新课程理念与初中物理课程改革解读.doc

新课程理念与初中物理课程改革专 题 三 实 施 科 学 探 究 的 有 关 问 题 (一)口31 内容标准的重要组成部分-科学探究 本章是针对课程标准第三部分“内容标准”中的“一、科学探究”进行的专题分析，力图通过青岛市1997年以来进行的“探究与创造”教学的理论与实践经验，去阐释课程标准中科学探究的有关问题。一、什么是内容标准 内容标准是课程标准中的主要内容，它规定了物理课程的基本学习内容、学习方式、经历的过程和应达到的基本要求。它所起的作用相当于现行大纲中的各个知识点和每一个知识点的教学目标，但具有了更加丰富的内涵。 例：“探究并知道凸透镜成像的规律”这一内容或知识点。 1基本学习内容：凸透镜成像缩小和放大的实像、放大的虚像及其条件。 2基本要求：（1）能记住这一知识的内容，能判断有关说法的对错，能列举有关的实例，并能用不同的方式描述这一知识的内容与要点； （2）让学生运用探究的过程，自己去探索、总结出凸透镜成像的规律。 可见，每条内容标准都是由两部分组成：前面是目标要求，后面是学习的内容。这样，教师在课堂教学中就十分清楚每节课要教什么，教到什么程度；学生也十分清楚要学什么，学到什么程度。从而避免了教与学的盲目性。 从上述例子中我们也不难看出，内容标准与现行大纲的不同。对该知识点，大纲中只是有基本要求（1），而无基本要求（2）。二、内容标准的组成内容标准由两部分组成：科学探究、科学内容。1.科学内容 科学内容部分是指在九年义务教育中对物理知识的学习内容及其要求。它就相当于义务大纲中的各个知识点及其目标要求。它是学生获得能力与方法的基础。 科学内容分为三个部分，即物质、运动和相互作用、能量，每一部分包括若干的知识点，从而构成了初中物理的知识体系。2.科学探究 科学探究是指让学生运用一定的科学思维程序去探索知识的过程，这种思维程序与科学工作者进行探究的思维过程是相似的。这种思维程序有如下的各个要素组成：提出问题-猜想与假设-制定计划与设计实验-进行实验与收集证据-分析与论证-评估-交流与合作。 这一思维程序对教师来讲是进行探究教学的一种重要的参考模式，对于学生来讲是他们进行探究学习、创造活动的重要参考步骤，也是学生应该掌握的重要的学习目标。 另外，在探究过程中，为了完成探究的各个要素还离不开一些具体的方法，如控制变量法、归纳法等等。三、科学探究与科学内容之间的关系 内容标准虽然分成科学探究与科学内容两个部分，但这两部分并不是完全相互孤立的，而是有着一定的联系。我们可以将科学探究的素材上分为两种情况： 1.科学内容中所要求的探究 这种探究必须要完成，因为它是最基本的探究内容。 例：探究并了解光的反射和折射的规律。 在这种探究中，科学内容与科学探究是相互关联、不可分割的。科学探究必须是科学内容的探究，必须以科学内容作为载体；而科学内容的获得也应该在科学探究过程中获得。科学探究与科学内容之间的关系如同“水”与“茶杯”的关系。 2.科学内容中没有要求的探究 这种探究不是必须要完成的，但是应尽可能去寻找不同的素材引导学生进行这类的探究过程： （1）许多内容标准中的科学内容虽然没有要求探究，但是仍然是很好的探究素材。 例：利用“知道二力平衡的条件”这一知识点，去让学生自己探究出二力平衡的条件。 （2）许多初中物理知识在内容标准的科学内容中虽然没有要求，但是仍然是很好的探究素材。 例：探究串、并联电路中的电流特点。 （3）许多非纯物理知识在内容标准的科学内容中虽然没有要求，但是也是很好的探究素材。 例：探究陶器材料的渗水情况与哪些因素有关。 由此可见，科学探究也有自己可以独立于科学内容之外的独立性。但是，不论什么情况，科学探究必须以具体的知识为载体，它不能独立于具体知识之外。四、科学探究使内容标准具有了新的特点 新的内容标准与现行大纲中的知识点相比，有着显著的特点：现行大纲中的知识点基本上只是强调了物理知识的学习和技能的训练，而新的内容标准不仅注意了这一点，而且强调科学过程和科学方法的学习，关注科学技术社会的观念的渗透，注重科学态度与科学精神的培养。 