1．将科学探究列入内容标准的目的和意义
课程标准明确指出：“将科学探究列人内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。”其中“两个转化”是科学探究被列入内容标准的原由和意义。我国传统教育的主流是强调系统知识的学习，传承性的特点鲜明。随着国家改革开放步伐的加快，打开国门，在世界了解中国，中国走向世界、融入国际大家庭的进程中，异样的文化，多元的教育行为、观念，发生着激烈的碰撞。国内外比较教育研究的结果显示：中国学生在知识的学习和掌握方面较系统、扎实，学风严谨，解决问题易遵守固有的逻辑程式，但在新的情境中，面对错综复杂的局面，提出新观点。新思路，并动手解决的创新精神品质和能力显得不足，创造与实践能力较差。针对这种现状，基础教育工作者们作了许多教育改革尝试，如在教学领域先后开展了成功教育、主体性教育、创造性教育等教学改革实验工作，并在全国各地掀起了推进和实施素质教育的热潮。启发式、探究式等教学方式被贴上素质教育的标签，得到推崇和广泛的应用，但由于教学大纲、教材、考试及教育评价等纲领性、基础性、关键性的东西仍是在旧的教育理念下确立的，从根本上制约了教育改革的发展，制约了创造型人才的培养。抓住课程改革这个牛鼻子，针对新世纪社会发展对人才素质的要求，用发展性教育的思想指导课程标准的制订、课程内容的选择。只有将科学探究列为内容标准，作为一种法定性的要求规定下来，指导教材的编写、教学的实施，两个“转变”的实现才能得到根本的保证。 将科学探究列入内容标准，目的不单纯是为了培养学生的科学探究能力，情感态度与价值观等课程总目标也要通过它来实现。培养学生实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神也是科学探究被列人内容标准的一个重要目的。这就要求教育者在引导学生开展科学探究的过程中，不仅要树立不盲从、不迷信、敢想、敢问、敢做、敢于标新立异的创新精神品质，同时又要养成尊重事实，重证据、重实践的科学态度。科学探究是素质教育对学生能力、态 度、精神培养的综合载体和有效的实践途径。
2．科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式
从美国教育心理学家杜威19在他的教育哲学著作《民主主义与教育》中论证科学探究的必要性起，到芝加哥大学教授施瓦布在《作为探究的科学教学》中提出“探究式学习”，从20世纪50年代到70年代间探究式学习在世界各国广泛传授，到20世纪90年代探究式教学被我国理科教师采用，探究式教学，大多被作为一种教学方式在尝试和应用。如今科学探究不仅作为一种重要的教学方式，而且作为学生的具体学习目标在课程标准中提出，可以说这是科学探究被受到重视的表现，也是课程标准编写的一种突破，是防止科学探究在教材编写和教学中被虚化的一项得力措施。将科学探究作为教学方式和学习目标同时提出，列入到内容标准中，这也是科学探究本身的特点所决定的。因为科学探究强调科学概念、科学方法、科学态度三者的综合，强调学生在科学探究活动中的经历、体验和感悟。学生在获得一个个科学结论的同时，也提升了自己的科学研究、科技创新品质。
正是基于上述的观点，课程标准高度提炼了科学探究的一般过程和方式，并在此基础上提出了科学探究的七大要素：①提出问题；②猜想与假设；③制定计划与设计实验；④进行实验与收集证据；⑤分析与论证；⑥评估；⑦交流与合作。七大要素的有序排列指明了科学探究的一般过程和步骤。由于义务教育阶段八、九年级学生的探究活动多为模仿性的准科研活动，与科学家们所进行的严格意义上的科学研究毕竟还有一定的区别，所以课程标准同时指出：“在学生的科学探究中，其探究过程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素。”“像串联电路中各点间的电压有什么关系？”这样的问题，可只要求学生对④⑤两要素进行探究。学生探究的问题有的是教师提出的，如“如何控制噪声？”等；有的问题是社会人士和媒体提出的，如“防抱死汽车刹车装置更能有安全保障吗？”学生在进行这些问题的探究时就可免去第一步。类似于数学中“哥德巴赫的猜想”的问题情境，在学生阅读、上网浏览的时候也是可能遇到的，如科学家们曾猜测“虹吸现象在真空中也能实现”。学生进行这些有趣问题的探究时，主要的工作是设计实验或收集证据，分析论证猜想与假设是否成立。科学探究的第①②步骤可以省去。由于教学时空的限制，教师还可以根据教学内容只选取科学探究七大要素中的一至二个要素，让学生进行探究实践活动。如尝试提问，或者设计一个实验方案等。
