青岛市对探究教学模式的要求

原作者:管理员添加时间:2007-12-30 原文发表:2007-12-30 人气:53

所谓探究教学就是引导学生像科学家搞科研那样进行知识的学习与获取，这是实现《课程标准》中“过程与方法目标”的主要手段。探究思维程序就是这些探究活动的程序、步骤。
《课程标准》中提出了一种简单、易操作的探究教学的程序，为我们的探究提供了一种很好的教与学的模式。但是，如果整个初中阶段都采取这种程序的探究过程，未免枯燥、乏味，久而久之，学生将失去探究的兴趣。下面在介绍《课程标准》中提出的探究模式之外，介绍了几种科学发展史中的探究模式以及综合式探究模式。最后，总结出常用的思维环节。将这些模式和环节作为教师教学的参考。
一、《课程标准》中的探究模式
1．思维程序：
提出问题—猜想与假设—设计实验—进行实验—分析与论证—得出结论
2．应用案例：
在探究“蒸发是一个吸热的过程”中，就可采取这种程序：
提出问题：蒸发吸热还是放热？猜想是吸热或放热，设计酒精蒸发吸热实验，分组实验，分析温度计示数的变化等实验现象，得出蒸发吸热的结论。
二、实验归纳探究模式
1．思维程序：
实验观察—事实知识—排除、分类—归纳—结论
2．对上述思维程序的有关说明：
（1）实验观察：让学生进行分组实验，并观察记录实验现象。
（2）事实知识：通过实验，收集到大量的信息。
（3）排除、分类：对收集到的信息排除次要的因素，抓住主要矛盾，进行分类。
（4）归纳：通过分类，运用归纳方法进行归纳分析。
（5）结论：通过归纳，得出有关的结论或规律。
3．应用案例：
下面以探究“蒸发快慢的因素”为例，感受这种探究模式的作用：
（1）实验观察：让学生运用水、玻璃片、酒精灯、碟子、烧杯等器材进行让水快速蒸发的实验。
（2）事实知识：通过实验，学生收集到如下的大量信息：
将水放在碟子中比烧杯中干得快、将滴在玻璃片上的酒精摊开干得快，用嘴吹水，将水滴在通风处、用酒精灯烤水、用书本扇水、将带水的玻璃片放在阳光下晒……
（3）排除、分类：抓住上述信息、现象的主要矛盾，排除次要矛盾进行分析，并进行分类如下：
第一类：用酒精灯烤水、将带水的玻璃片放在阳光下晒……。主要矛盾是温度的变化，在这些现象中空气的流动、表面积的变化等因素均为次要的。
第二类：将水放在碟子、将滴在玻璃片上的酒精摊开……。主要矛盾是表面积的变化，在这些现象中空气的流动、温度的变化等因素均为次要的。
第三类：用嘴吹水，将水滴在通风处……。主要矛盾是空气的流动的变化，在这些现象中温度、表面积的变化等因素均为次要的。
（4）归纳：对每一类，运用归纳方法进行归纳：
我们通过下面例子运用“密尔五法”进行归纳（也可以直接运用简单枚举法进行归纳）：
①求同法：
事例    先行事项     现象
1      热水         蒸发快
2      酒精灯加热   蒸发快
3      在阳光下     蒸发快
————————————————
很可能加热是蒸发快的原因
②求异法：
事例    先行事项        现象
1      摊开水面        蒸发快
2      水集中在试管中蒸发慢
————————————————
表面积是蒸发快慢的一个不可缺少的原因
③剩余法：
先行事项                   现象
人从水中走出来冷风吹       更冷
水蒸发吸热                 冷的原因
————————————————————
   风吹                    更冷的原因
④共变法：
事例     先行事项        现象
1       保持一定温度    蒸发
2       提高温度        蒸发加快
3       降低温度        蒸发减慢
————————————————————
    温度变化与蒸发快慢有因果关系