新内容标准之所以有上述的特点，其重要的原因在于它的组成。旧的大纲中的对应部分只有需要学生掌握的知识点及其要求，即只有新内容标准中相当于科学内容的哪一部分。而新的内容标准不仅有这一部分，还有科学探究部分。科学探究不仅有利于科学内容的探索与方法的获得，更有利于学生科学态度、科学精神等意识领域目标的形成。口3.2 科学探究的程序步骤一、科学探究概述1什么是科学探究 所谓科学探究（可简称为探究）就是让学生去模拟科学家的工作过程，按照一定的科学思维程序去探索学习的过程，从中学习科学方法，发展科学探究所需要的能力，增进对科学探究的理解，体验探究过程的心理感受。2科学探究的过程科学探究的过程是一个创造的过程，而创造力的核心是创造性思维，因此，探究实质是一个思维的过程，这个思维的过程是模拟科学工作者进行科研的思维程序来进行的。这种思维程序也就是学生科学探究的程序步骤。 （1）探究的程序及其要素（2）各个要素的有关说明 提出问题 通过实验或实例，使学生发现问题并提出要研究的课题。 猜想与假设 通过集体思考、相互讨论等方式去猜测问题的可能的原因和答案或提出科学假说。 制定计划与设计实验 为了检验猜想与假设是否正确，去设计整个的验证过程，在物理学习中主要是通过实验检验的形式，因此需要设计实验的全过程。 进行实验与收集证据 按照制定的实验方案去进行实验操作过程，并对实验现象、数据进行观察与记录；也可以搜集日常生活中的有关实例或查阅有关的资料，为检验猜想与假设的正确与否准备充分的感性材料。 分析与论证 通过分析实验现象及有关实例，检验猜想与假设的正确与否，并对猜想与假设进行修正、发展，或对大量的实例证据进行分析比较、归纳，最后，得出一定的科学结论。 评估 让学生对上述的探究过程进行反思、评价，找到成功与不足之处，为今后的探究提供经验。 交流与合作 让学生写出简单的探究报告，并相互交流，以便能取长补短，改进探究的过程，对探究成果进行推广与应用。 （3）说明 上述探究思维程序中的七个要素，之所以称之为“要素”而不称之为“环节”，是告诉我们对它们不能机械地运用，应该灵活地运用。可以根据具体的探究问题，对这七个要素进行组合、改变顺序、合理增减某些要素等等，切不可机械地套用。二、科学探究与培养能力的关系1.能力与方法的关系 方法，从某种角度来说可以分为两类，其中一类方法是由许多环节、要素组成的具有一定程序结构的探究或解决问题的操作过程，也可以简称为“过程”或“程序化方法”。上述我们研究的科学探究步骤就是一种程序化的方法。另一类是解决具体问题的具体化方法，也可以简称为“方法”，如物理学研究方法、创造技法等等。这两者也可以合称为“过程与方法”。 一个人能力水平的高低如何去评判呢？一种最简单的评判标准就是看一看这个人掌握的方法多不多。我们常说某某人很“能”，其实也就是说他在解决各种问题时的“办法”多。因此，方法的掌握可以说是能力形成的一种标志。掌握的方法多，意味着能力高；掌握的方法少，意味着能力低。方法是形成能力的基础，而能力一旦形成后就具有了开发新知识，创造新方法的本领。2科学探究与方法的关系 科学探究必须要遵循一定的思维程序，因此，学生在探究过程中，探究的思维程序及其各要素得到了极好的培养；同时，在探究的各个环节、要素的操作中，还需要运用各种具体的研究、思维及解决问题的方法。因此，科学探究活动是使学生掌握过程与方法的重要手段，它是实现课程目标中“过程与方法”目标和渠道，是课堂教学中的关键。 3科学探究与培养能力的关系从能力与方法的关系、科学探究与方法的关系的讨论可以使我们得出结论：探究也是培养学生能力的主要手段。在课程目标的“过程与方法”目标中，要求学生通过探究逐渐获得六种能力，即观察能力、提出问题的能力、信息收集能力、信息处理能力、分析概括能力、信息交流能力。这六种能力也就是“过程与方法”目标的基本内容。