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1、什么是科学探究什么是科学探究第1页，本讲稿共38页新课程学习方式新课程学习方式 自主学习 合作学习 探究学习 其核心是探究学习，因此如何在课堂教学中体现探究学习，是新课程课堂教学的最重要的课题之一。第2页，本讲稿共38页什么是探究？什么是探究？按照我国的（汉语大词典）的解释，探究是指“探索研究”，即努力寻找答案、解决问题。大体上可将其分为广义和狭义两种。广义的探究泛指一切独立解决问题的活动。人们通常所说的追根究底、好奇、好问，企图自己弄清事理，实际上是广义探究的日常表现。它既指科学家的专门研究，也指一般人的解决问题的活动；既包括成人那种深思熟虑式的“思想实验”，又包括儿童那种尝试错误性的摸索或
2、探索；既有自觉的，又有自发的；既可能是新颖独创的，又可能是模仿的。可以说，广义的探究倾向是人类的天性，人皆有之。第3页，本讲稿共38页“探究是人类寻求信息和理解的一般过程”美国学者韦尔奇什么是科学探究？“科学探究是一种系统的调查研究活动，其目的在于发现并描述物体和事物之间的关系。其特点是采用有秩序的和可重复的过程；简化调查研究对象的规模和形式；运用逻辑框架作解释和预测。探究的操作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括、表达、运用及其它活动。”彼得森第4页，本讲稿共38页科学探究的基本特征1.学习者围绕科学性问题展开科学活动。2.学习者获取可以帮助他们解释和评价科学性 问题的证据。3.学习者
3、要根据事实证据形成解释，对科学性问题做出解释。4.学习者通过比较其他可能的解释，特别是那些体现出科学性理解的解释，来评价他们自己的解释。5.学习者要交流和论证他们所提出的解释。探究就是在学生好奇心驱使下，以问题为主导的，让学生参与、体验、思考，然后针对问题寻求可能解释的形式多样的活动。第5页，本讲稿共38页科学探究的本质科学探究在本质上是科学家用来解决自然领域或科学问题的一种思维方式。它追求知识的确凿性，即对任何理论不轻信盲从，不迷信权威，而是用证据来证明。与其他形式的思维相比，科学思维具有广阔性、深刻性、独立性和敏捷性等特点。正因为科学思维具有这些特点，它才能揭示客观世界中纷繁复杂现象的本质
4、，发现它们之间的相互关系，掌握自然发展的规律。第6页，本讲稿共38页科学探究的过程科学探究是一种过程，有一定的活动程序或阶段。尽管科学有许多门类，科学家都有各自的研究领域，不同科学家研究问题的方式、途径和手段也有所不同，因而不存在统一的研究模式，但无论他们从事哪一门类或哪一领域的研究，从发现问题到解决问题，都要大体上经过这样一些类似的活动过程或阶段：观察现象、提出问题，建立假设，制定研究方案，检验假设，作出结论等。一般认为伽利略是科学探究的鼻祖。案例：伽利略对落体运动的探究案例：伽利略对落体运动的探究案例：伽利略对落体运动的探究案例：伽利略对落体运动的探究第7页，本讲稿共38页科学探究的技能探
5、究活动除了遵循一定的步骤外，还要采用一系列的方法。科学探究所使用的方法即科学方法，又常被称为科学过程技能或探究技能。关于探究技能的种类，目前尚无统一看法。为使大家有个初步认识，这里仅列出目前学术界比较公认的若干种过程技能第8页，本讲稿共38页1观察 包括通过感官和凭借仪器设备两方面。要进行研究必须先占有资料，而要获得可靠的资料就需要作观察。不进行观察或缺乏观察技能，就不能获得有价值的科学事实。在科学研究活动中，科学家必须亲自动手作直接的观察，以便取得第一手资料。俄国生理学家巴甫洛夫十分重视观察在科学研究中的作用，写下了“观察、观察、再观察”的座右铭。案例：李政道与费米案例：李政道与费米第9页，
6、本讲稿共38页2.分类这是将观察到的事物加以整理的过程，分类后有利于作进一步观察。科学家为了使调查研究条理化，创造了种种分类的方法。可以说，早期的生物学实际上就是在分类的基础上形成的。第10页，本讲稿共38页3应用数数学知识指把观察所得的结果用精确的数学关系表达出来。运用数学语言来描述和分析资料，既省事又能说明问题。所以科学家常常从事计算、测量、制图、列方程式等工作。运用尺子、天平、温度计、量杯等有助于获取准确的研究资料，复杂的测量涉及到高度精密的仪器，需要对仪器的误差加以计量和校正。也就是我们常说的实验操作技能。4测量第11页，本讲稿共38页5应用空间与时间关系 指使观察对象在时空架构中获得