课程标准允许学生在科学探究中只涉及部分要素，但这不等于在众多问题的探究中始终只涉及①至④等几个易引起重视的要素，而长期放弃⑤至⑦要素的探究活动。提出这种警告并不是凭空臆断，而是在业已开展的一些探究性教学实验活动中，师生有将实验结果作为探究的最后一步的习惯，不愿把实验结果应用于科学论证和解释。在没有对结论进行答辩的情况下，由个人或小组对数据进行分析和综合等情形也经常发生。实际上处于过渡时期的教科书在渗透科学探究时也出现了类似的问题。在贯彻实施新课程标准时，这个问题不容忽视，最应该让学生明白的是：在某个问题的学习中只开展了科学探究部分要素的探究活动，这并不等于科学探究的全部；最应该做的工作是在一定学习阶段内各探究要素特别是⑤至⑦要素不能漏掉，要交*覆盖到位，要创造条件，选择一些合适的内容让学生完整地经历科学探究的全过程。缺要素与全要素的科学探究活动间期进行、相互配合，这才是既符合科学探究内容标准的要求本意，又符合各地教学实际情况的一种较易实现的操作办法。
科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。我们应从以下三个方面理解和贯彻课程标准的要求：其一，科学探究活动的组织应符合学生的身心特点，考虑学生的经验和智能基础，由易到难，由浅入深地进行。如八年级学生初学物理时应设计一些简单的探究活动，并由教师提供适当的帮助。如人教版《探索物理》八年级上册教材，第一章中设计“声音是怎样产生的？”探究活动：首先让学生做各种操作，使物体发声，然后让学生观察、思考、总结发声物体的共同特征。这就是一种比较简单的探究活动。在随后一些章节的探究设计中要求被逐步提高，如在第三章“凸透镜成像规律”的探究活动设计，较完整地包含了科学探究的前五项要素。但提出问题，猜想和假设，设计实验教材已经列出，给了学生一些示范。学生所要做的事情就是进行实验和分析论证。在第五章探究串、并联电路中电流的规律时，探究的七要素全部列出来了，需要学生完成的探究要素逐渐增加到七个。其二，选择探究活动的内容要么是课程标准所规定的内容本身，要么是与这些内容联系紧密的社会热点和生活中的实际问题。如学过声现象后探究怎样减弱学校教学楼周围的噪声？在学习牛顿第一定律前探究“摩擦力是怎样影响物体运动的？”其三，不仅在学习新知识时需要设计探究性活动，在新课教学后也可设计探究性问题，让学生围绕知识的应用及拓展开展探究性活动。如在学习磁现象以后让学生探究“永磁体被加热后磁性是否发生变化？”等。
3．科学探究教育内容可以捉摸，它有着具体的基本能力要求
科学探究被纳入课程标准充分体现了新课程的创新教育理念，强调了学习过程与学习方式、方法的重要性。科学探究作为一项新的教育内容和教学方式，它的总目标很明确，就是培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。它的具体要求有哪些？这正是教材编写者、一线教师和教育、教学评价者们所关注的细节。科学探究教育内容可否捉摸？人们拭目以待。课程标准的出台解除了人们的这种担忧，课程标准将科学探究七大要素的一级目标，逐个进行了细化，提出了35个子目标，即对应各探究能力要素的基本要求。这些要求明确具体，有较强的操作性。课程标准中“对科学探究能力的基本要求”，使用了“认识”、“能”、“尝试”、“会”、“有”、“经历”等行为动词。表（4－1）提供了一些说明，可作为参考。理解和把握科学探究能力的基本要求时要注意以下几方面的问题。
（1）科学探究能力的基本要求是从认知（标准中称知识）、技能、情感态度（标准中称体验）多领域多层面提出的，具有全域性多维度的特点。安排和设计探究活动要注意发挥其多重教育功能。测量和评价时也要注意采用不同的方法过程进行全方位地考查、全面地评价。