(1)观察能力经历观察物理现象的过程，能简单描述所观察物理现象的主要特征。(2)提出问题的能力能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。(3)信息收集能力通过参与科学探究活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案，能利用不同渠道收集信息。(4)信息处理能力通过参与科学初步认识科学研究方法的重要性，学习信处理方法，有对信息的有效性做出判断的意识。（5）分析概括能力学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，深度应用已知的科学规律去解释某些具体问题。（6）信息交流能力能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。上述这六种能力的培养应体现在探究活动的各个要素中，如信息交流的能力在各个要素中都需要。但不同的探究要素对不同的能力培养也有一定的侧重点，其大致和对应关系如下表：观察提出问题信息收集信息处理分析概括信息交流提出问题猜想或假设制定计划与设计方案进行实验与收集证据分析与论证评 估交流与合作口3.3 探究各个要素的操作方法一、“提出问题”要素的操作 提出问题就等于问题解决了一半，因此它是探究过程中不可缺少的一个重要的环节，如果没有这一步，则探究也就无从谈起。(一) 根据所学的具体问题进行提问 1根据问题情境提出问题 可以从日常现象、实验现象和资料中介绍的现象等几种情况中提出问题。 (1)根据日常现象提问 通过观察或回忆日常生活中的所见所闻，提出问题。 例：看到天空，提出这样的问题：“天空为什么是蓝色的？” (2)根据实验现象提问 通过观察实验过程中出现的不明了的现象，提出问题。 例：观察实验：将冷水浇在盛有热水烧瓶底部，发现热水又重新沸腾起来。从而提出问题：为什么会出现这一现象？ (3)根据资料所介绍的现象提问 这些现象虽然没有亲眼所见，但仍可以深入探讨。 例：许多资料中说，飞碟能够在极快的状态下瞬间静止，从而提出问题：难道飞碟没有惯性吗？ 2通过对不同现象的比较提出问题 (1)寻找物理现象中隐含的关系及规律 通过对某一物理量（现象）在不同条件下的不同表现，提出问题：该物理量与哪些因素有关？ 例：用手和弹弓分别将石子弹出造成不同的打击效果，从而提出问题：动能与哪些因素有关？ (2)比较两种现象、概念或器材和异同点 通过对两回事种具有一定对应关系的不同的现象或器材做某一对应实验，提出问题：它们有何异同点？ 例1：观察蒸发和沸腾的现象，提出问题：蒸发和沸腾有可何异同点？ 例2：通过实验，提出问题：导体与绝缘体有何异同点？ (3)寻找相同量之间的关系： 通过观察相同的量在不同状态下的情况，提出问题：这一量在这些状态中存在什么关系？ 例：将电流表分别接在并联电路的干路与支路上产生不同的效果，从而提出问题：在并联电路中，干路的电流与支路电流之间有何关系？ 3根据具体的内容提出问题 (1)物理现象的提问对于常见的物理现象，一般可从如下几个方面进行提问：a.这个现象发生的条件是什么？b.这个现象中有什么规律？c.这种现象分为几种情况？d.这种现象在生活、生产中有哪些应用？例：在探索光的反射时，可提出如下的问题：光的反射发生的条件是什么？光的反射有什么规律？光的反射分为几种情况？光的反射在生活、生产中有那些应用？(2)物理概念的提问对于物理概念，尤其是物理量，在探究时可以按如下的步骤引导学生提出问题：设置问题情境-分析归纳情境所体现的内在规律-引导学生提出问题。 例：在研究压强这一物理量时，提出问题的过程如下： 设置问题情境：多组相同压力产生不同效果的例子。 分析归纳：不同情况下压力的效果是不同的。 引导学生提出问题：如何去表示这种现象？（3）生理规律的提问 对于物理规律，一般可先设置隐含该规律的情境，然后让学生提出问题。 