工科物理研究性教学的设计与实践 - 图文(5)

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Center for Science, Mathematics, and Engineering Education, National Research Council, Inquiry and the National Science Education Standards - A Guide for Teaching and Learning, National Academy Press Washington, D. C. P. 24-27.

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们常常问“为什么”的问题，其中有些问题太大，教师可以把其中许多问题转变为“怎么样”的问题。这种改变能把学生导向科学研究，使学生能够体验到又有趣又丰富的调查研究结果。一个有难度但又让人能尝到果实、足以引发探究的问题，能激发学生的求知欲望，并能引出另一些问题。比如，在学习过波的吸收时，我们提出家用微波炉中的食品是怎样吸收微波能量的，学生对该问题很感兴趣，有的学生通过查阅有关资料，搞清楚了微波炉的工作原理，有的学生在研究的过程中提出了当前科技界争论的微波生物学效应的非致热效应的机理问题。 （2）实证

物理学是以实验证据为基础来解释客观世界的运动规律的。物理学家在实验中通过观察测量获得实验证据，在观察与测量中，利用感官感知，或借助于仪器（如望远镜延伸感官功能）进行观察，甚至用仪器测量人的感官所不能感知的物质特性，如测量磁场。有时，物理学家能控制条件进行实验；而另一些时候则无法控制，或者实行控制将破坏实验现象。这种情况下，科学家只有对自然界中发生的现象进行大范围、长时间的观测以便推断出不同因素的影响。可以通过改进测量、反复观察，或者就相同的现象收集不同类型的实验数据的方法提高所收集到的证据的可靠性。证据是可以被质疑和进一步调查研究的。在物理学科探究活动中，学生也需要运用证据对科学现象做出解释，学生也可以从教师、教材、网络或其他地方获取证据对他们的探究进行补充。 （3）解释

科学解释借助于推理提出现象或结果产生的原因，并在证据和逻辑论证的基础上建立各种各样的联系。科学解释须同自然观察或实验所得的证据一致，并遵循证据规则。科学解释还须接受公开的批评质疑，并要求运用各种与科学有关的一般认知方法（如分类、分析、推论、预测）以及一般的认知过程（如批判性推理和逻辑推理）。

解释是将所观察到的与已有知识联系起来学习新知识的方法。因此，解释要超越现有知识，提出新的见解。对于科学界，这意味着知识的增长；对于学生，这意味着对现有理解的更新。两种情况的结果都能产生新的认识。例如，学生可根据观察或其他的证据解释月相的变化。学习者要根据事实证据形成解释，对科学性问题做出回答。 （4）评价

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评价解释，并且对解释进行修正，甚至是抛弃，是科学探究有别于其他探究形式及其解释的一个特征。评价解释时，可以提出这样的问题：有关的证据是否支持提出的解释？这个解释是否足以回答提出的问题？从证据到解释的推理过程是否明显存在某些偏见或缺陷？从相关的证据中是否还能推论出其他合理的解释？

核查不同的解释就要学生参与讨论，比较各自的结果，或者与教师、教材提供的结论相比较以检查学生自己提出的结论是否正确。这一特征的一个根本要素是保证学生在他自己的结论与适合他们发展水平的科学知识之间建立联系。也就是说，学生的解释最后应与当前广泛为人们所承认的科学知识相一致。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）交流

科学家以结果能够重复验证的方式交流他们的解释。这就要求科学家清楚地阐述研究的问题、程序、证据、提出的解释以及对不同解释的核查，以便疑问者进一步地核实或者其他科学家将这一解释用于新问题的研究。而课堂上，学生公布他们的解释，使别的学生有机会就这些解释提出疑问、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中有悖于事实证据的地方，或者就相同的观察提出不同的解释。学生间相互讨论各自对问题的解释，能够引发新的问题，有助于学生将实验证据、已有的科学知识和他们所提出的解释这三者之间更紧密地联系起来。最终，学生能解决彼此观点中的矛盾，巩固以实验为基础的论证。学习者要交流和论证他们所提出的解释

我们认为，上述关于科学研究基本特征的阐述，揭示了科学研究最重要、最基本的特征，反映了现代科学观。具有这样的基本特征的研究性教学有助于学生对科学概念和方法形成更明晰、更深刻的认识。因此，研究性教学要尽可能包含所有的上述五个基本特征，以充分发挥和利用研究的教育功能。然而，一项科学学习活动不一定必须包含上述全部五个基本特征。理想化和绝对化地理解研究，既不符合科学研究的实际，也不符合学生科学学习的现实。探究无疑是科学研究的核心，真正的科学家也往往以探究为乐，但这并不妨碍他们积极学习和利用已有的、现成的知识。事实上，最有成就的科学家也最善于吸收前人已有的成果，站在巨人的肩膀上攀登科学的高峰。学生的学习就更不用说了，尽管基于直接经验的、探究式的学习最有利于学生的全面发展，但间接学习在学生的学习活动中

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毕竟是大量存在的，要组织起有效的研究性教学活动，除了受教师、学生和教学设施条件等因素制约以外，还与所学习的科学知识内容有关，有些知识内容，由于各种原因，不易于设计成通过探究式的学习活动去获取。因此，对于特定的学生来说，一些内容的学习，用探究的方式，不仅效率太低，而且效果往往不如直接学习，因此，我们在教学中要灵活运用各种教学和学习方法，以实现研究性教学与其它学习方法的有机结合。

1.6物理教学中开展研究性教学的可能性

由于多种原因，人们在理解和实施研究性教学中容易出现两方面的偏差，一是对研究的泛化，另一是对研究的神化。前者就是随意地给一些人们早已熟知的教与学的形式贴上研究性标签，如一个从目的到内容再到方法、步骤，甚至连表格都画好了的实验活动设计，却不仅被冠以研究的名称；后者则只把从问题的提出、证据收集、方案的制订和实施到解释的形成、检验和结论的得出等等都是由学生自主发现、由学生独立完成的活动才归为研究。当前,受传统学科教学目标、内容、时间和教学方式的局限,在学科教学中普遍地实施研究性教学尚有一定的困难。因此,将教育部奖研究性教学作为一项特别设立的教学活动作为必修课纳入《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》,从制度上保障这一活动的实施。在学科教学中，特别是在对学生掌握知识内容有明确目标要求的物理学科教学中，要组织起在问题、证据、解释、评价和交流五个方面都具有高度探究性的活动是不容易的，也没有必要刻意追求这样的境界。如对研究的问题来说，要是研究的问题完全是由学生自己提出来的，那当然很好，而且在教学中也必须有意识地重视培养学生提问、质疑的能力，但是这并不意味着我们一定要等到学生能够自己提出好的研究问题之后才能组织研究性教学活动。相反地，在物理学科课堂教学中，切实可行而且效果良好的方法是教师设置问题情境，并通过引导优化和集中学生的问题，使得后续的研究有明确的目标和内容，这样的教学过程也可以培养学生提出问题的意识和能力。如果这样的程度也不容易达到，就完全可以由教师直接提出研究的问题，根据别人提出的问题，学生也完全可以进行有高度研究性的学习活动。而且只要学生真正深入到研究知识的过程，他们就会提出这样那样的问题。实际上，真正的学生研究活动就是由问题引导的，学生提出问题能力的培养可以贯穿于学习活 …… 此处隐藏：1664字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……