（2）要注意科学探究能力各要素的基本要求在程度上的差异。科学探究能力七大要素的35个子目标都是很重要的、很基本的，但由于八、九年级学生的身心特点和学力基础的限制，有些项目本应高一些但考虑学生达到有难度，在表述中用“尝试”、“经历”来界定，相对于“能”和“会”来说，要求有所降低。这也是义务教育的性质所决定的。教育部制定的《基础教育课程改革纲要（试行）》强调，义务教育阶段的课程应体现普及性、基础性和发展性，义务教育的课程要面向每个学生，其标准是绝大多数学生能达到的。课程内容的要求应该是基础性的，不能任意扩大、拔高。
要素
对科学探究能力的基本要求
说明
提出问题
●能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题。
发现相关物理现象之间的联系、发现某物理现象区别于其他物理现象的特点、发现在其他场合下和以往事件中没有出现过的物理现象等等。不要求形成具体的、能清晰明确地用语言或文字表述的问题。
●能书面或口头表述这些问题。
把自己的发现，通过思考，演变为一个具体、明确的物理问题：首先把观察到的现象采用“问题化”的方式进行陈述，然后对现象做进一步的思维加工，形成一个与物理学有关的科学问题，并用口头或书面语言表达出来。
●认识发现问题和提出问题对科学探究的意义。
经历发现问题和提出问题的过程，并对所提出的问题做过一步的探究实践，通过体验，逐渐认识发现问题和提出问题对科学探究的意义。
猜想与假设
●尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。
猜想是对问题中的事实寻求可能的解释，尽管猜想不一定是最终的科学结论，但对问题成因的猜想仍需要一定的依据，这个依据就是已有的经验和知识，科学事实。
●对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。
根据自己的经验、知识及所探究问题的科学事实，推测实验结果和探究方向，提出可检验的推测和假设结论。
●认识猜想与假设在科学探究中的重要性。
经历猜想和假设的过程，并据此制定探究计划或设计实验，完成探究活动，体会猜想与假设是科学结论的先导，体验猜想与假设在探究活动中所起的引导作用。
制定计划与设计实验
●明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的过程
从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化，一般做法是先分析探究要解决的问题，每个问题的几种解决方法，根据现有的条件和探究的要求，确定最好的方法，然后根据被确定的方法确定需要什么器材，按这些方法的逻辑联系构思出操作步骤。
●尝试选择科学探究的方法及所需要的器材
使用观察、实验、资料查寻、调查访问等方法收集相关信息。在实验法开展科学探究中，依据实验原理、实验器材的性能和操作要求、实验基本知识等选择实验器材，并提倡用日常生活中常见的器具来进行实验。
●尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识
尝试考虑影响问题的主要因素，首先认识到具体的科学问题，常常都是由多个因素共同造成的结果，其次认识到在一定的条件下，有时是某个因素在对问题起主要作用；建立控制变量的初步意识方面，一是认识到当某个因素在对问题起主要作用时是有一定条件的，这个条件就是除主要因素外的其他因素对问题的影响应该小到可以忽略的程度，二是要体会变量的概念。
●认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用
分析自己的计划，相互交流探究计划，寻求计划中的不当之处，并预料它在探究中所产生的不良后果。
进行实验与搜集证据
●能通过观察和实验收集数据
观察收集数据，要求有明确的观察目标，有明确收集信息的内容，有明确收集信息的时间；实验收集数据时，还要具有初步的实验操作技能，会使用简单的实验仪器和测量工具，测量一些基本的物理量。
●能通过公共信息资源收集资料
能通过图书馆、阅览室、科技馆、博物馆、广播、电视和互联网等公共信息资源收集资料和信息。
●尝试评估有关信息的科学性。
从信息所反映的科学概念上评估信息的科学性；从日常生活中常见物理量的数量集来发现信息中的科学性问题。
●会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。