例：在研究光的反射定律时，提出问题的过程如下： 设置情境：转动投影仪的反光境，使反射光随之改变方向。 引导学生提出问题：光在反射时遵循什么规律？（二）利用创造学方法提出问题创造学方法是指创造工程学中的创造原理、创造技法，它们对于开拓学生的思维、引导学生进行具体的探究与创造活动有着十分有效的作用。下面仅介绍几种创造方法在提出问题中的应用，其他创造学方法的介绍请详见第五章的内容。 1运用“逆反原理”进行提问 (1)逆反原理 所谓逆反原理就是引导学生从问题的反面去进行研究与提问的方法。 (2)举例：例：奥斯特电流的磁效应说明了“电能生磁”，引导学生运用逆反原理可提出新的问题，磁能生电吗？从而拉开了研究电磁感应的序幕。 2运用“美国陆军提问法-5W2H法”进行提问 (1)美国陆军提问法-5W2H法5W2H法是针对凡事都有人物、时间、地点、事件、原因和发展的基本特征，提出七个方面的问题，以便发现问题或做出正确决策。5W2H法的七个问题如下：为什么(Why)；做什么(What)；谁(Who)；什么时候(When)；什么地点(Where)；怎样(How)；多少(How much)。当然，在具体的问题中，上述七个问题不一定非要人武部提出，要根据具体的情况确定问题。另外，这七个问题仅仅是七个问题的方向，具体的问题不一定非要一致。(2)举例例：在复习“牛顿第一定律”时，可以引导学生自己提出如下的问题：为什么要研究牛顿第一定律？(Why)(因为要研究运动和力和关系。)牛顿第一定律的内容是什么？(What)(一切物体在没有受到外力的作用时，总是保持静止状态或匀速直线状态。)哪能些物体符合该定律？(Who)(一切物体。)在什么情况下符合该定律？(When)(在没有受到外力作用时。)在什么地点能符合该定律所需的条件？(Where)(宇宙太空深处)我们是如何去研究得出该定律的？(How to)(我们是动用了如下的研究步骤和程序：提出问题-猜想-实验-归纳-推理。)有多少种情况下物体总保持静止状态或匀速直线运动状态?(How much)(有两种情况，即不受外力时，受平衡力时。)可见，这种让学生提出问题的方法能够使学生七个侧面去研究某一个问题从而深入了解该问题的全貌。3运用“列举-览表法”进行提问(1)列举-览表法列举一览表法又称“检核目录法”，由奥斯本创立。它是指在解决问题时，让学生从各改变观点进行思考的方法。对一下问题一般可以从以下九个方面引导学生进行提问 能否它用？借用其他原理、方法等。 能否借用？借用其他原理、方法等。 能否改变？改变形状、意义等。 能否扩大？包括变大或增加某些因素。 能否缩小？包括变小或去掉某些因素。 能否代用？用其他方法、器材等。 能否调整？调整布局、结构、顺序等。 能否颠倒？颠倒上下、正反、作用等。 能否组合？部件、功能、原理等的相互组合。上述九个方面中有的是相互兼容的，但这并不妨碍方法的实施。该技法包含了大部分的创造原理，如组合、换元、逆反原理等等，并且大部创造技法都来是上述九项内容的延伸或具体化，因此列举一览表法被称做“创造技法之母”。(2)举例例：在学习“温度计”一节时，当主要内容结束后，可根据上述九项内容，让学生进行提问。如学生可能提出下列问题：温度计除了可以测量温度外，有无其他用途?(如：可以做热敏报警器，甚至制成工艺品。)我们所学的温度计是利用液体性质制成，那么，用其他原理能否度制成温度计？(如：利用双金属片性质制成金属温度计，利用气体热膨胀制成气体温度计。)根据你的需要，可否做成其他形状的温度计？(如：弯曲的或其他形状。)温度计的玻璃管内径变大将会怎样？要使温度计的重量变轻些应如何做？温度计内的液体能否用水代替？代替了又将如何？测量温度的步骤能否调整顺序？如果要使温度计的刻度上小下大应该如何？将温度计与其他器材组合，能否制成多用途的温度计？(如：将玻璃管刻上长度值，就可做成既能测温度又能测长度的温度计。)通过这些问题，可以使学生的知识不局限于本节的课本内容，而是多方位地对知识进行思考，更有利于对该知识点的理解。