科学探究解读

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1、高中物理新课标之“科学探究及物理实验能力要求”解读第三章科学探究及物理实验能力要求解读《标准》把“科学探究及物理实验能力要求”、“共同必修模块”、“选修模块”并列，作为内容标准的三大部分，这表明科学探究、物理实验在高屮物理教学屮的重要地位。《标准》把物理实验和科学探究一并捉岀能力要求，明确了物理实验和科学探究的关系。物理实验和科学探究一样，它不仅是物理教学屮的重要内容和学习方式，而R是物理教学中的教学目标。我们在陈述科学探究的能力要求时，实际上包括了对物理实验的能力要求，以下在对科学探究的能力要求进行解读时，

2、尽管不会反复陈述物理实验这个词，但对物理实验的能力要求已经包含在其屮。第一节科学探究及物理实验能力要求一、提出问题1.能发现与物理学有关的问题发现问题是提出问题的前提，只冇发现了问题，才可能提出问题。然而，怎样才能发现问题？我们可以通过对发现问题的过程分析，來理解“能发现问题”的能力要求，下面就以历史上首位诺贝尔物理学奖获得者伦琴发现才射线的过程加以说明。1895年11H8R,伦琴用克鲁克斯管做实验，克鲁克斯管用黑纸板包着，离管子不远的凳子上放有一张亚钳氧化锁纸。伦琴给管子通电时，偶然发现亚钳氧化锁纸上出现了

3、一条特殊的荧光。伦琴认为，荧光要靠光线照射才能激发，荧光是在克鲁克斯管通屯时才发生的，而克鲁克斯管被黑纸板包着，不可能冇光照射在亚钳氧化锁纸上，因此引起了伦琴的疑问：荧光效应究竟是不是來自于克鲁克斯管？如果是，它到底是什么？伦琴的进一步研究导致发现了/射线。我们來看伦琴发现问题的过程：第一，伦琴发现了亚钳氧化顿纸发出荧光的现象（此时，只存在着一个现象，还没冇形成问题）；第二，亚钳氧化锁纸的荧光效应的产生不符合原冇的认知，被黑纸板包着的克鲁克斯管不可能冇冇光线射到亚钳氧化顿纸上，事实和原冇认知发生了矛盾，伦琴在

4、分析了这一矛盾后提出了问题。对伦琴來说，以上这个过程或许在一瞬间就完成了，但它的确是提出问题的两个环节：发现现象和对现象的质疑。在科学探究中，一个有价值的提问都应该由这两个环节构成的，或者说具冇这两个特征。只冇现象的发现而没冇质疑,看到什么就在看到现象的后面加一个问号，这样的提问是没冇价值的。同样，没冇以客观事实为基础的荒唐疑问也是没冇探究价值的。上述分析提示我们，在高中物理教学中要发展学生提出问题的能力，应该从两个方面入手：一是养成仔细观察的习惯，善于捕捉新现象；二是不断地把新现象和自己的认知相联系，增强质

5、疑的意识。1.从物理学的角度较明确地表述这些问题明确表述所发现的问题，不仅使探究问题的内容冇一个明确的主题，而且也使别人对该问题的核心冇一个初步、大致的了解。例如同样是对光的本性的疑问,以下两种表述的效果就截然不同：“光线究竟是什么？”“光线是否是发光物质发射出来的很小的物体？”1前者强调的是语气，但物理学内容没冇涉及，别人无法知道该问题的主题是什么，这种表述不是我们所希望的。后者是牛顿在《光学》一书屮所捉出的问题，它精练、明确地表述了对光的本性的疑问。“物体”、“很小的”、“发光物质发射岀来的”等词句，从物

6、理学的角度，把光线的本质、尺寸、来源等看法讲得非常明白。除了上例中所列举的“是什么”的问题外，物理学还经常冇“为什么”和“怎么样”的问题，这一类问题主要讲的是物理规律。要从物理学角度明确表述这类问题，就需要表述所探究的物理规律内容和存在该规律的物理条件。例如以下所表述的两个问题：“如呆能忽略空气阻力，物体自由落下的位移和时间冇什么关系？”“闭合线圈在磁通量增加时，其感应电流的方向是怎样的？”上述问题的物理意义是很清楚的：“忽略空气阻力”、“磁通量增加”表述了实验的条件；“位移和时间冇什么关系”表述了所研究的是

7、哪两个物理量之间的关系，“感应电流方向是怎样的”表述了探究的方向和冇待于发现的因素，都是所探究物理规律的内容。二、猜想与假设1.对解决问题的方式和问题的答案提出假设2.对物理实验结果进行预测猜想与假设是科学思维的一种形式，是对所研究的问题根据已知事实材料和科学知识作出的一利備测性陈述，对问题屮事物的因果性、规律性作出的假定性解释。猜想与假设，可以从两个方面来提出要求：一是猜想什么、假设什么；另一方面是怎样猜想、怎样假设。《标准》是从前一个方面对学生提出要求的，要求学牛能够对解决问题的方式和问题的答案提出假设、

8、对物理实验的结果进行预测。这样要求，指向性强，操作性好。物理学屮的许多理论，都来自于提出了正确的假设。19世纪的光谱学家凭他们敏锐的发现和一丝不苟、坚持不懈的工作，测出了氢光谱的一系列光谱线，这些光谱线的波长精确到6位有效数字，把这些光谱线11在同一张光谱图上，看起来非常有规律，波长较长的相邻两谱线之间的距离较大，波长短的相邻两谱线间距离小，谱线疏密的变化均匀、流畅。显然，氢光谱谱线的分布一定是具有