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通过探究性教学证明,科学探究性习题的训练可以有效地提高学生的科学探究能力、自主解决问题能力、交流与合作能力、创新与创造能力等综合能力。
1. 科学探究能力
例1 探究热水的降温规律
(1)问题情境:有一杯热水,放在桌面上,让它自然冷却,热水的温度会随时间而降低。我们将研究热水降温的快慢有什么规律,即温度降低的速度是一定的,还是越来越快,或是越来越慢?
(2)根据所提出的问题,作出猜测。
(3)设计实验方案,写出实验步骤,绘制实验数据记录表。
(4)要通过实验检验你的猜测是否正确,找出需要的实验器材。
(5)根据实验方案进行实验,并作有关记录。
(6)根据实验数据,将热水降温的规律用图线表示出来。
(7)写出你得到的结论。
本题要求探索热水自然冷却时温度随时间变化的规律,但题目只是提出了一个具体的问题,并没有告诉应当通过什么途径去研究问题。学生在完成这个习题时,需要根据问题提出猜测,然后在猜测的引导下设计实验方案,根据实验方案确定实验器材和规划实验步骤,做实验并记录实验数据,用图线来表达温度变化的规律,并把图线所表达的规律转化成文字形式,得到正确的结论。
2. 自主解决问题能力
科学探究性习题要求学生在自主探究的过程中完成,自主性是它的基本特点。首先,解决有关问题的信息并不是题目已经给定的,它需要学生通过观察实验,或通过求助图书馆、因特网、或成人来获得;其次,在进行观察实验时,所需要的工具和实验器材,也不是现成的,需要学生自己开列清单,向学校借用,或自己设法解决;最后,实验的步骤也不是既定的,需要学生自主地进行设计和安排等。
例2如果你想估算你家的电冰箱一个月要用多少电费,而又不知道冰箱的功率等相关数据,你该怎么办?(当然可安排学生暑假去做一做)
要完成这一习题,学生需要知道:(1)电冰箱的实际功率;(2)电冰箱每天平均用几个小时;(3)电价。其中电价可以通过问询或查阅电价单得到;电冰箱每天平均用几个小时可以估算得到;电冰箱消耗的电能可以利用电能表来测出。而要利用电能表测量电冰箱消耗的电能又必须知道电能表每用一度电铝盘转多少转等等,都需要学生自觉主动地思考和行动。
3. 交流与合作能力
例3探究头发的强度跟哪些因素有关
(1)提出问题:头发的强度跟年龄、性别可能存在怎样的关系?
(2)全班讨论:需要取得哪几类人的头发?为了测量有关数据,需要什么器材?
(3)交流:如果你是全班的组织者,你要求每一个同学做哪些事情?
(4)怎样保证你的实验是公平的?
(5)怎样减小一些偶然因素和特殊情形的影响?
(6)为了确保探究的成功,应当对活动过程提出哪些具体的要求?
(7)进行必要的测量,并将测量结果记录下来。
(8)分析测量数据,你能得出什么结论?并与其他同学交流。
这是一个需要全班学生相互协作、共同完成的习题,习题的设计使得每一位学生都成为探究活动的组织者、决策者和参与者。而且该习题是课内外相互结合起来的,学生采集头发样本,可以在课外进行,而对样本进行测量,学生之间的交流和讨论可以在课内进行。问题解决的方法和答案并不是唯一确定的,它不但允许,而且鼓励学生采用不同的解题途径,寻求问题的多个答案。
4. 创新与创造能力
例4取一张纸片,将它举高,并处于水平状态后自由释放,观察纸片的运动。
(1)描述你所看到的纸片的运动。
(2)针对所看到的现象,提出你所需要解答的问题,尽可能把问题提得明确些,具体些。
(3)根据你所提出的问题,建立假说,猜测纸片左右摇摆的原因可能是什么,并与其他同学交流你的想法。
(4)在你提出的各种因素中,影响最大的因素是什么?
这是一个不完整的探究活动,其不完整性在于它并不要求学生通过探究,寻找充分的证据来确定影响纸片左右飘忽不定的因素,但它却是一个富有意义的探究活动。学生在探究过程中,需要细致地观察现象,准确地描述现象;针对所观察到的现象提出科学的问题,清晰地表达问题;根据所要探究的问题建立假说,进行猜测;在猜测时,先要穷举一切可能,然后进行比较,确定影响最大的因素。虽然这种确定的证据并不充分,但它却是科学探究中的一个极其重要的步骤。本探究并不要求得到一个最终答案,更重要的是重视整个探究过程,具有极大的开放性。这种不确定性和破缺性看上去似乎是本习题留下的遗憾,实际上却给探究活动留下了一个很大的余地,给学生今后的再探究留下一个巨大的可扩展的空间。
责任编辑潘孟良
1. 科学探究能力
例1 探究热水的降温规律
(1)问题情境:有一杯热水,放在桌面上,让它自然冷却,热水的温度会随时间而降低。我们将研究热水降温的快慢有什么规律,即温度降低的速度是一定的,还是越来越快,或是越来越慢?
