科学探究的过程和方法

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科学探究的过程和方法
新课程标准三维目标之一的“过程与方法”最能体现传统教育向素质教育的
转变。新课程标准下的教材有大量的科学探究,教材中的结论往往是通过探究得
出的,如果仅仅注重结论而忽略过程,那就不符合新课程标准的理念了。
科学探究中的“过程与方法”的考查有一定的难度,考查也多流于形式,造
成“过程与方法”的考查在考试中体现不足,教师在日常教学中一般也就不会把
精力花在吃力不讨好的事情上。纵观大多数的实验探究题,我认为很多题目属于
伪实验题,基本上都是考查实验结论或者考查实验结论的应用,甚至有些题目是
应用结论来反证过程的,完全是本末倒置。我们一直在问:为什么培养不出自己
的诺贝尔奖得主?忽略了“过程与方法”的培养,学生总是把注意力集中在前辈
们总结的结论上,超越和创新是很难实现的。
刚接触新教材的时候,最伤脑筋的就是科学探究课怎么上,归根结底就是怎
么体现“过程与方法”。
在备课时,我们要理清思路,知道每个探究注重的是哪个环节,领会教材要
达成的能力目标。教材中的实验探究常配有“探究点拨”,这些“探究点拨”就
是每个探究注重的环节,有的注重提出问题,有的注重猜想,有的注重设计方案
等等。新课标之前的教材注重实验结论的验证,用惯了旧教材,有旧经验的教师
往往摆脱不了思维定势。听一些年轻教师的课常常会眼睛一亮,他们似乎没有受
到旧教材的太多影响。我们常说:要紧扣教学大纲,钻研教材。实际上我们把每
个探究的思想领会了吗?讲透了吗?例如:在“科学探究:物质的密度”的教学
中,就要因材施教,这个“材”既是教材也是我们的教学对象。学生在小学阶段
基本上已经知道了密度的求法,这时,如果把时间花在密度公式的得出,那就等
于偏离重点。这个探究的重点实际上是“交流与合作”,教材的设计思路是让学
生初步掌握比值法。分组实验后,通过交流与合作让学生发现:同种物质,质量
和体积的比值相同;不同物质,质量和体积的比值不同;这个比值反映了物质的
一种特性——密度,密度就是用这个比值来表示。如果没有理清思路,这个探究
就失去了目的,学生仅仅学会了密度公式,没有学到“过程与方法”。
在探究教学中,有意识的引导学生体验“过程与方法”,让学生融入探究的
过程当中。引导的过程中根据学生的思维方式和教师要促成的思路设置问题:实
验方案为什么要这样设计?为什么要控制这个变量?怎么控制这个变量?我们
常说:物理注重的是过程而不是结果。实际上我们真的做到了吗?解题中容易做
到,探究教学中做到了吗?例如:探究“动能的大小跟哪些因素有关”,这个探
究侧重的是设计实验和分析论证,是体现“过程与方法”的典型例子。可以先让
学生猜想动能的大小跟哪些因素有关,再让学生阅读课文,然后在提问中展开。
斜面的作用是什么?为什么用同一钢球?为什么从不同高度滚下?要探究动能
的大小跟哪个因素有关?如何判断小球的动能是大是小?原来,斜面的作用是使
小球运动,获得动能;同一小球、不同高度是为了控制变量;通过观察木块被推
动的距离判断小球动能大小。学生在得出结论的过程中,学到了设计实验的一些
技巧和方法,在探究中也等于是在做一道全新的实验题。
有选择地练习一些探究性强的实验题,在练习中体现“过程与方法”。在一
次培训中,听了北师大赵希斌博士的讲座,觉得受益良多。他引用了一道题作为
好题的例子:一个实心铜像,成年人大小,试估算他的质量。这是一道开放性的
题目,贴近生活,学生要用学过的知识自己想办法解决问题,这就是所谓的学以
致用,也有助于培养学生的发散性思维。这道题没有太多的已知条件,平时我们
让学生做的题目都有足够的已知条件,学生只要套对公式,剩下的是计算,这些
已知条件的框框实际上限制了学生解决问题的能力。在大多数的实验探究题中,
我们未尝不是给学生限定了一个框框,答案基本上是唯一正确。最典型的例子如:
在探究杠杆的平衡条件中,题目出现一个表格,表格中列出了大多数力和力臂的
大小,有些力或力臂空着,要让学生填,最后还要得出杠杆的平衡条件。这类题
目完全违背了探究精神,学生学到的方法就是自圆其说。如果让学生通过实验测
出数据填入表中,通过分析归纳得出杠杆的平衡条件,这就变成一道不错的题目。
设计实验方案或者让学生动手去实践最能培养学生解决问题的能力,是“过
程与方法”的集中体现。学生要在合理猜想的基础上,熟悉和灵活应用各种仪器,
应用科学的方法设计出一个可操作的论证的过程。教材中在“科学探究:摩擦力”
的课后,有一道练习,是检验滑动摩擦力与接触面大小是否有关。这道题就是设
计实验方案的练习,不过这道题降低了难度,有可供选择的仪器。换成测物质的
密度,密度的测量方法很多。如果仪器不限,让学生设计测量密度的实验方案,
固体液体也不限,相信我们会看到一些有创意的方案。创造性的思维并非由后天
养成的,我们发现越小的孩子的想法越是天马行空,我们是否抑制了这种能力?
教材中安排了很多“迷你实验室”和“实践活动”,让学生在生活中探究物理规
律,在生活中体验物理。因为这些内容无从考查,教师一般会忽略这些内容,实
际上这些内容除了提升学生的能力,对我们的教学过程是很有帮助的。例如:让
学生动手探究凸透镜所成的像的变化规律,比我们想尽办法让学生记住这些规律
来得有效。所谓实践出真知,实践是最好的老师,让学生动手去实践,对能力的
提升自然胜过纸上谈兵。
其实,教材里的多数探究没有给出完整的探究过程,有意留给学生和教师思
考和发挥的空间,教师可以应用这些空间,让学生多体验一些过程、掌握一些方
法。学生若缺乏终身学习能力和创造性的思维能力,我们的教育从某些层面上来
评价是失败的。新课标的抱负是远大的,着眼于民族的复兴,我们期待教育不再
为应试所累,能够以人为本,让教育真正面向未来。教材的目标是明确的,编写
者的用心是良苦的,关键是执教者怎么应用和挖掘。使用了这么多年的新教材,
有一点体会越来越强烈,那就是:要重视科学探究中的过程与方法。