7、定位，包括对形状、距离、运动和速度的研究及应用等。确切的说就是要学会描述对象的的各种状态。就是将观察的结果呈现出来，方式包括数字、图表。图片或语言文字等。6整合表述第12页，本讲稿共38页 7.预测和推断 预测和推断有联系，但不是一回事，推断是在事实的基础上面，对事实之间的联系（可以是因果联系、整体与部分的联系）所作出的一种判断、一种解释。预测是推断的一种高级形态，是根据已知的经验对未知事物所做的一种推断。第13页，本讲稿共38页 8.综合的过程技能识别与控制变量 8.综合的过程技能形成和验证假设 8.综合的过程技能下操作性定义 老师们可能对“下操作性定义”这个词不很熟悉。我们在每做一个实验时
8、，都要对所做的实验进行界定，这个界定就是我们对该实验所下的操作性定义。例如做摆的实验，在验证摆线的长短与摆的快慢有关时，我们会在实验步骤里这么描述：“取50厘米长的绳子一根，取100厘米长的绳子一根”这个“取50厘米长的绳子一根，取100厘米长的绳子一根”就是我们对当下所做实验下的（操作性）定义。第14页，本讲稿共38页科学探究的方法1.1.提问法提问法 2.2.发现法发现法（1）纯粹的发现：学习者在活动中自主的发现过程。如在玩磁铁的过程中，学生们会有很多的发现，不但发现磁铁可以吸铁，还可以隔着书吸，隔着水杯也可以吸；如果把条形磁铁调一个头，它们不仅不吸了，而且还相斥，所以，孩子们在玩磁铁的过
9、程中可能会有一种纯粹的发现。（2）指导下的发现。当我们希望学生们都具备某种经验时，可以采用指导下的发现。比如当孩子们并没有知道磁铁还可以隔着水杯对铁起作用时，老师们可以建议学生们这样去试试看，这就是指导下的发现。第15页，本讲稿共38页3.3.3.3.实验法。实验法。实验法。实验法。这才是严格意义上的探究。科学实验的步骤有假说预测、设计方案、数据搜集、数据分析、解释结论等，实验法实际上就是叙述你认为正确的东西，并找到一种方法来检验你正确的叙述，这是严格意义上的实验。4.4.4.4.研究法研究法研究法研究法研究法有一定的程序，也要搜集数据，但是没有假设，也没有变量。比如说：我们想知道“月相是怎么
10、变化的”，我们可以去观察，每天记录，有一定的数据，最终我们可以总结出结论。第16页，本讲稿共38页【生物重演律】(胚胎发育)种细胞成熟体(物种进化历程的重演物种进化历程的重演)探究的目的第17页，本讲稿共38页【教学重演律】(教学过程)未 知真 知(人类认识人类认识历程的重演历程的重演)第18页，本讲稿共38页 “在教一个科学的分支在教一个科学的分支(或一个理或一个理论论.一个概念一个概念)时时,我们应该让孩子我们应该让孩子重重蹈人类思想发展中的那种最关键的步蹈人类思想发展中的那种最关键的步子子,当然我们不应该让他们重蹈过去的当然我们不应该让他们重蹈过去的无数个错误无数个错误,而仅仅是而仅仅是
11、重蹈关键性重蹈关键性步子步子.”波利亚:第19页，本讲稿共38页让学生重演物理知识的发生过程充分还原稀释充分还原稀释 让学生体验物理概念的形成过程让学生体验物理概念的形成过程 坚持延迟判断坚持延迟判断 让学生探寻物理规律的发现过程让学生探寻物理规律的发现过程渗透思想方法渗透思想方法 让学生参与物理实验的设计过程让学生参与物理实验的设计过程注重过程分析注重过程分析 让学生亲历物理问题的解决过程让学生亲历物理问题的解决过程 介绍物理学史介绍物理学史 让学生了解物理科学的进化过程让学生了解物理科学的进化过程第20页，本讲稿共38页创设情景创设情景抽象加工抽象加工巩固深化巩固深化感感知知材材料料形形成
12、成表表象象分分析析比比较较抽抽象象概概括括变变式式迁迁移移完完善善结结构构物理概念教学（具体）（抽象）（具体）如何在教学中运用探究如何在教学中运用探究第21页，本讲稿共38页猜想假设应用延伸物理规律教学提出课题总结规律推理论证实验检验实验观察分析归纳(演绎法)(归纳法)第22页，本讲稿共38页 普通高中物理课程标准（实验）指出了教学中的科学探究的以下几个要素：提出问题、猜想与假设、设计实验和进行实验（收集证据）、分析论证、评估、交流与合作。一个教学片断只要包含一两个这样的要素，这段教学就有了科学探究的精神。物理实验教学第23页，本讲稿共38页物理实验教学验证性验证性 与与 探究性探究性（心理活
13、动不同）已知的知识已知的知识未知的知识未知的知识第24页，本讲稿共38页研究性学习是体现探究能力培养的最好方式。在上个世纪六、七十年代就风靡美国，它有一个别称：做中学。但是研究性学习的开展需要有很好社会价值观、评价体系、物质条件以及操作者的教育理念、教育水平做支撑。否则很难真正的贯彻落实下去。研究性学习第25页，本讲稿共38页提出问题猜想和假设制定计划与设计实验评估评估分析与论证分析与论证根据原有经验和知识去推测问题背景中的有关质疑揭示新的事实与原有认知之间的矛盾 教师可提出研究方案的样例研研 究究 问问 题题进行实验与收集证据进行实验与收集证据信息、资料的收集，实验仪器的使用教师指导与学生自