能从使用的角度看懂说明书所表述的仪器的工作条件、操作要求和注意事项，在理解仪器工作条件和操作要求的前提下，按说明书的要求正确操作仪器。
●会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据。
会使用天平、弹簧测力计、量筒、温度计、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源等简单的实验仪器，了解它们的使用要求和操作要领；辨明仪器的测量范围和最小分度值，正确地观察仪器的读数，读取仪器所显示的读数，并设计绘制好记录数据的表格，简单明了地在表格中填入数据。
●具有案例操作的意识。
有关注仪器测量范围的意识，有对实验结果的安全性预先考虑的意识，使用易破、易碎的器材时有谨慎操作的意识。
●认识进行实验与收集数据对科学探究的重要性。
对进行实验与收集数据时的偶然失误作出认真的分析，从具体的事例哖 到它的严重后果，认识进行实验和收集数据在科学探究中的重要性。
分析与论证
●能初步描述实验数据或有关信息
能准确地描述实验数据或现象，标准前后统一，尽可能地用定量或半定量的方法描述物理现象的特征，数据的描述可以采用文字表述的方法，也可以采用数学表示的方法。
●能对收集的信息进行简单的比较
能判断收集的信息是相同还是不同，如果不同其不同点是什么。
●能进行简单的因果推理。
首先应该认识到作为原因和结果的两个事件是具有必然联系的；原因和结果是相对的。从控制物理条件的所发生现象的感受中，从两个相关事件发生的时间先后的分析中，培养简单的因果推理能力。
●经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程
寻求数据之间的相互关系的特征（通常表现为相等、之和、之差、乘积、比值等数学关系），关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系。
●尝试对探究结果进行描述和解释
用自己的语言对探究结果进行描述，力求客观准确地反映探究的结论，并尝试解释实验结果，知道解释实验结果也是描述物理规律的一种方式。
●认识分析论证在科学探究中是必不可少的
经历分析论证形成探究结论后，把分析论证前后的科学探究过程进行对比，正确认识分析论证在科学探究中所起的作用。
评估
●有评估探究过程和探究结果的意识
对探究的行为和收集信息的科学性、可*性有进行评估的愿望（按要求应该保持不变的物理量是否在操作中真正做到了保持不变，从公共信息资源所获得的信息，是否会对它的可*性程度进行思考，当发现个别实验数据异常的时候，是深信它是真实的还是对它测量的可*性产生怀疑）。
●能注意假设与探究结果间的差异。
知道探究结果是对探究假设的验证，能从结果与假设的基本吻合中发现存在的差异，注意到这种差异必然是受到另一种规律支配的结果。关注这种差异及引起这种差异的规律，发现和提出新的问题。
●能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。
能从探究过程中判断未解决的矛盾，通过对未解决的矛盾的评估和关注，引起更有意义的新一轮探究过程的展开。
●尝试改进探究方案。
通过对探究过程和结果进行评估，对所发现的优点有进一步发扬的愿望，对所发现的缺陷有设法克服的要求。并把这种愿望和要求转化为具体的行动，尝试改进具体的方法。
●有从评估中吸取经验教训的意识
●认识评估对科学探究的意义。
经历评估的过程，讨论科学探究中所存在的问题、获得的发现或改进意见，从具体的评估活动中体验并正确认识评估对探究过程的反思
交流与合作
●能写出简单的探究报告。
在不强求用刻板的格式及全部的探究要素的前提下，自己表述探究的问题和探究的过程，自己设计和描绘有关的图表，自己总结所探究的结论。
●有准确表达自己观点的意识。
首先具有准确表述的意识，如应该如何站在听众的立场上来构思、组织和表述自己的科学探究过程和结论；其次当自己的观点和别人的观点不同时，具有表述自己观点的意识。
●在合作中注意既坚持原则又尊重他人。
坚持实事求是的精神，严谨的科学态度，用实践来检验理论的观点，依*证据结合逻辑分析进行科学探究的方法；认真思考别人的观点，分析别人的观点与自己的观点的不同，吸取别人意见中的合理因素。
