优化的教学过程要符合学生认知规律，应选择有利于学生掌握知识、技能的策略、方法、形式，设计有利于学生思考问题和探究规律的情景和程序，从而为学生能力的培养和个性的张扬引路导航，才能发挥科学探究活动的活力和效率。

一、根据学生的认识水平，促进能力、素质的分阶段发展。学生的认识水平是逐步向高级发展的，这就有一个学生在什么认识水平上进行的问题。学生认识水平可划分为局部参与、模仿进行和基本独立三种程度，因此科学探究也可相应地划分为三个逐步提高的阶段便于有计划、有层次地培养：

1.学生局部参与：教科书先设置了几个不完全的探究活动并以旁批的形式表示探究活动的几个要素，如《声音怎样产生》、《响度与什么因素有关》、《光反射时候的规律》、《凸透镜成像的规律》等这些不完全的探究，也是逐渐增加活动的要素。当学生有了较多的感性认识之后，再在教师示范下了解科学探究的轮廓，如《固体熔化时温度的变化规律》让学生知道科学探究一般就依照这种结构环节进行。

2.学生模仿进行：在这个阶段，教师指导的成分还是比较多，但要针对学生不易进行的环节来逐步提高，比如“设计实验”、“分析论证”几个要素。这类探究活动的代表如《探究串、并联电路的电流规律》、《电阻上的电流跟两端电压的关系》等。在“设计方案”上，先让全体学生共同设计，择优互补，领会设计方案的路子。在“分析论证”上也要由指导—试着—放手的层次进行。

3.学生独立探索：这个阶段，教师要大胆放手让学生独立探究。当然这也有一个从简单到复杂的问题，如《测量小灯泡的电阻》、《测量小灯泡的电功率》、《测量盐水和形状不规则塑料块的密度》等这些探究味道比较简单，属于验证性实验的活动就应放手让学生自己探究。再进一步深入，当探究《摩擦力的大小与什么因素有关》、《浮力的大小等于什么》、《斜面的机械效率》等内容时，学生就有希望比较自如地进行科学探究了。

二、“科学探究”的一般结构环节

1.提出问题。教师通过日常生活、自然现象或演示实验的现象，使学生产生疑问，提出需要解决的问题。这一环节中教师要特别注意引导学生观察、分析物理现象，要将学生的好奇、盲目的“看热闹”引导到有目的、有重点的观察上来，从而发现与物理学有关的问题，并能口头或书面表述这些问题。

2.猜想与假设。让学生尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想，或对探究方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。学生猜想的答案只要在基本结论的一定范围内，不管正确与否都应有探究的必要。这一环节使学生像科学家一样推测可能的答案，把教学的重点定在发展思维、培养能力上。这是科学探究中最具创造性的一环。

3.设计实验。让学生尝试选择科学探究的方向及所需的器材，经历设计实验的过程。教师指导、启迪学生讨论如何用实验进行探究、设计出什么方案，它包括解决问题的实验手段、实验器材、探究程序、控制变量等，头脑中形成解决问题的策略、步骤、蓝图。这一环节表现为通过教师启导向着方案的科学性、 可实施性逐步完善。

4.进行实验。让学生能通过观察和实验，会使用简单的实验仪器，能收集数据和正确记录数据。学生们“做”科学中，向着未知领域不断探索。这为学生营造了一种和谐亲密、积极参与的气氛，一个思维活跃，鼓励创新的环境。他们的思维在开放、发散中涨落，在求异、探索中又趋于有序。这一过程是“科学探究”的中心环节。

5.分析与论证。让学生经历、体验从物理现象和实验中归纳科学规律的过程，能对收集的信息进行比较简单的比较和简单的推理以及对探究结果进行描述。学生在实验中获得感知，对数据进行思维加工、总结出结论。这一环节由于学生思维主动性贯穿，表现为教师的主导作用和学生能动作用的有机统一。

6.评估。让学生有评估探究过程和探究结果的意识，注意猜想假设与探究结果之间的差异，能注意未解决的矛盾和新的问题，尝试改进探究方案。这一环节是学生回过头来对“科学探究”进行重新审视、评价，也是学生完成自身发展的延续。

7.交流与合作。让学生在交流合作中既坚持原则又尊重他人，能思考别人的意见，改进自己的探究方案，从而写出简单的探究报告。这一环节是学生借鉴他人经验的尝试和今后社会合作的预演，表现为在信息交流中对实验进行有效的调整和改进。