科学探究内容的确定和案例分析

　　［摘　要］科学探究是科学课程五大内容的首要内容。作为教师应当合理开发和利用已有的实践资源和素材资源，切实提供和保证学生进行科学探究的机会。这就需要教师适时地、恰当地确定科学探究的内容，这才能有效的开展科学探究教学。本文从三个方面探讨科学探究内容确定原则。并依据这些原则，从教材、学生生活、教学过程、习题、学生问题、媒体六个方面考虑科学探究内容的来源，并分别列举六个案例进行分析。

　　［关键词］科学探究　内容　案例

　　科学探究是科学课程的核心概念，是科学课程的五个基本理念之一，是科学课程四大目标的首要目标，更是科学课程五大内容的首要内容。现在已有的几个出版社出版的《科学》教材，都对科学探究内容从不同层次作了详细的安排。教师在教学中可以依据这些内容达到科学探究的教学目标。但是教材中并非所有探究内容都适合探究；并非所有可探究内容都能符合探究教学的整体计划。新的课程观要求我们教师用教科书教，而不是教教科书。作为教师应当合理开发和利用已有的实践资源和素材资源，切实提供和保证学生进行科学探究的机会。这就需要教师适时地、恰当地确定科学探究的内容，这才能有效的开展科学探究教学。本文着重探讨科学探究内容的确定，并举几个　案例进行分析。

　　1　科学探究内容确定的原则

　　1.1兴趣原则

　　在科学探究内容应能激发学生的兴趣，培养学生热爱自然、理解自然的情感以及对科学探索的兴趣，这正是义务教育阶段科学课程目标之一。学生对探究内容的兴趣是探究活动进行下去的动力源泉。

　　1.2梯度原则

　　探究旨在让学生参与和体验科学探究的一般过程，包括提出问题、作出假设、制定计划、收集证据、实施计划、得出结论、表达交流，以培养学生的科学探究能力。并在探究活动中发展学生合作能力、实践能力和创新能力。而这些能力，课程标准是规定学生在初中阶段结束时要达到的。因此，教师在设计和组织学生探究活动时要注意能力培养的梯度。探究内容确定要考虑大多数学生在规定时间内经过努力可以完成，要充分估计学生在知识、技能、探究的态度和信心上有何不足，以利于学生生动活泼、积极主动地探究学习。

　　1.3可操作原则

　　探究教学的特征决定着探究内容应具有可操作性，即探究内容是可以通过有步骤的探究活动得到答案。探究的内容要便于用自制教具和“随手取材”进行探究活动。

　　2　科学探究内容的确定

　　探究无处不在，依据以上原则，教师可以从以下几个方面确定便于教学的探究内容。

　　2.1从教材中确定

　　各种教材是学科知识体系的精选，也是教师最方便的源泉。教材中有些内容已经明确为探究内容，但有许多地方并不明确，经教师处理可以成为很好的探究内容。

　　[案例1]“电功”一节，引出电功概念后，教师都会提出了这样的问题：电流做的功与哪些因素有关呢？这个问题完全可以利用探究式教学的进行教学设计。

　　[案例分析]

　　提出问题：电功与哪些因素有关？

　　学生猜想：

　　会不会与电压有关？

　　会不会与电流有关？

　　会不会与电阻有关？

　　会不会与时间有关？

　　教师肯定学生回答的同时，可以让同学说一下，为什么要这样去猜。猜想可以是瞎猜，也可以是有依据的猜。有些同学可能会依据一些生活经验来得出一些结论。

　　制定计划与设计实验：如何才能确定电功与哪一个猜想是有关的呢？实验是自然科学的灵魂和基础。引导学生应当想到从实验入手进行研究。

　　（1）验证电功与电流的关系。

　　子问题：在电路中电灯越亮，是不是通过电灯的电流越大？

　　控制变量：加在电灯的电压相同。

　　实验设计：采用电灯并联方式。

　　收集证据：通过实验，将电灯的亮暗与电流表大小作一个比较。

　　（2）验证电功与电压的关系。

　　子问题：在电路中电灯越亮，是不是加在电灯的电压越大？

　　控制变量：通过电灯的电流相同。

　　实验设计：采用电灯串联方式。

　　收集证据：通过实验，将电灯的亮暗与电压表大小作一个比较。

　　2.2从学生生活中确定

　　每个学生在生活中都有过探究的体验，教师可以选取学生曾经亲身体验过的探究作为探究内容，让学生充分体会到科学探究就在身边。一位教师在《科学》（浙江教育出版社七年级第一册）“科学探究”一节教学的最后，让学生讲讲自己在生活中探究的例子，同学们争相举手回答。以下是一个同学的探究案例。