“提出问题就等于问题解决了一半”。但是，中于传统教育的影响，学生形成不愿提问、不善提问的心理障碍及不会从多角度考虑问题的习惯。列举一览表法通过强制性使学生形成的思维障碍有着十分积极度的作用。二、“猜想与假设”要素的操作猜想与假设都是科学假说的不同称谓，虽有所不同，但实质都是一致的。它是在观察和实验材料的基础上，根据科学原理和科学事实进行理性思维的加工以后，对未知的自然现象及其规律所作的假定型解释和说明。猜想和假设是探究的重要环节，它是使学生思维发散的最为活跃的阶段。探究的过程也是一个创造的过程，创造的过程离不开思维发散的过程，无发散思维阶段的过程谈不上是一个创造或探究的过程。因此，猜想与假设环节对于探究过程是极为重要的。下面列举几种该环节的操作方法，仅供参考：1.按物理思维的一般过程建立科学的假设从物理学的发展史可看出，物理学的研究对象是极其复杂的，所以具体的物理思维过程没有固定的模式。但就整个物理学的发展来看，物理思维主要遵循着如下的思维程序：提出问题-搜寻事实-归纳分析-形成假设或建立模型-理论解释或实践检验。运用这一程序提出的假设必然是科学的假说。(1)课堂操作程序在课堂教学过程中，在物理现象、物理规律的探索过程中，在提出问题之后，可采取如下的程序：(2)各环节步骤的说明提出问题师生一起提出本节课的主要研究课题。搜寻实事针对课题的内容，让学生寻找与之有关的大量实例。可采取多样化的手段去寻找，如观察周围的现象、利用身边的器材进行实验、回忆有关的事实经验或查阅有关的资料等等。归纳分析让学生分析他们所搜集到的大量的实例，找到它们的共性内容或特点。根据这些共性的内容、特点，让学生提出假说或建立模型。(3)组织形式在提出问题之后，教师可采取两种课堂组织形式：以全班为单位开展讨论这种组织形式有利于课堂的控制。在“搜寻实事”环节可以让学生把所有实例都列到黑板上，然后全班一起讨论，找到共性的东西，建立全班统一的假说或模型。以两人或四人学习小组为单位开展研究这种组织形式有利于学生发挥自己的特长。在“搜寻实事”环节，各小组内的成员都将自己搜集的实例列到小组共同的练习本上，然后组内集体讨论，找到共性的内容。各小组的归纳不一定完整，因此建立的假说或模型就可能是残缺的、不完整的或不太合理的，却是多样化的，这又为后面的设计实验环节操作的多样化打下了伏笔。这两种组织形式各有利弊，但一般来说，在刚刚开始运用时，可先采用第一种形式，待到学生比较熟悉这种方法步骤之后，再逐步采用第二种形式。当然，有时还要看具体的探究内容而定。(4)应用举例例：在研究“光的直线传播”这一规律时，可采取如下的操作步骤：提出问题教师引导学生提出问题：光如何传播？进一步简化为更加明了的问题：光是沿直线传播还是沿曲线传播？搜寻实事让学生集体思考，相互讨论去寻找光传播的实例。a.日常的经验实例：手电筒发出来的光束、遮阳伞的作用、电影放映时发出的光束b.运用桌子上的器材进行分组实验：如用激光手电筒、纸片等器材自由做实验，不必有全班统一的步骤、方案。 让学生将上述事例、实验现象全部列到黑板上。归纳分析学生集体讨论，找到光传播的共同特点，即沿直线传播。形成假说或建立模型根据归纳的内容貌， 让学生进一步讨论完善某些细节，上升到假说：光在均匀的介质中传播的路线是直的。根据建立的假说，引导学生提出可以用“光线”这一模型去研究光的传播问题。2 .按日常的经验或实事进行猜想在一般的学习中，通过日常经验或已知的实事进行猜想与假设是十分常见的。(1)操作程序提出问题-运用已有的经验-提出猜想与假设其中，已有的经验包括：大脑中的已有知识、日常现象实例、实验现象等等已有信息。(2)举例例1：伽俐略在教堂中通过观察吊灯的摆动现象，从而提出假设，每次摆动的时间可是一样的。例2：在研究重力势能与哪些因素有关时，采取的方法如下：提出问题后，让学生回忆日常的经验，如，高处下落的物体破坏力强、重的物体下落危害大等等，从而提出假设：重力势能可能与高度、重力或质量等因素有关。