1.4尝试科学探究

1.4 尝试科学探究
1．教学目标
●知识与技能
⑴了解科学探究的一般过程和步骤。

⑵练习熟练准确地测量长度、时间和组装简单器材，提高操作技能。

●过程与方法
⑶经历探究摆的奥秘的过程，让学生初步体验科学猜想与假设、简化研究对象、控制变量等方法在科学探究中的作用和意义。

●情感态度与价值观
⑷通过亲身参与科学探究活动，体验科学探究的乐趣。

能实事求是地记录实验数据，并根据实验数据提出自己的见解，有与他人合作和交流的意识和愿望。

⑸能把摆的问题与生活中的钟表（摆钟）联系起来，逐步养成理论联系实际的学习习惯。

2．教学过程
复习引入
本节课可以通过故事或利用实物创设情景来引入。

如果条件许可，最好准备一个大摆钟（有些办公室陈列的那种），没有大的，原来家庭用的小一些的摆钟也可。

如果实在没有摆钟实物，最好查找有关图片或摄录摆钟（包括细部结构，尤其是摆杆、摆锤、调节螺母），利用多媒体设备播放；或者找大一些的挂图展示给学生。

总之，要想办法使学生感受和认识摆钟的摆以及摆动过程。

因为现在摆钟已经很少，这样做的目的是让学生认识摆钟及其构造，为科学探究提供感性材料。

探究摆的奥秘
●提出问题
在学生认识摆钟的基础上，教师可引导学生认识钟表工作的道理：利用摆的摆动带动齿轮转动，齿轮转动带动指针转动，从而指示时间的变化。

摆动越快，齿轮转动就快，指针运动就快。

就是说，摆钟是靠钟摆摆动的快慢来计时的。

那么钟摆摆动的快慢跟什么因素有关呢？
●猜想与假设
在提出钟摆摆动的快慢跟什么因素有关这个问题后，为了引导学生猜想，可以采用演示实验建立情景。

教师可以自制几个快慢不同的摆，挂在一个大的支架上。

这些摆有的长、有的短、有的重、有的轻、有的摆幅大、有的摆幅小。

使它们摆动起来，让学生观察，比较其快慢。

然后组织学生进行小组讨论交流，提出猜想与假设。

小组讨论后，教师组织全体同学交流总结，在交流总结时，要引导学生说清猜想的依据和自己的想法，让学生知道猜想是一种科学方法，不是胡猜乱想，猜想要以自己的经验和知识为基础，是一种对问题的试探性解释。

猜想还应该是可检验的，这样的猜想对于科学探究才是有价值的。

学生猜想和交流的过程，教师应充分放开，打开学生的大脑和嘴巴，让学生把最真实的想法充分展示在同学和老师的面前。

在全体交流的过程中，教师要注意对学生的猜想进行评价。

学生猜想有道理、有创意的，要予以鼓励，但是不要滥用鼓励评价，对于那些更多含有想象成分的猜想，要注意区别对待，引导他们猜想要有依据、有思考。

最后，教师应引导学生猜想到摆锤的轻重、摆角的大小和摆的长短这几个因素上。

●制定计划与设计实验
提出一个猜想，就希望得到验证。

而物理学中最常用的办法就是通过实验来检验猜想是否正确。

在前面猜想的基础上，教师可以提出：为了验证同学们的猜想是否正确，你认为
应该设计怎样的实验？需要哪些器材？你认为实验中应该考虑到哪些问题？这些问题最好能通过多媒体投影展示出来，以帮助学生明确要做的工作。

教师提出问题后，可以先分小组讨论交流，然后总结。

总结时，教师应引导学生明确：⑴用细线和小球代替钟摆，是一种很好的简化方法。

这种简化方法可以简化研究对象，突出主要因素，突出要研究的问题，是物理学研究中最常用的方法之一。

⑵用控制变量法研究影响小球摆动快慢的因素。

课文中没有明确提出“控制变量法”这个词，教师可以根据实际情况确定是否明确提出这个词。

但是教学中必须让学生明白这种研究方法的含义，不然学生就弄不懂后面的实验，这是本节课的核心部分。

所谓控制变量法，就是在研究受多变量影响的问题时，常常使变量中的一个发生变化，而控制其他变量保持不变，看要研究的目标是否发生变化。

如果随之而变，则说明与之有关；如果不变，则说明与之无关。

这样对每个变量进行控制研究，即可得到与各个变量是否有关的全面结论。

上面的教学过程也可采用这样的方式进行：不让学生自己设计，而是让学生看书，分析、领悟书上的设计。

教师可以提出这样的思考题：你能看明白课本图1－35、1－36所示的实验吗？你能说说每个实验的目的是什么，为什么要这样设计吗？让学生通过讨论交流，结合教师组织全体同学交流，弄明白简化法和控制变量法。