⑤求同求异并用法：
事例   先行事项        现象
1     用酒精灯烤水    蒸发加快
2     放在阳光下      蒸发加快
3     自然状态下      蒸发缓慢
4     在桌洞中的水    蒸发缓慢
——————————————————————
      提高温度与蒸发加快有关
（5）结论：通过归纳分析，学生得出决定蒸发快慢的有关因素及其规律：
通过提高液体温度、增大液体的表面积、加快液体表面上的空气流动，就可以加快液体的蒸发。
三、假说—演绎探究模式
1．思维程序：
问题—搜集事实—形成假说—推论—检验推论—结论
2．对上述思维程序的有关说明：
（1）问题：提出要研究的课题。
（2）收集事实：通过实验、观察、日常经验收集有关实例。
（3）形成假说：运用归纳法形成假说。
（4）推论：从假说出发，得到对某些问题的推断或预测。
（5）检验推论：设计实验并进行实验，对推断或预测进行检验。
（6）结论：通过检验，若实验事实与推论一致，则说明假说正确，假说上升为结论；若实验事实与推论不一致，则说明假说错误或有不完善之处，需要根据实验现象进行调整。
3．应用案例：
下面以探究“压力的（1）问题：通过情景，提出问题：压力产生的效果与哪些因素有关？
（2）收集事实：让学生力用铅笔、橡皮泥等器材做实验，回忆日常提重物、背书包等现象。
（3）效果”为例，体会这种方法的运用过程：
形成假说：对收集到的上述现象进行分析、归纳，形成假说：压力越大，受力面积越小，压力的效果越大。
（4）推论：由上述假说，推断出可能有如下的现象发生：
①将木桌倒过来面朝下放在沙子上，木桌下陷的深度将变小。
②装订本子时，锥子要用力才能扎透厚纸。
③盖高楼时，必须要有宽大的地基，否则将使楼体下陷。
…………
（5）检验推论：利用实验室的器材进行实验或进行模拟实验，检验推论的正确性：
①在小木板上钉四个长钉做腿充当木桌进行模拟实验。
②用图钉代替锥子进行实验。
③用砖头做高楼、木板做地基、沙子做地面进行模拟实验。
…………
（6）通过实验，发现实验所见到的现象与推论预测的现象完全一致。从而说明了假说的正确性。最终，得出结论：
压力产生的效果与压力大小、受力面积大小有关。压力越大、受力面积越小，压力的效果越明显。
四、猜想与反驳探究模式
1．思维程序：
问题—猜想—反驳—评判
2．对上述思维程序的说明：
（1）问题：根据现象与原有理论、经验的不一致或矛盾之处，提出研究的问题。
（2）猜想：对问题的原因进行直觉性（而不主要是通过归纳）猜测，提出试探性的假说。假说可能有多个。
（3）反驳：对每一个假说进行反驳，通过观察和实验现象力图证明他们是错误的。具体操作如下：
①对第一种假说的反驳：由这种假说得到一些推论，然后寻找这些推论与实际现象的矛盾之处。
②对第二种假说的反驳：由这种假说得到一些推论，然后寻找这些推论与实际现象的矛盾之处。
…………
（4）评判：通过反驳，对这些假说的评判如下：
① 某种假说的某一推论与实际现象不符，则该假说立即被“证伪”，淘汰该假说。需要提出新的假说。
② 某种假说的某一推论与实际部分相符，则进一步研究、修正该假说，使其上升为理论。
③ 对某种假说找不到与实际不符的推论，无法证伪，则该假说就是理论。
3．应用案例：
下面通过“光的直线传播”规律的探索过程，体会猜想与反驳探究模式在单一猜想问题中的作用：
（1）问题：通过介绍光源的种类，提出问题：光是如何传播的？
（2）猜想；几乎所有学生都猜想：光是沿直线传播。
（3）反驳：究竟同学们的猜想是否正确呢？请利用身边的实验器材、回顾日常经验现象，寻找光沿非直线传播的证据。
学生分组讨论、进行实验，找到了一些光不沿直线传播的现象：
①在小瓶中盛入部分水，然后用激光手电斜射入水中，发现整个光线是一条折线。
②拿一块含有杂质的松香，用激光手电对其照射，发现光线弯曲。
…………