例3：在研究电流的热效应的有关因素时，可采取的过程如下：提出问题后，学生根据所学的知识感到：在电路中，电热一般与电流强度、电压、电阻等三个因素有关；根据经验感到：时间越长，一般放热会越多。因此，提出猜想与假设：电热可能与电流强度、电压、电阻、时间有关。3.运用直觉进行猜想所谓直觉，是指以以往的知识经验为基础，从整体上跳跃地、直接地、迅速地、抽象地把握事物本质的思维方式，它不需要具体的逻辑推理，也不需要一定的逻辑程序。表现为人们对某一问题的突然领悟，某一创造性思想的突然降临。(1)操作程序提出问题-凭直觉去感受-提出猜想或假设(2)举例例：在研究光的反射中反射角之间的关系时，可采取的过程如下：提出问题：入射角与反射角的关系是怎样的？让学生凭直觉马上做出回答。每个学生的猜想不一定一致：相等、不相等、有时相等有时不相等、入射角大、反射角大4.运用经验与直觉相结合进行猜想与假设(1)操作程序(2)对上述模式的操作说明经验：指日常实例、已有的实事及实验现象等。直觉：指根据上述经验实例，凭直觉进行非逻辑性思维，企图感悟出些什么。概念或假说：根据直觉思维的结果形成初步的概念或假说。(3)应用举例例：下面以“牛顿第一定律”的探索为例，看其操作过程：师生一起做斜面实验，看到三种表面上的不同民政部斜面越光滑，小车运动的就越远。凭直觉感悟到：若斜面非常光滑，则小车将运动到无限远。由上述直觉建立假说：物体在不爱外力作用时，将沿原方向速度不变地永远运动下去。5.运用科学方法进行猜想与假设这里的科学方法是指常见的物理学研究方法、简单的创造学原理、创造学技法等等。下面仅列举利用几种常用方法进行猜想的例子：(1)动用“逆反原理”进行猜想操作程序提出问题-回忆相反问题的结论-对相反问题的结论进行相反的思考-提出猜想与假设举例在学习了增大摩擦的方法之后，对于减小摩擦的方法的研究可采取的过程如下：提出总是后，让学生回忆增大摩擦的有关方法；增大压力、使接触面粗糙、变滚动为滑动等等。然后让学生对这些方法进行相反的思考，提出减小摩擦方法的猜想：减小压力、使接触面光滑、变滑动为滚动等等。(2)运用“类比法”进行猜想与假设操作程序 提出问题-回忆或探讨相似问题的结论-将这些结论与新问题进行类比-提出猜想或假设举例例：在研究电阻大小的决定因素时，可采取的过程如下：提出问题后，先探讨另一个问题：许多学生过遂道，则什么因素能影响学生的顺利通过？学生通过讨论，得出结论：隧道的长度、宽度、隧道是否平坦等本身因素。将上述的结论与导体类比，把自由电荷比做学生，导体比做隧道，从而提出猜想：电阻的大小可能与导体的长度、横截面积、材料等因素有关。三、“制定计划与设计实验”要素的操作本环节的目的是为了检验猜想与假设的正确与否，或者为研究过程制定方案，它是探究过程中不可缺少的重要环节。制定研究计划可以有许多方法，但在初中物理中，运用实验的方法是最为重要的，因此，从这个意义上来看，制定计划也就是设计实验的过程。(一)本环节的操作过程设计实验道德要找到实验的原理，再根据这一原理去设计操作过程。一般来讲包括三个内容：找实验器材；设计实验步骤；设计实验数据、现象的记录表格。(二)几种常见的具体的操作方法1 .研究几个量之间的关系这是初中物理中最为常见的也是最重要的探究内容。也就是研究某个量与几个因素之间的关系，可用下列字母表示： 同时研究一个与几个因素的关系是非常复杂的，必须要利用控制变量法，分别研究这个量与每一个因素的关系，即研究Y与a的关系，Y与b的关系，Y与c的关系。因此，我们只要掌握Y与其中一个因素关系的研究方法，其余的与之完全一致。下面我们就来看如何设计Y与X关系的研究方案。(1)实验器材实验器材要根据研究的量来确定，主要的器材有三个：测量Y的器材，测量X的器材，使Y或X发生变化的器材。例：要研究电流强度与电压的关系时，其主要的器材如下：测量电流强度的器材-电流表，测量电压的器材-电压表，使电流可发生变化的器材-滑动变阻器。