科学探究:科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想与假设、设计实验与制定方案、获取与处理信息、基于证据得出结论并作出解释,啊?以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。科学探究主要包括问题,证据、解释。交流等要素。
个人一直认为,科学探究是能够全面培养学生各方面综合能力的一种重要学习方式,因为科学探究中所需要的能力是各种各样的,对学生将来的发展也有着至关重要的作用。在这一块的教学过程当中,如果能够把科学探究的目的落到实处,可以为学生将来的人生奠基。下面我就从《科学探究:欧姆定律》这一节课来和各位老师交流一下科学探究的重要性。
第一,我们要从生活实际出发,教会学生提出问题。例如本节课的课题是《科学探究:欧姆定律》。那么什么是欧姆定律呢?学生完全是一片空白。所以我们就结合以前学过的内容,我们以前学过了电学的三个基本物理量:电流,电压和电阻。那么通过导体的电流大小与哪些因素有关呢?这就是我们根据以前所学习的知识来让学生找到需要研究的问题,从而明确研究的方向,培养学生提出问题的能力。
第二,教会学生从生活实际中来进行猜想与假设。猜想与假设是科学探究的一个基本环节,但是猜想并不是无根据的猜想,还是需要根据以前所学习的物理知识或者生活经验来支撑自己的猜想。这个地方可以体现出两个方面的问题,第一方面的问题体现出物理来源于生活,又服务于生活,例如我们根据生活中的现象可以提出自己的猜想,这就是体现的物理与生活的联系;第二方面培养学生猜想能力。在本实验中,学生会提出如下猜想,第一个猜想是通过导体的电流大小与导体两端的电压有关,且电压越大,通过导体的电流越大,支撑这个猜想的依据就是用两节干电池串联给一个小灯泡供电的时候,灯泡的亮度较亮,而用一节干电池给灯泡供电,则灯泡较暗。这个地方我们可以启发让学生进行猜想,而不是我们直接给出这个现象,再让学生猜想。学生提出的第二个猜想是通过导体电流的大小与导体的电阻有关,因为在我们前面的教材中提到在导体两端加上相同的电压,导体的电阻越大,则通过导体的电流就越小。这个地方可以培养学生利用原有的物理知识来提出猜想的能力。同时也可以强调教材学习过程中的重要性。
第三,实验思路的选择。关于实验思路,本实验采用两步。一步是保持电阻不变,研究电流与电压的关系。第二步是保持电压不变,研究电流与电阻的关系。这个地方学生完全可以想出来,原因是控制变量的思想在以前的学习过程当中已经得以充分的训练。
第四,选择器材。这一环节要求学生能够根据实验的需要选择合理的实验器材。而一个地方的培养又有什么重要性呢?我给学生的解释是:将来如果你踏入了工作岗位,领导给你安排了一件任务,那么你是不是要领导详细的给你提出要求呢?当然不可以的。所以我们在教学过程当中就要培养学生根据任务目标来选择合理的工具的能力。在提问过程中学生往往会没有目标的提出需要的实验器材,基本上是属于东一个,西一个,想到什么说什么。那么我们能不能根据我们的一些实验要求来选择题材呢?例如本实验是一个电学实验,而电学实验需要电源、开关、导线、用电器等。于是我们就需要选择电源、开关、导线。在这个地方我们还要追问一句,我们以前的实验中,用电器大多都选用小灯泡,那么在本实验中,我们能不能选择小灯泡呢?为什么呢?这样就可以让学生明白,我们需要研究电流与电压关系的时候,保持电阻不变,而灯泡的电阻会随温度的变化,所以是不能选用小灯泡的,需要选用组阻值不同的定制电阻。又因为我们需要研究电流和电压、电阻的关系,所以我们需要选用电流表和电压表。在本实验中需要改变电压,所以我们还需要选用滑动变阻器。这样我们根据实验的需要就选择出合理的实验器材。,经过长期的培养,学生在选择器材上能够成功突破以后,将来踏入工作岗位之后,也就能够顺利的完成领导交给的任务。
第五,实验电路的设计。关于实验电路的设计,可以综合的考察学生对以前知识的学习情况,同时也告诉学生,我们的电路设计是要有一定的理论基础的,而不是随机画出来的。例如要测量通过电阻的电流,需要将电流表与电阻串联。要想测量电阻两端的电压,需要将电压表与电阻并联。要想改变通过电阻的电流,需要让滑动变阻器串联在电路中。这样我们就设计出了一个完整的电路。电路设计完以后,我们还需要强调,对于串联的部分,我们没有什么严格的顺序要求。这样一来就解决了学生学过的知识能够应用到新的问题解决过程当中的能力。