（4）评判：全班同学一起讨论、思考这几种反驳意见，对“猜想”进行评判：
通过反驳证据①，进一步修正猜想为：在同一种介质中，光沿直线传播。
通过反驳证据②，再进一步修正猜想为：在均匀介质中，光沿直线传播。
…………
通过这几次的反驳，最终得出光的直线传播规律：
在同一种均匀物质中，光是沿直线传播。
五、问题—解决探究模式
将探究教学变为解决问题教学的过程，具体操作：创设生活中遇到的实际问题中（这往往不是科学问题）时，在解决这一实际问题时，将这一非科学问题转化为一个物理问题，然后通过对物理问题的讨论得出结论。
1．思维程序：
实际问题—收集办法—分类归纳—形成假说—实验检验
2．对上述思维程序的有关说明：
（1）实际问题：之现实生活中遇到的非物理问题，可能是一个技术问题。
（2）解决问题：通过实验或讨论，找到多种解决的具体办法或做法。
（3）分类归纳：将这些办法从某个角度（特别是物理上的某个角度）进行分类，将每一类进行归纳。并把采取这些办法的目的，归为一个物理问题。
（4）形成假说：将分类归纳的结果整理形成该物理问题的假说。
（5）实验检验：对假说进行实验检验，最终形成该物理问题的结论。
3．应用案例：
下面用这种模式来进行“摩擦力的决定因素”的探究：
（1）实际问题：教师提出如下几个亟待完成的任务：
①刚买的油，瓶塞紧紧的，需要你将瓶塞拧开；
②家中的塑钢拉窗长时间没拉动过，开窗困难怎么办？
③用锉刀锉段一根木棍，看看谁用的时间少？
④在家中打扫卫生，现在有一箱子书，如何较容易的移动它？
（2）解决问题：各小组自由地挑选其中某一个问题作为解决的重点，然后通过实验、讨论找解决方案。学生找到许多具体办法：
①用力捏住瓶塞拧、点上棉布拧、点上油拧……
②将滑槽中的灰尘擦干净、点上润滑油、向上抬着拉动……
③用花纹更粗糙的锉刀、用力压着木头挫……
④将一部分书从箱子中取出来、在箱子下面垫一些园木棍……
…………
（3）分类归纳：对上述不同问题的众多办法进行分类：
第一类：用力捏住瓶塞拧、向上抬着拉动、用力压着木头挫、将一部分书从箱子中取出来……
第二类：垫上棉布拧、点上油拧、将滑槽中的灰尘擦干净、点上润滑油、用花纹更粗糙的锉刀……
第三类：在箱子下面垫一些圆木棍……
然后进行归纳：
第一类都与压力有关，第二类都与接触面的粗糙程度有关，第三类与运动方式有关。
然后，将采取这三类做法的目的进行物理化：都是为了改变摩擦。
第三类暂时搁置，先研究第一类和第二类做法，这样，就由实际的非物理问题（拉窗、拧瓶塞等）转变为一个物理问题（摩擦），研究摩擦力与哪些因素有关？
（4）形成假说：由上述前两类做法，学生形成该物理问题的假说：摩擦力与压力大小、接触面的粗糙程度有关。
（5）实验检验：学生设计用弹簧测力计拉着木块在水平面上匀速运动的实验，分别让小车在毛巾表面、棉布表面、桌面上运动，观察弹簧测力计的示数；然后让小车载加重物做相同的实验。根据二力平衡的条件可知，该示数就是木块与水平面之间的摩擦力大小。由此可以看出摩擦力由压力大小、接触面粗糙程度的关系。将弹簧测力的示数填如下列表格中：
       物体
面情况木块木块+1只砝码木块+2只砝码
毛巾
棉布
木板
然后再从第三类办法中引出“滚动摩擦”的概念，从而引出第二个物理问题：滚动摩擦与滑动摩擦的比较。由上面的归纳形成假说：在相同情况下，滚动摩擦远小于滑动摩擦。然后再设计木块下加垫铅笔的实验进行检验。
六、查阅资料式探究模式
《课程标准》和人教版《物理》教材中给出了许多非实验性的探究课题，这些课题其中一部分就是前面所述的“情感点”。如：了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。这种探究叫做查阅资料式探究，多数需要到课外去查阅资料，有一些也可以直接利用课本上的内容在课堂中进行。如：探究能源的分类。
1．这种探究可以按照《课程标准》中探究程序的另一种表述形式进行：