(2)实验步骤一般来讲，为了研究Y与X的关系，应该至少测出三组数据，即：Y1与X1、Y2与X、Y3与X3，然后对这三组数据进行分析，找到说明的问题。通用的一般步骤如下：a.器材组成实验装置；b.用相应的器材测出Y！与X1并填入数据记录表格；c.改变实验情况，测出Y2与X2并记录；d.再改变实验情况，测出Y3与X3并记录；e.对上述数据进行分析。根据具体的探索内容，又可以分为如下的几种不同的情况：定量研究这种情况要准确测出三组数据定性研究这种情况不需要测出三组数据，只需要定性地描述三组情况即可。定量与定性相结合研究这种情况是指在Y和X的测量中，其中一个量定量地测出准确数据，而另一个量是定性地描述实验情况。在这个实验中，摩擦力的大小是定量的，而接触面的粗糙程度是定性的。运用“转换法”进行研究在研究过程中，有些量直接是不易测量，要通过转换的方法使之变成可以测量的等效的量进行研究。例：在研究铁块所受的重力是否与其温度有关时，具体的实验步骤如下：a.将铁块吊在弹簧秤下组成实验装置；b.记录这时弹簧秤的示数；c.用酒精灯给铁加热一段时间，记录这时弹簧秤的示数；d.继续加热一段时间，记录这时弹簧秤的示数；e.分析实验数据，找出其中的关系。这个实验中，铁块的温度是无法直接用温度计测量的，因此，我们将铁块的温度转换成加热时间的长短，对实验研究并不妨碍。2.研究同一个物理量在不同情况下关系由于只有一个物理量X，因此，这种情况比较简单，其操作方法如下：(1)实验器材实验的主要器材就是该研究量的测量工具。 (2)实验步骤组装好实验装置。用测量工具分别测出该量在不同情况下的几个数据。对这些数据进行分析，找出隐含的规律。(3)实验数据记录表格例：以研究串联电路电流强度的关系为例，具体的实验方案如下：不同的情况123X实验器材电流表、电池组、两盏电灯、开关、导线。实验步骤a.将电池组、两盏电灯、开关、导线连接成串联电路。b.将电流表分别接在电路中的A、B、C三点处，测出这些点处的电流强度值，并记录。c.对这三个电流值进行分析，找出其中的关系。实验数据记录表格：不同的情况A点B点C点I/A 3.比较研究 这种情况主要有比较两种器材、两种现象等的异同点。(1) 比较两种器材实验器材主要的实验器材就是要比较的这两回事种器材A与B。辅助器材是能够使这两回事种器材进行应用的装置。实验步骤a.观察两种器材的构造并进行比较。b.运用两回事种器材进行实验，在试验过程中比较它们在使用方法、注重事项等方面的异同点。实验情况记录表格(以下表格是器材A与器材B的异同点)异 同 点 A B外观与构造相同点不同点使用方法与注意事项相同点不同点(2)比较两回事种现象的异同点实验器材主要器材是能够产生这两种现象材实验步骤a.进行实现这两种现象的试验过程。b.通过观察实验，找到它们之间的异同点。一般看它们在产生条件、发生地点、剧烈程度、能量转化等方面的异同。实验现象记录表格异同点 A B相同点不同点四、“进行实验与收集证据”要素的操作1.本环节的目的环节是为最终得出探究的结论找到实事、实例与证据。2.进行实验与收集证据的关系常见的收集证据的方式，有如下几种：(1)通过观察日常现象去收集证据。(2)通过回忆日常经验去收集证据。(3)通过查阅资料去收集证据。 (4)通过进行实验去收集证据。进行实验是收集证据的一种方法，并且是物理课堂教学中最为重要、最常见的方法。前三种收集证据的方法比较简单，下面简单谈一下通过进行实验去收集证据方法。实验操作一般要求测出三组或三个以上数据或情况，以便从中看出隐含的关系或规律。实验中要注意运用罗杰明的“非指导性教学原则”，即尽可能让学生自己独立进行实验。关于实验操作的具体要求与常规要求一致，不再赘述记录实验数据或现象本问题的几种情况及其实例在前面的“制定计划与设计实验”中作了详细的探讨，不再赘述。五、“分析与论证”要素的操作1.本环节的目的对所收集的证据进归纳与分析，从而得出某些规律，找到某种关系，最终完成探究任务的环节。2.