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科学探究包括六个环节,即提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、分析与论证、评估、合作与交流。值得注意的是,并不是所有的科学探究活动都必须经过这六个环节,我们在开展探究式教学活动时,应根据学生的探究水平,注重对某几个环节的能力培养。

一、提出问题研究是从问题开始的,发现和提出问题是学习的开端。在这一阶段中,老师应精心设计一个问题情境,如生活中的自然现象、演示实验、小故事、图片、电脑模拟画面等,激发学生的问题意识,自发提出问题。这一环节有利于激发学生学习的兴趣和探究的欲望。

二、猜想与假设在提出问题的前提下,学生可运用已有的物理知识及生活经验,从不同角度对问题的答案进行猜测,尝试性地提出自己的看法。这是一个思维发散的过程,不但有利于调动学生参与学习的积极性和主动性,还有利于促进学生思维能力、创造能力的发展。教师在教学中应尽量鼓励学生大胆说出自己的看法,不要怕说错。当然,猜想必须具备一定的猜测依据,而不是胡思乱想。由于有的学生猜想的方向不对,猜想抓不住关键点,因此教师要引导学生把握猜想的度,这是很有必要的。不是所有的猜想都要进行探究,对于一些无意义的猜想,教师应先引导学生去伪存真,保留有意义的猜想开展研究。

三、制订计划与设计实验针对探究的目的和条件,教师可引导学生设计明确、具体的操作步骤,达到预期目标。学生自我设计实验方案肯定会有很多不完善的地方,教师应根据探究问题的难易程度,在设计实验方案时给学生必要的方法指导,最好是分组制订计划,再由教师和学生讨论和完善。制订计划要依据正确的研究方法,如控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、图像法、模型法以及逆向思维法等。根据研究对象,结合教学实际选择恰当的研究方法,可以帮助学生理清探究思路,增强实验设计能力。

四、分析与论证对实验过程中收集的信息进行分析、归纳,得出结论,这是从动手实践上升到建立理论的思维过程,同时也是创新过程。分析时,可用到比例法、图像法、比值法等。如在研究电流与电压、电阻关系时,发现电压增大,电流也增大,电压增大几倍,电流也增大几倍;而电阻增大,电流减小,电阻增大几倍,电流减小为原来的几分之一,由此得出在电阻不变时,电流与电压成正比,在电压不变时,电流与电阻成反比的结论。

五、评估评估是探究活动的必要组成部分,一般分成两步来完成,先是探究小组内自我反思和评价,再是小组之间的交流、共同反思和评价。在具体的教学中,教师引导学生首先对探究的过程和收集信息的科学性、可靠性进行评估,然后再对假设与探究结果之间的差异进行评估,再对探究过程中的成败进行评估总结,最后共同做好总结归纳。

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