14、我评价描述、比较、处理信息有自我评估的意识交流与合作交流与合作要求不一定统一尝试对事物的因果关系、规律性做出解释用简洁的语言陈述探究结 果勇于修证研究方案探究性学习探究性学习第26页，本讲稿共38页开展研究性学习必要的条件1.要有先进的教育理念支撑。2.有坚实的社会基础作保证。3.有充分的时间给学生操作。4.有可观的评价和鼓励机制。5.要有持之以恒的敬业精神。第27页，本讲稿共38页对探究的几个误区的理解 1.逢课必究、唯究是从表现：八股式的课堂教学、教条化的评课标准表现：八股式的课堂教学、教条化的评课标准创设情景 提出问题分组讨论 大胆猜想设计实验 探究新知分析现象 体验感悟归纳总结 交流评
15、价 课外实践 发展个性第28页，本讲稿共38页探究只是课堂教学的策略之一而不是全部。探究只是课堂教学的策略之一而不是全部。探究能力只是学生能力一部分而不是全部。探究能力只是学生能力一部分而不是全部。传统的学习方式基本是传统的学习方式基本是“老师讲，学生听，老师讲，学生听，学生练学生练”。不应该全盘否定过去，今后老。不应该全盘否定过去，今后老师还要讲，学生还要听、还要练；但是在师还要讲，学生还要听、还要练；但是在讲、听、练的过程中提倡讲、听、练的过程中提倡“独立思考，独立思考，同伴交流，师生互动同伴交流，师生互动”。教科书的作用之一是教科书的作用之一是引导课程方向引导课程方向，包括，包括对学习方
16、式的对学习方式的引导引导。第29页，本讲稿共38页探究活动是多角度的，应该顺其自然的、行云流水般的渗透在教学活动的每一个环节中。探究能力不是教出来的是潜移默化中培养出来的并不是每堂课都适合探究，也不是每堂课都必须探究.堂堂究课时不够。既然是探究就可能走弯路甚至走错路，必须有充足的时间准备，和失败的心理准备。评价的标准不应该是结果的完美。第30页，本讲稿共38页2.探究并不一定要做实验 有的老师认为探究离不开实验，所以所有的探究都是以实验为依托。这是对探究理解的偏差。科学探究不仅是一种教学方式，它还是一种教学内容，学生除了在探究中学习怎样进行探究外，还可以通过科学前辈们的工作“了解历史”学习科学
17、探究。也就是说，在物理课程中学生要学习怎样进行科学探究。学做做中学第31页，本讲稿共38页【案例】热辐射和量子论（选修3-5第28页）教材在这一节中简要回顾了历史上最早提出量子论的以下过程：黑体辐射经典电磁学矛盾普朗克假设推理（数学）验证 学生可以从中体会科学探究的要素、科学探究的精神。这也是科学过程与科学方法的教育。这类教学内容主要是让学生了解、体会前辈的探究过程，并不要求学生复述，也没有必要考查。第32页，本讲稿共38页3.作秀形式主义很多老师为了营造探究的氛围，做了大量的铺垫。但是往往忽视了学生头脑中的现有经验，降低了教学效率。同时也降低了学生的兴奋度。这是形式主义的“探究”，不会达到预
18、期的教学效果。第33页，本讲稿共38页4.规律的应用与规律的形成的探究同样重要目前对课堂教学中概念的建立和规律的形成探究做的研究比较多。但是对规律的运用做的比较少，就目前我国的高考体制下，难免给老师的生存造成压力，阻碍了新课标理念的落实。这是全体老师面临的一个大课题。第34页，本讲稿共38页5.探究教学的瓶颈缺乏一个完整系统的评价体系阶段性评价的作用和信度考试制度改革滞后，对教学无法起到促进作用第35页，本讲稿共38页谢谢！邵李宁邵李宁lining_第36页，本讲稿共38页有一天，费米提了一个问题：太阳中间的温度是多少？李政道回答，大概是绝对温度1000万度。费米问，你怎么知道的？李政道说，文
19、献上都是这个数字。费米摇摇头，意味深长地说：如果没有通过自己的思考和估算，你不能接受别人的东西。于是，物理学大师费米亲自动手，用两天时间帮李政道做了一把特制的计算尺。李政道后来回忆：这可能是世界上惟一一把专门用来估算太阳温度的大计算尺！这把尺子让他终生受益：“它让我知道不能盲目接受别人的结论，必须要亲自实践，而且必须想新的方法来做到这一点。”第37页，本讲稿共38页提出提出假设假设运用逻辑运用逻辑（包括数学）（包括数学）得出推论得出推论对现象的对现象的一般观察一般观察对假说进行对假说进行修正和推广修正和推广通过实验堆推通过实验堆推论进行检验论进行检验伽利略对落体运动的探究伽利略对落体运动的探究第38页，本讲稿共38页