分析与论证的方法常见的进行数据分析 的方法有如下几种：(1)运用归纳法得出结论操作程序分析证据或数据-找到共同点-提炼结论举例例1：在研究蒸发快慢的因素时，操作过程如下：通过大量的实验，学生发现了如下的一些证据：湿衣服放在阳光下干得快。粮食摊晾在阳光下，炒菜前将锅放在火上可使存水很快变干，用电吹风很快将头发吹干。让学生分析上述证据有共性：温度升高。学生进一步得出结论：流体温度越高，蒸发得就越快。例2：根据电流与电压关系的实验研究，通过归纳实验数据可得出结论：电阻一定时，电流与电压成正比。(2)运用推理的方法得出结论，使归纳的结论推广和加深操作程序分析实验数据或现象-找到它们的趋势-将这种趋势推广到理想的情况举例例：在研究牛顿第一定律时，具体的过程如下：分析实验现象：小车在三种表面的运动情况。找到它们的发展趋势：表面越光滑，小车运动得越远。推广到理想化情况：表面非常光滑，小车将永远运动下去。(3)运用比较法得出结论这主要是对应前述的“比较研究”来说的，即通过实验去找到两种现象、器材的异同点。它可以根据实验表格的内容直接得出结论。其实，在这种情况下，表格本身就是结论。例：前述的研究蒸发、沸腾的异同点的表格。3.初中物理结论的常见形式通过实验或搜集实事，通常可得到的关系或规律的情况如下：(1)两个量之间的关系（X和Y的关系）定性的关系a .X越大，Y越大。例：导体长度越大，它的电阻就越大。b .X越大，Y越小。例：导体的横截面积越大，它的电阻就越小。定量的关系a .Y与X成正比。例：在电阻一定时，电流与电压成正比。b .Y与X成反比。例：在电压一定时，电流与电阻成反比。c .Y与X之间的平方关系。例：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比。(2)同一量在不同情况下的关系和差关系：X= X1 + X2 + +Xn例：在串联电路中，电压的关系是：U=U1+U2+ +Un相等关系: X=X1=X2=Xn例:在串联电路中,电流的关系是: I=I1=I2 = =In倒数关系： 1/X = 1/X1 + 1/X2 + + 1/Xn例：在并联电路中，电阻的关系是这种关系。六、“评估”要素的操作1. 检验过程是否合理对实验的原理、步骤进行反思，看看是否有科学性的错误或不够合理之处。2. 结论的可信度根据实验结果，检查操作过程中有无失误之处，误差在何处，误差的原因是什么。根据上述的分析，判断测量结果、得出的结论是否可靠。将结论与假设进行对照，看看是否一致进一步体会猜想的作用。3. 改进探究的方案根据对结论可信度的分析，进一步使操作过程合理，并找到减小误差的办法，进一步改进探究的方案。例：在探究了蒸发快慢的有关因素之后，让学生相互讨论，回顾刚才的探究：(1)是否真正控制了变量？有哪些干扰因素？如扇扇子的同时出使液面变大等等。(2)通过分析这些干扰因素，你认为刚才的结论还是合理的吗？(3)面对上述的干扰因素，你如何去改进实验方法？七、“交流与合作”要素的操作1. 交流与合作的形式交流与合作可以以两种不同的形式出现：(1)作为探究过程中自始至终的做法，或可称为探究过程中必须遵循的原则。(2)作为探究过程中的一个重要的环节步骤。2. 操作方法 (1)作为探究原则的“交流与合作”作为探究的一条原则，应将交流与合作运用于探究过程的始终，从而为探究与创造营造良好的氛围。(2)作为探究环节的交流与合作主要应进行如下的程序及内容：写出探究报告探究报告可以包括如下几个方面，这几个方面也就是探究过程的七个要素：提出问题-猜想与假设-制定计划与设计实验-进行实验与收集证据-分析与论证-评估-交流与合作。各小组对探究过程进行讨论与交流，取长补短，最后找到最佳的探究方案。对探究结果进行推广与应用。讨论该结论在实际上中应用、运用它去解释常见的现象，利用它去对某些现象提出意见或建议。例：在研究了光的反射及其种类之后，针对许多大楼的镜面外墙所造成的光污染提出解决的办法及设想。