第六,连接实验电路的能力,以及对故障的预估和分析能力。连接实验电路要由学生完成,这样可以培养学生的动手操作能力。学生动手操作的机会越多,则动作会越灵活。我想这一点在我们的生活当中会有充分的体现,就是我们的熟能生巧。这难道不是我们劳动教育的一部分吗?另外对故障的预估和分析能力也是非常重要的一个方面。比如在我们今后的工作岗位当中,一个计划制定出来以后,在实施过程中有可能会出现哪些问题呢?我们需要有一个充分的预案。这样才能在遇到问题的时候不会慌张而顺利的解决问题。我记得在公务员考试过程当中,其中有面试的一项就是有解决问题类的题目,题目给了一个任务之后要求你设计方案,并且在设计方案的过程当中对方案实施过程当中可能出现的意外进行充分的预估。所以在我们实验过程当中,能够让学生充分的预估实验过程中可能出现的问题,对学生今后的工作能力的培养有着至关重要的作用。其实在我们平常教学过程当中,我们总是感觉到是小问题,但实际上对生活的影响还是比较深远的!那么在本实验中,对实验故障的预估又包括哪些方面呢?在本实验中,由于没有小灯泡,我们怎么判断实验是否正常呢?我们又怎样能够利用排列组合的思想,把所有的故障都可能罗列出来呢?由于本实验没有小灯泡,我所以我们只能根据电流表和电压表的示数这个外在的表现来判断电路是否正常。那么电流表,电压表又有可能哪些情况呢?可以分为如下四种组合:第一种组合是电流表,电压表都没有示数;第二种组合是电流表有示数,电压表无示数;第三种组合是电流表无示数,电压表有示数;第四种组合是电流表,电压表都有示数,但移动变阻器滑片的过程中表示数保持不变。这样通过排列组合的思想,我们就找出了电路所有的可能故障然后再分析就能解决出相关故障。这样一来,不但培养学生对问题的预估力和处理能力,而且还能够培养学生分析能力。这种能力对学生后期的工作还是非常重要的。
第七,实验操作能力。关于实验操作能力对学生能力的培养一直是毋庸置疑。只有通过实验操作,学生才能对现象有了更清晰的了解,在形象思维的过程当中逐步的培养抽象思维。同时通过自己的亲身实验,也才能够得到最真实的数据!例如在本实验中,研究电流与电压关系的时候,我们的电压值该怎么取呢?是连续着取值,还是按照等差取值,还是按照等比取值,不同电压间的间隔到底要多大比较合适呢?这些都是学生需要思考的问题。当学生自己取出一系列值的时候,也许他能发现一些取值方法对分析问题带来的不便,比如取值间隔较小,有可能导致电流变化不明显。只有学生通过亲自实验才能够发现这些问题,而不是我们告诉他这些问题。实验操作能力还包括数据处理能力。在本实验中的数据处理除了直接用数据的关系以外,还可以利用物理图像来进行处理。这些都对学生的数学知识要求比较高。同样的在学生踏入工作岗位之后,在一系列的现象面前,学生能不能通过表象找出本质?这难道不是学生将来影响工作能力的一个方面吗?
第八,误差分析能力和实验评价能力。关于误差分析,一个实验做完之后,什么原因导致的误差?误差偏大还是偏小等等。学生如果能够主动的分析这个方面,那么将来踏入工作岗位之后,我们还需要为他不能够进行正确的反思而着急吗?关于实验评价我们不但要能找出实验的成功之处,还要能够找出实验的不足之处。这样经过不断的反思,才能够提高自己的实验能力。不但要能对自己的实验进行评价,还要能够接受别人的评价。在互相评价过程当中,互相交流过程当中逐渐完善自己的实验能力。而这些互相交流,互相评价,在今后的工作岗位当中也是不可避免的。
总而言之,科学探究对培养学生能力方面是至关重要的。我们是否能够认识到这个重要性?我们是否能够把实验探究真正的落到实处?我们在实验探究过程中,是否把学生的能力培养当做一条主线、一个目标、一个核心任务,时时刻刻放在我们教学的第一位?这也是影响我们教学效果的一个重要方面。同时也是事关着,我们是否把学生的能力培养和核心素养培养作为我们教学的主要目标。也是关着,我们对教学的理解到底达到了什么样的层次和深度?