　　［案例2］这位同学偶然中得到一个鸟蛋，于是他想探究一下，鸡能将鸟蛋孵出小鸟吗？

　　［案例分析］

　　问题提出：鸡能将鸟蛋孵出小鸟吗？

　　实验过程：找来一只正在孵小鸡的母鸡，将鸟蛋放入，准备过几天再观察。过了几天后，再去观察，发现鸟蛋已经破了。

　　新的问题提出：鸟蛋是被母鸡给啄破的吗？母鸡能够认出鸟蛋吗？它是怎么认出来的？

　　这个新的问题，是一个很好的探究内容。

　　2.3从教学教过程中确定

　　在教学过程中难免会有意外情况发生，意外并不一定是坏事，对于超越常规的问题，学生会很有兴趣。

　　［案例3］这是“串并联电路的特点”的新课教学，教师利用下面的题目引入新课：

　　小灯泡L1和L2连接在同一电路中，试在A、B、C选项中选择正确的答案填入空格中。

　　A、串联　　　B、并联　　　C、无法确定

　　如果L1熄灭L2也同时熄灭，则L1 和L2　　　　　。

　　对此问题同学有不同的结果，有的认为是A对，有的认为是B对，也有的认为应选C，对此教师直接告知学生答案，失去了一次探究教学的时机。另外教师想通过实验来说明这个问题。但是在实验中出了问题，实验没有成功，于是教师采用了常规的方法来处理，说：同学们，今天的实验没有做好，我们先放一下，下节实验课我们一起来探讨。这又一次失去了探究教学的好时机。

　　［案例分析］

　　提出问题：让同学思考上面的问题。引发同学之间的争论。

　　实验说明：请同学设计实验电路图。请同学连线实验。

　　出现新问题：实验失败。请同学思考实验失败的原因，想法解决问题。

　　学生猜想：

　　会不会是灯泡烧了？

　　会不会是电路断路了？

　　会不会是电路短路了？

　　教师发现：连线好后，关上电源发现电源过载指示灯亮起，而灯就是不亮。教师解释过载的含义。

　　学生修正猜想：说明电路是短路了。什么地方短路了？

　　学生检查线路：教师指导学生思考检查线路的方法。线路有点乱，有同学提议重新连线。

　　线路正确连结。问题还是没有解决，问题究竟出在什么地方？

　　这样可以使学生在教学保持兴奋状态，也使学生学到许多东西。

　　2.4从习题中确定

　　习题课教学，教师容易“就题论题”：在讲习题时，只是报一下答案，介绍了教师自己解题的思路和方法。这种教学方法只能让学生被动地接受，是典型的输灌式教学。有时因此而忽视了习题中蕴含的科学探究内容。

　　［案例4］这是“压力、压强习题课”中一个题目：

　　一粒南瓜子平放在桌面上产生的压强大约是

　　A、0.2帕　　　B、2帕　　　C、20帕　　　D、200帕

　　许多同学选择了B，也有些同学选了A。但是教师没有去做学生练习的反馈工作，马上就说正确是C，并做了一下讲解。

　　［案例分析］我在听课时问了一些选A同学：你们为什么要选A呀？他们说是猜的。我说为什么不猜B、C、D，而就猜A，一定有你的理由。在我的鼓励下，他们说了自己的想法：认为南瓜子的压强一定很小的，因此，选A。而问选B的同学，这些同学也都说了自己选择的理由：是猜的，但之所以猜B，是因为书本中有一句“一张报纸平放时对桌面的压强约0.5帕”，一粒南瓜子的压强大概会比报纸大一点吧。从学生的活动可以看出，学生针对问题提出了自己的猜想。进一步展开让同学们设计一个实验怎测量一粒南瓜子对桌面的压强，就是一个可以利用探究式教学的好例子。

　　2.5从学生的问题中确定

　　学生提出的问题、学生结果间的差异或争论解决，最能够满足学生的现实需要，从而引起学生的兴趣。另外，学生自己的探究结果也往往是寻找新的探究内容的切入点，由于这些内容是前面内容的延伸，又都是来源于学生自己，学生会产生很浓的兴趣。