这种方法与上面的方法目的是一致的，只是把自己设计为主变成以学习交流为主，把以“想”为主转变成以“悟”为主。

●进行实验与收集证据
学生明白了实验的计划和设计方案后，怎样做实验就顺理成章了。

这里需要引导学生看明白记录数据的表格，弄明白每个表格要研究的是什么问题，各个栏目的含义是什么，需要测量记录哪些数据，为什么要测量摆动10次、20次的时间，等等。

可以先让学生讨论分析，然后师生一起交流，以使学生明确这些具体问题。

这些问题看似细小，其实都是学生在实验过程中会遇到的，只有真正明白了这些，才能做到理解实验的过程、方法。

因为是初次遇到这类表格，应让学生认识地准确、细致。

●分析与论证
分析与论证这段内容的教学，教师可以先提出问题：分析实验测得的数据，你能得出什么结论？由学生分组讨论完成。

在组织学生汇报交流时，教师要注意引导学生比较哪些条件相同、哪些条件不同，比较这些数据可以得出什么结论。

比较时仍然要渗透控制变量的思想方法，让学生意识到数据只是一些材料，只有经过分析，才能找出其中蕴含的规律。

●评估
许多学生以为，只要得到结论，探究就结束了。

其实，对探究过程进行评估是非常必要的。

评估是对探究过程的反思，实验方案有无需要进一步改进的地方，在学生经历了实验的全部过程后，常常会发现实验设计中的精华和存在的问题；实验数据测量的是否准确，怎样做能够使误差更小；实验的结论与生活经验和事实是否符合；哪些实验前没有考虑到的因素可能对实验产生了影响；实验过程中遇到了哪些困难，是怎样解决的，有什么经验和教训，等等。

养成对科学探究过程进行评估的习惯，是科学探究本身的需要，也是培养学生严密的科学思维和严谨的科学态度的需要。

但是，上面所述的评估内容不一定、也不必要面面俱到，教师可以根据学生实际情况灵活掌握。

如可以提出问题让学生思考讨论：你认为实验中有哪些方面做的好？还有哪些不足？然后教师根据学生的反馈进行评价说明即可。

就本节课而言，学生初次进行全程科学探究，其他相关基础知识和能力尚比较缺乏，对于评估不必要求过高，主要是让学生知道需要对探究进行评估，初步认识评估的作用即可，不要在评估内容的细节方面挖得过深，以免引出更多难以解决的问题，把学生的思路引偏了。

科学探究的过程
教师引导学生对探究过程进行回顾，理清探究的程序，每一步有哪些要点，运用了哪些科学研究方法。

可以提出思考题让学生讨论，然后交流汇总。

教师归纳全程科学探究的要素，组织学生阅读课本图1－38。

教师还必须说明，在实际科学探究的过程中，这7个要素是可以灵活运用的，并不是一个格式化的框子，不是照方抓药、机械式地做，而是根据实际情况选择，有些要素可能突出一些，有些要素可能淡化一些，这些都要根据课题研究的需要来选择和确定。

本节课的设计，从整体上说，采用的是以教师组织引导和学生参与活动为主的课堂模式。

这并不是强制学生，而是因为学生刚刚学习物理课，又是初次进行这种行程长、事件多的全程科学探究，如果大撒把，让其独立探究，学生会很容易迷失方向，不知道要做什么，更不知道为什么要做，最后使学生走向了“迷途”。

另外，回到本节课的目标上来说，让学生经历和感受科学探究的过程，并不一定由学生独立进行；恰恰相反，我们认为教师在其中更应发挥积极的引导和控制作用，以维持探究过程的继续，帮助学生理解探究过程以及其中的科学方法，解决那些学生弄不明白甚至根本意识不到的问题。

当然，如果有些教师认为控制多一些，可以根据学生和教师自己的情况，适当开放一些，但要注意把握“度”，以免造成教学不凝聚，失去目标。

课外活动和信息浏览可以完全放给学生，让他们制作实验，阅读思考。

4．教学评价
●课堂测评
1．是进行科学探究的第一步。

2．牛顿说过，没有_____________，就作不出伟大的发现。

在科学探究中，猜测与假设是以自己的_________和_________为基础做出的一种试探性解释。

3．科学探究的过程是由提出问题、_____________、制定计划与设计实验、___________、______________、评估和交流七个要素组成，其中___________是贯穿整个过程不可缺少的重要因素。

●“自我评价与作业”指导
本节课的自我评价与作业是为了搜集学生对物理课的兴趣和态度而设计的，要让学生认真回答。

写在课本上收交不方便，可以写在作业本上。

教师可以从中了解学生的状况，下一步有针对性地调控自己的教学。

同时，这也是与学生进行情感沟通的有效渠道。

作为新开设的学科，加强与学生的沟通和交流，提高学生的兴趣，也是非常重要的。