生討論。有的說(shuō),首先要選一個(gè)凸透鏡,利用它來(lái)成像;有的說(shuō),要移動(dòng)蠟燭的位置,改變物距,看像是否有變化;有的說(shuō),要拿一個(gè)光屏,用它來(lái)承接像,便于觀察像的不同;還有的說(shuō),最好還有刻度尺,能準(zhǔn)確測(cè)出每次的物距。老師從學(xué)生的討論、交流中進(jìn)行梳理、總結(jié):要探究凸透鏡所成像的性質(zhì)和物距的關(guān)系,就要解決好兩個(gè)問(wèn)題:一是要得到清晰的、便于觀察的、不同性質(zhì)的像,二是要知道它所對(duì)應(yīng)的物距和像距。然后再想解決每個(gè)問(wèn)題的辦法,學(xué)生經(jīng)過(guò)討論得到了解決第一個(gè)問(wèn)題的辦法是:把一個(gè)物體(如點(diǎn)燃的蠟燭)分別放在與凸透鏡距離不同的位置上,用光屏在凸透鏡的另一側(cè)接收它所成的像;解決第二個(gè)問(wèn)題的辦法是利用刻度尺進(jìn)行測(cè)量。有了解決問(wèn)題的具體辦法。同學(xué)們就可以確定需要什么器材和構(gòu)思實(shí)驗(yàn)步驟了。接著,老師讓學(xué)生檢查實(shí)驗(yàn)桌上的器材并構(gòu)思出具體實(shí)驗(yàn)步驟。本節(jié)教學(xué)流程如圖1所示。
2 把握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)
每次探究都讓學(xué)生按下述程序去思考,學(xué)生就會(huì)感到有規(guī)可循,思路明確,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)也就不覺(jué)得困難了。
1、根據(jù)探究的問(wèn)題或猜想明確實(shí)驗(yàn)的目的,知道實(shí)驗(yàn)中要研究哪個(gè)物理量與哪些因素的關(guān)系;
2、明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)顯示什么,怎樣顯示;控制什么,怎樣控制;改變什么,怎樣改變;
3、根據(jù)顯示、控制、改變的需要選取實(shí)驗(yàn)器材:
4、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟;
5、設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或現(xiàn)象所用的表格。
例如:某實(shí)驗(yàn)小組研究了影響蒸發(fā)快慢的因素后提出了新的猜想:液體蒸發(fā)的快慢是否與液體的種類有關(guān)?根據(jù)猜想知道,本探究的目的是研究蒸發(fā)快慢與液體種類的關(guān)系,要顯示和比較的是液體蒸發(fā)的快慢,要改變的是液體的種類。因?yàn)檎舭l(fā)的快慢還與液體的溫度、液體的表面積、液體上方的空氣流動(dòng)等因素有關(guān),所以實(shí)驗(yàn)中還要控制這些因素不變,不給探究本問(wèn)題帶來(lái)其他的影響。思考了這些問(wèn)題后,可以在兩個(gè)相同的盤(pán)子里分別放入同樣多的水和酒精,并排放在家里的餐桌上(使兩種物質(zhì)產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象的條件相同),然后觀察哪個(gè)盤(pán)中的液體先蒸發(fā)完?;蛘邔蓚€(gè)相同的手帕用水和酒精蘸濕到相同的程度,都攤開(kāi)并搭放到相同的地方,看哪個(gè)手帕先干。
不少探究中,要比較的物理量無(wú)法直接測(cè)量。這就需要用轉(zhuǎn)換的辦法間接顯示它們的大小,如:在研究影響動(dòng)能大小的因素時(shí),用鋼球把木塊推動(dòng)的遠(yuǎn)近來(lái)顯示鋼球動(dòng)能的大?。辉谘芯侩娏鳟a(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時(shí),通過(guò)放電熱絲的燒瓶?jī)?nèi)溫度計(jì)的示數(shù)來(lái)顯示電熱的多少;在研究影響壓力作用效果的因素時(shí),通過(guò)海綿的凹陷程度,來(lái)顯示壓力的作用效果;在研究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)時(shí)。用電磁鐵吸引鐵釘數(shù)目的多少來(lái)顯示其磁性的強(qiáng)弱等。
3 學(xué)習(xí)選擇實(shí)驗(yàn)器材
初中階段的探究問(wèn)題,大都需要用觀察和實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行。其中以實(shí)驗(yàn)探究居多,所以存在著如何選擇實(shí)驗(yàn)器材的問(wèn)題。
選擇實(shí)驗(yàn)器材涉及的方面很廣,比如:實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材的性能和操作要求。實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)等,都會(huì)對(duì)器材的選擇起作用。在選擇器材時(shí),考慮的因素也是很多的,例如:怎樣實(shí)現(xiàn)探究步驟,怎樣確保器材的安全,怎樣減小實(shí)驗(yàn)誤差,怎樣方便操作等等。對(duì)初中學(xué)生來(lái)說(shuō)。一開(kāi)始不能要求過(guò)高,但是在制定探究計(jì)劃時(shí)應(yīng)該讓學(xué)生領(lǐng)悟選擇器材的思路,并嘗試著自己去選擇所需要的器材。例如,可以讓學(xué)生在制定探究計(jì)劃時(shí)思考都需要哪些器材,先把所需器材的種類確定下來(lái),再?gòu)膶?shí)驗(yàn)器材的安全性、誤差、操作方便與否等方面來(lái)考慮器材的選擇,形成從不同因素中選擇器材的意識(shí),從而逐步提高學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)器材的能力。選擇實(shí)驗(yàn)器材,應(yīng)該提倡學(xué)生選用生活中常見(jiàn)的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這有利于他們對(duì)實(shí)驗(yàn)探究產(chǎn)生親近感以及發(fā)展他們?cè)谶x擇實(shí)驗(yàn)器材方面所表現(xiàn)的創(chuàng)造力。
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(欄目編輯 李富強(qiáng))