　　［案例5］

　　现在比较流行一种电热器，将其直接插入热水瓶中，能较快地将一瓶冷水烧开，故得名“热得快”。因在保温瓶中直接对冷水加热，热量损失少，效率高，使用方便，故被广泛使用。一位学生在学习了“热传递的几种方式”后，提出了问题：“热得快”，你热得好吗？

　　［案例分析］

　　问题提出：“热得快”，你热得好吗？

　　学生猜测：

　　A同学：“热得快”是利用水中的温差形成对流，而达到快速加热的。但是，电热管下方的一部分冷水密度始终较大，不能参与循环，难以被加热。当人们以为上部分水烧开而断开电源时，下部分水还没有烧开。

　　B同学：厂家生产的产品已经大量生产，肯定不会存在A同学这样的问题。

　　实验设计：分二组，分别利用温度计直接测量在水开时各层水的温度。要求记录原始数据。

　　实验结果：

　　A组同学：当上层水沸腾时，下层水才76℃，没有达到沸点，不能饮用。

　　B组同学：当上层水沸腾时，下层水温已达96℃，稍过一点时间，温度接近沸点，可以饮用。

　　修正实验：教师肯定了他们的成绩，并建议他们交换“热得快”再认真地做一遍。

　　实验结果：第二次结果分别验证了对方第一次的结论。

　　结果分析：两组同学冷静下来分析原因，A组同学发现：他们这组的“热得快”电热管短，只有19cm，而B组同学的“热得快”长有24cm。“热得快”长的，不能参与对流的水柱较短，但只要加热时间稍长，依靠热传导可以达到沸点。

　　最后结论：购买“热得快”时，尽量选购电热管较长的。建议生产厂家生产符合标准长度的“热得快”。

　　2.6从各种媒体中确定

　　现在报刊、网络等媒体资源非常丰富，教师可以利用这些资源设计出较好的科学探究内容。

　　［案例6］倘若你不小心打碎了一个花瓶，请不要过分伤心和惋惜。因为，你将有机会来体验丹麦隆比工业大学物理学家雅各布·博尔发现的“碎花瓶理论”。该理论认为，当打碎花瓶后，其碎片的大小和数量具有严格的制约关系；较大的有若干块，次大的稍多一些，小块的更多，而更多的则是小碎片。若想按其重量来划分，大致有10－100克、1－10克、1克或0、1克几个等级。再将这些碎片分类称出重量，就可发现它们之间表现为统一的倍数关系，即较大的重量是次大块的16倍，次大块的重量是小块的16倍，小块的重量是小碎片的16倍，如此等等。问题：让我们去重复实验，花瓶很贵，可以用茶杯替代，茶杯打碎了，是否也有同样的规律？

　　［案例分析］

　　提出问题：茶杯打碎了，是否也有同样的规律？

　　实验设计：为了防止碎玻璃扎手，将塑料包在外面打碎了再进行测量。取碎玻璃时使用镊子。

　　实验结论：指出与“碎花瓶理论”是否符合。

　　资料查阅：在网络上查阅相关资料，了解“碎花瓶理论”的应用价值：学者已利用这一原理来恢复包括陨石在内的不知其原貌的物体。陨石在地球溅落后通常以碎片的形式存在，当将它们搜集复原后，学者们就得出了如下结论：在进入地球大气层前，这些横冲直撞的天体多数呈圆形，个别的则呈飞碟形，从而为天体研究提供了更为形象的一手资料。这一理论还在考古学领域找到了用武之地。如今历史学家们只要通过一些碎片的重量计算就可大致判断所找文物的大小和形态，使得以往非找到全部残片后才可复原的工作流程大大简化，考古效率因而获得大大提高。

　　在教学工作中教师要结合实际的教育对象、教学媒体、教学环境，确定灵活多样的探究内容，最终促进学生积极主动地探究学习。

　　参考文献

　　1、靳玉乐，《探究教学的学习与辅导》，中国人事出版社，2003年1月，第134页至142页。

　　2、钟俊敏，“‘热得快’，你热得好吗？”，中学物理教学参考，2003年5月。

　　3、曹其文，花瓶被打碎以后——创新与做有心人，解放军报，2003年05月06日第7版。