提出问题—制定计划—查阅资料、收集证据—分析与论证—得出结论
2．例如，在人教版《物理》教材中探究“对能源的分类”时，可采取如下的过程：
提出问题：能源可分为几种？阅读本节的图片和文字材料并收集其中的有关实例，分析这些实例并从不同角度对它们分类，得出不同的分类结果。
七、物理社会综合实践活动式探究模式
探究教学的最高境界就是探究现实社会中的问题。这类探究在《课程标准》和人教版《物理》中体现的非常多，如：调查社区（或学校）中噪声污染的情况和已采取的防治措施，提出进一步防止噪声的建议。这种探究称作是调查式探究，或称作物理综合实践活动式探究。此类探究一般要求学生走出教室，深入现实社会进行调查，然后再回到实验室，通过物理实验进行验证。这种探究一般仅仅靠课堂教学完成不了，需要课堂和课外的相结合。
1．可以按照如下的程序进行：
提出社会问题—制定计划—收集证据—分析与论证—得出结论—转化为物理问题—猜想—设计实验—进行实验—分析与论——得出结论—应用到社会问题
上述思维程序中，前半部分是“查阅资料式探究”，后半部分为“实验探究” 。因此，在思维程序上是前述两种探究过程的有机结合。上述思维程序中的后半部分“实验探究”采取的是《课程标准》中的思维程序，我们也可以采取“实验归纳”、“猜想与反驳”等其他思维程序。
2．例如，在调查“社区（或学校）中噪声污染的情况和已采取的防治措施，提出进一步防止噪声的建议”这一活动中，可以按下列过程进行：
提出该问题，制定计划：如计划从声源、传播、造成污染、采取的措施等方面诸个调查，然后按计划调查并收集各方面的数据，小组一起对这些数据进行分析，得出结论：如污染是否严重、措施是否得力等，由此提出新的物理问题：如何在原有基础上进一步防止噪音？根据物理原理猜想或形成假说，然后通过实验室实验对这些可能的办法进行检验、分析这些假说的科学性和可操作性，找到进一步防止噪音的建议，最终将这些建议用到社区中去。
可见，这种探究是物理问题与社会问题的综合，类似于物理综合实践活动。是对学生在探究上的高水准要求，是培养他们能力、正确价值取向的重要途径。
八、初中物理探究思维程序的要素
上述各种探究思维程序仅作参考，实际的探究过程应该是灵活多变的，不一定有固定的程序。但是，任何思维程序或探究过程都是由一些基本的探究要素组成的，因此，有必要将这些探究要素介绍如下，作为学习和检测要求让学生掌握：
1．发现问题：通过观察、实验、阅读等发现一些新问题。
2．提出问题：将发现的问题变成可以研究的课题。
3．搜集实事：收集与问题有关的信息。
4．假说的建立过程要素——分类、比较、类比等：通过这些方法（一个或多个）的运用形成假说。
5．建立假说：将假说以理论的形式提出来。
6．反驳：对假说提出反驳的证据，以便使假说进一步完善。
7．推论：将假说运用到具体问题上可能出现的情景。
8．设计实验：设计实验方案准备检验假说。
9．预测实验：在进行实验之前，根据实验方案预测实验结果。
10．进行实验：根据实验方案进行实验，检验假说。
11．归纳分析：对实验结果进行分析。
12．得出结论：实验结果的理论概括。
13．提出新问题：在探究过程、得出结论中发现并提出新问题。
14．修订假说：根据反驳情况或归纳分析情况修订或提出新的假说。
这些探究要素要求学生能够自由组合、运用，每一个探究过程或思维程序基本是上述这些环节中的几种之间的有机组合（而往往不是全部）。
对于每一个要素的名称，不必完全与上述相同，只要意思正确即可。如：“建立假说”可以写成“形成假说”、“猜想”等。
有时也可以把几个要素进行合并。如：将“发现问题”、“提出问题”合二为一为“提出问题”要素，将“设计试验”、“进行实验”、“归纳分析”合并为“实验检验”等等。

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