●能思考别人的意见，改进自己的探究方案。
勇于承认、放弃和修改自己探究方案中的错误，认真体会别人意见中的道理，发现别人意见中的合理因素，吸取到自己的探究方案中来，完善和改进自己的探究方案。
有团队精神。
在收集信息时可以根据观察、记录、整理等需要进行分工活动，能群策群力调动各人的积极性，发挥每个人的聪明才智，既有分工又有合作地完成科学探究过程。
●认识科学探究中必须有合作精神。
经历深究小组的科学探究诸环节及探究小组与外界的联系，正确认识任何成功的科学探究都离不开合作精神。
（3）科学探究能力的内容和目标要求是阶段性目标，有的还是方向性目标（延时达标），贯彻时要分步实施，逐步到位。课程标准在提到科学能力目标时，有这样一句话，“在义务教育阶段物理课程的学习中，科学探究能力大致表现在以下几个方面”。其中的义务教育阶段就明确了这些目标是阶段性的总结性目标，不可能是哪一次探究活动，哪一个学期的教学就能全面贯彻到位的。在教材编写和教学中组织科学探究内容，提出目标要求有及时达标的达成性目标，也有延时达标的方向性目标。像“能书面或口头表述这些（指已发现的）问题”认知类和“尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想”简单情感体验与认知混合类的目标，在每次的探究活动中都应当即达成。再像会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据等基本技能性的目标也应当即达成。而像“尝试选择科学探究的方法及所需要的器材”等情感体验与较高知识层次的目标，要经过多次的实践与思考逐步达成。正确地选择科学探究方法和实验器材，需要经验的积累和思维能力的不断提高，多次探究活动的评估交流能够促进这方面能力的提高。“认识发现问题和提出问题对科学探究的意义”，“有团队精神”等领悟层次目标需要一定的经历和反复的评价强化，教师在每一次的探究活动中都要提及。在义务教育阶段的物理教学中开展科学探究内容的教学，落实35项基本要求，要从整体上构架，逐级推进，系统安排。教师设计某一个探究活动的过程可能是残缺不全的，其要求可能被降低了，如果不是站在整体和全局的高处用系统的观念进行的有意识设计，那么它的功效可能就要打折扣，简单的堆砌很难构建美丽的大厦。教师只有很好地领悟了科学探究35项子目标，才能突出共同构建的特点。只有每个探究活动的整体功效发挥出来了，产生了系统论所述的“1＋1＞2”的作用，局部及个别问题的探究活动才能有效促进学生科学探究能力和品质的提高。
4．科学探究主题的选择及实例
课程标准对科学探究的内容选择和形式要求较灵活，给了教材编写者和教师较大的选择余地。科学探究的问题可以是学生提出的，也可以是教师提出的，可以是课程标准所要求的内容，也可以是与课程标准科学内容有关的交*学科的内容。科学探究的形式有课堂内的探究性活动和课堂外的家庭实验、社会调查及其他学习活动。这样要求的原因主要有两个方面。其一，国家基础教育课程改革的目标要求“改变课程管理过于集中的状况，实行国家、地方、学校三级课程管理，增强课程对地方、学校及学生的适应性”。要建立三级课程管理机制，课程标准对教学内容和形式的要求就应具有灵活性，给地方、学校乃至于学生留出选择的空间。其二，义务教育阶段学生的科学探究本身是一种创造性的综合学习，学生的探究从内容到形式到场所都具有开放性的特点，这样更能加强物理与社会生活的联系，更有利于体现学生在学习中的主体地位。
科学探究作为一项新的内容，列入义务教育阶段的物理教学中，教者和学者把握它有一定的难度，因而课程标准给出了科学探究的实例。实例1是课堂外的探究案例，其探究过程涉及到了七个基本要素。实例2是课堂内的探究案例，涉及到了“提出问题”以外的其他六个基本要素。案例对教材编写者和教师设计探究性活动有参考和启发作用，同时教材也可直接编入一些类似的案例，让学生通过多个探究的学习，逐步掌握科学探究的知识，逐步提高科学探究的能力。
科学探究活动时空跨度较大，教师组织学生进行探究活动可采用课内外结合的方式进行。下面给读者提供一个课内外结合的简单科学探究实例，供读者参考。第1、2两项内容在课堂上完成，第3项内容在课外进行。