(2)根据所提出的问题,作出猜测。
(3)设计实验方案,写出实验步骤,绘制实验数据记录表。
(4)要通过实验检验你的猜测是否正确,找出需要的实验器材。
(5)根据实验方案进行实验,并作有关记录。
(6)根据实验数据,将热水降温的规律用图线表示出来。
(7)写出你得到的结论。
本题要求探索热水自然冷却时温度随时间变化的规律,但题目只是提出了一个具体的问题,并没有告诉应当通过什么途径去研究问题。学生在完成这个习题时,需要根据问题提出猜测,然后在猜测的引导下设计实验方案,根据实验方案确定实验器材和规划实验步骤,做实验并记录实验数据,用图线来表达温度变化的规律,并把图线所表达的规律转化成文字形式,得到正确的结论。
2. 自主解决问题能力
科学探究性习题要求学生在自主探究的过程中完成,自主性是它的基本特点。首先,解决有关问题的信息并不是题目已经给定的,它需要学生通过观察实验,或通过求助图书馆、因特网、或成人来获得;其次,在进行观察实验时,所需要的工具和实验器材,也不是现成的,需要学生自己开列清单,向学校借用,或自己设法解决;最后,实验的步骤也不是既定的,需要学生自主地进行设计和安排等。
例2如果你想估算你家的电冰箱一个月要用多少电费,而又不知道冰箱的功率等相关数据,你该怎么办?(当然可安排学生暑假去做一做)
要完成这一习题,学生需要知道:(1)电冰箱的实际功率;(2)电冰箱每天平均用几个小时;(3)电价。其中电价可以通过问询或查阅电价单得到;电冰箱每天平均用几个小时可以估算得到;电冰箱消耗的电能可以利用电能表来测出。而要利用电能表测量电冰箱消耗的电能又必须知道电能表每用一度电铝盘转多少转等等,都需要学生自觉主动地思考和行动。
3. 交流与合作能力
例3探究头发的强度跟哪些因素有关
(1)提出问题:头发的强度跟年龄、性别可能存在怎样的关系?
(2)全班讨论:需要取得哪几类人的头发?为了测量有关数据,需要什么器材?
(3)交流:如果你是全班的组织者,你要求每一个同学做哪些事情?
(4)怎样保证你的实验是公平的?
(5)怎样减小一些偶然因素和特殊情形的影响?
(6)为了确保探究的成功,应当对活动过程提出哪些具体的要求?
(7)进行必要的测量,并将测量结果记录下来。
(8)分析测量数据,你能得出什么结论?并与其他同学交流。
这是一个需要全班学生相互协作、共同完成的习题,习题的设计使得每一位学生都成为探究活动的组织者、决策者和参与者。而且该习题是课内外相互结合起来的,学生采集头发样本,可以在课外进行,而对样本进行测量,学生之间的交流和讨论可以在课内进行。问题解决的方法和答案并不是唯一确定的,它不但允许,而且鼓励学生采用不同的解题途径,寻求问题的多个答案。
4. 创新与创造能力
例4取一张纸片,将它举高,并处于水平状态后自由释放,观察纸片的运动。
(1)描述你所看到的纸片的运动。
(2)针对所看到的现象,提出你所需要解答的问题,尽可能把问题提得明确些,具体些。
(3)根据你所提出的问题,建立假说,猜测纸片左右摇摆的原因可能是什么,并与其他同学交流你的想法。
(4)在你提出的各种因素中,影响最大的因素是什么?
这是一个不完整的探究活动,其不完整性在于它并不要求学生通过探究,寻找充分的证据来确定影响纸片左右飘忽不定的因素,但它却是一个富有意义的探究活动。学生在探究过程中,需要细致地观察现象,准确地描述现象;针对所观察到的现象提出科学的问题,清晰地表达问题;根据所要探究的问题建立假说,进行猜测;在猜测时,先要穷举一切可能,然后进行比较,确定影响最大的因素。虽然这种确定的证据并不充分,但它却是科学探究中的一个极其重要的步骤。本探究并不要求得到一个最终答案,更重要的是重视整个探究过程,具有极大的开放性。这种不确定性和破缺性看上去似乎是本习题留下的遗憾,实际上却给探究活动留下了一个很大的余地,给学生今后的再探究留下一个巨大的可扩展的空间。
责任编辑潘孟良