炫酷做光剑:科学研究的基本过程

我是搞数学的，就以此为例吧。

首先是提出问题。

然后寻找与此问题有关的所有结论和背景。

比较和分析前人对此问题（或相关问题）的研究方法，取其精华。

分析该问题的困难之处在哪里。

提供一个大致的提纲，包括：罗列所有可能的难点， 按难易顺序提出一个解决难点的大致步骤。

先将问题放在某种特殊（或简单）的情形下来考虑， 看看此时是否可以解决。

然后将简单的情形推广到一般情形， 看看是否可以顺利推广。若是不行，则须检验推广过程中那一步出现障碍。

试着改变传统思路，或者改变某种传统观点，来避开上述障碍。

最终可以一步步解决提纲中所有难点，完成研究。

科学探究的基本过程主要有以下七个要素：
第一要素是提出问题。也就是探究什么，针对什么现象设问。如在探究物质密度的实验中，首先针对自然界中存在的各种物质，有些物质体积相同，质量却不同；而有些物质，体积大小不同，质量却相同，提出设问。
第二要素是猜想与假设。实质上就是引导学生根据生活经验对提出的问题进行猜想。根据新的课程理念，学生的生活经验也是重要的课程资源，所以应让学生大胆猜想。对第一要素中提出的现象，学生可能猜想是不是与物质本身的某种特性有关呢？如果能找出表示这种特性的方法，可能会找出问题的答案。另外，既然涉及到体积和质量，进一步猜想：1.同一种物质单位体积的质量是否相同？2.不同物质单位体积的质量是否相同？
第三要素是制定计划与设计实验。这一环节是教学的核心。教师启发学生讨论、思考，让学生理解实验研究方案，积极投入探索学习。根据前面的猜想，学生讨论后设计如下的探究方案：1.选体积、质量不同的水、铜、铁三种物质作为探究对象；2.选用天平、量筒、刻度尺等作为探究工具；3.分别测量三种物质的体积和质量；4.求出质量与体积的比值，进行比较。
第四要素是进行实验与收集数据。在实验中加强实验规范操作、安全操作的指导，实验数据及时填入记录表中。
第五要素是分析与论证。实质就是对探究的数据进行描述，对探究现象归纳总结的过程。学生通过对记录表中数据的计算、分析、比较后很容易得到这样的结论：1.对水这种物质，质量与体积的比值总相同；对铜这种物质，质量与体积的比值也总相同；对铁这种物质，质量与体积的比值还总相同；2.但是，对水、铜、铁这三种不同的物质，单位体积的质量却不相同。因此，恰好是单位体积的质量反映了物质本身的一种特性。在学生已获得上述结论的基础上告诉学生：在物理学中，正是用某种物质单位体积的质量来反映物质的这种特性，叫做这种物质的密度。用公式表示为：ρ=mv。
第六要素是评估。评估的实质是对探究的反思过程，讨论科学探究中所存在的问题、获得的发现和改进建议等。评估有利于发展学生的批判性思维，教师要以多种形式引导学生养成对探究的过程和探究结果有评估的意识。例如对以上的探究实验，以问题的形式做如下评估：你的猜想与探究结果一致吗？探究过程中测出的质量和体积是对于同一研究对象的吗？实验过程中发现新问题了吗？此实验方案和探究工具有什么缺陷吗？你有更好的实验方案吗？等等。
第七要素是交流与合作。全班或同一组内围绕得到什么结论，如何得出结论，有什么体会等问题进行讨论与交流。探究实验是在小组合作的基础上完成的，教师要注意加强培养学生的合作意识。这个环节还要求学生能对探究过程做出简单报告。