首页 -> 2007年第7期
科学探究能力目标之本质
作者：金 逊
1. 怎样测量电磁铁磁性的强弱。
学生A：看它能吸起多少根大头针或小铁钉。
学生B：看它能吸起多少铁屑（用天平称）。
学生C：看它对某一铁块的吸引力（用弹簧测力计把被电磁铁吸住的铁块拉开时弹簧计的读数）有多大。
2. 怎样改变和测量通过电磁铁线圈的电流。
学生D：用滑动变阻器改变线圈中的电流，用电流表测量电流的大小。
学生E：用增减电池来改变线圈中的电流，用串联小灯泡的亮度来比较电流的大小。
3. 怎样改变电磁铁线圈的匝数。
学生F：使用中间有抽头、能改变线圈匝数的现成电磁铁产品。
学生G：临时制作电磁铁线圈，边实验、边绕制。
兼顾实验是否精确、器材是否普及、操作是否简便等因素，发动学生对这些因素进行具体分析，根据不同的学习条件，可采用C、D、F，或者用A、D、G以及其它方法组成探究方案。
提高学生实验设计能力的途径，一是尽量让学生亲身经历实验设计的过程，分析实验要解决的主要问题，提出解决这些问题的各种实验方法，通过筛选、优化、组合形成实验方案。在实验结束时，还要根据实施情况评价这个实验方案。例如，可以让学生根据同样的实验目的和条件，提出另一个实验方案，与原方案进行比较，尝试修改原来的实验方法，改进实验装置或更换实验器材。
（四）进行实验与搜集证据
学生在教师的指导下，根据探究方案，利用观察、实验和其他方法，收集数据、资料和信息，特别提倡用计算机来收集、存储、处理和显示各种证据。要让学生对已有的数据和信息进行科学的分析和解释，找出这些证据和探究的课题之间的关系，进行科学的归纳和总结。如果涉及到两个或多个变量，学生应该能进行科学的分析和解释。在初中阶段以定性分析为主，在高中阶段则要求学生更多地运用数学方法收集与处理数据。
实验是收集数据的主要方式，通过观察、实验收集数据有以下要求：
（1）要有明确的观察目标，知道是在哪一个研究对象上收集信息。
（2）明确收集信息的内容，知道所收集的是反映哪一现象的特征的数据。
（3）明确收集信息的时间，知道是在哪一个时刻或哪一段时间内记录有关信息。
（4）明确收集信息的地点。
例如，利用I-U法测电源电动势和内电阻的实验，观察目标是：电压表、电流表；要收集的信息是：电路稳定时电压表、电流表的示数；收集信息的时间是：具体读取电压表、电流表示数前后的一段较短的时间；地点按实际的情形及时记录即可。
（五）分析和论证
在分析、处理数据时，要求学生：（1）明确本次探究活动要解决什么问题，需要研究什么物理量之间的关系，涉及这些物理量变化关系的数据有哪些，也就是说，要求学生选择实验数据；（2）在已选择的数据中，确定哪些是实验中的常量，哪些是实验中的变量；（3）对得到的数据进行分析、比较．对于无法一眼看出的关系，应该借助图象等其他方式进行处理。
例如，单摆的周期T与摆长L的关系，仅根据实验数据难以直接看出。可以先绘出T-L图象，发现比较象1/2次方图象。然后再绘出T2-L图象，利用 是一条直线，从而确定T与L之间的定量数学关系。
在通过数据处理得出物理量之间的数学关系之后，为了形成结论，还要明确物理量之间的因果关系。为此，可以让学生从物理现象发生的先后来进行因果关系的推理。例如，手握住橡皮绳的一端上下振动使绳上产生横波，手握绳的振动在先，是因；绳上横波传播在后，是果。
还可以让学生从物理条件和物理现象来分析物理量之间的因果关系，所控制的物理条件是因，所产生的物理现象是果。例如，物体所受的力发生了变化（控制条件），由此引起了它的加速度发生相应变化（物理现象）。变压器原副线圈的匝数比发生变化（控制条件），由此引起了原副线圈电压比的变化（物理现象）。
如果学生能够分析两个变量之间的因果关系，又能得出这两个变量之间的数学关系，那么探究的结论就初步形成了。表述的语言要科学，就应该准确、客观地表述探究结论的适用条件和物理规律，特别是要养成表述物理条件的习惯。
例如，在……情形下，机械能的总量保持不变；在……情况下，一定质量气体的体积跟压强的乘积不变。
在概括物理规律时，学生应该意识到以上省略号所表示的物理条件是必须表述的。
（六）评估
评估是探究过程的重要环节，过去的物理教学虽然也组织过一些探究活动，但是，往往在得出结论后就万事大吉了。学生通过探究究竟得到了哪些启示？为什么探究的结果与事先的预测不一样？还有哪些需要改进的地方？这些都需要学生去反思，只有通过这样的反思和评估，学生的科学探究能力才能逐步提高。上述的各个探究要素都应该进行反思。
例如，提出的猜想与假设是否有问题，所制定的实验方案是否有缺陷，所收集的实验数据是否可靠，数据分析和处理的过程是否严密，实验结论的形成是否合理，探究结果的表述是否准确、精练等等。
（七）交流与合作
学生应该能够科学地表述自己的研究成果，包括研究的过程、方法和结果，允许别人对自己的探究过程和成果提出不同的意见或表示怀疑，并能根据别人的建议改进自己的探究方案。
为了培养学生表达和交流的能力，教学中应该尽量让学生独立撰写科学探究报告，使其逐渐学会组织探究报告的内容，设计和绘制表格、图象（包括应用计算机设计）。通过相互交流，体会到只有结论而没有过程的探究报告是没有价值的。在指导学生撰写探究报告时，教师不要用统一、刻板的格式强求学生，更不要让学生不动脑筋地在事先全部印好的《报告册》中填写。
要让每个学生都有充分的语言表达机会，要循序渐进地培养学生用已有的科学知识和准确的语言表述自己的探究成果。学生向其他人表达探究情况通常表现为两个方面：（1）组织内容提纲（如果是语言表达，常称为腹稿）的能力；（2）用文字、语言表述提纲中具体内容的能力。
要让学生尽可能把自己的探究结果表述清楚，并且运用收集的信息和实验数据做出有说服力的解释。要让各种想法、观点进行充分地交流和讨论，在此过程中，使学生体会到科学探究和科学实践的过程和方法。
参考文献：
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