科學(xué)探究的本真追求

1、文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持 1文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持 科學(xué)探究的本真追求 例談“物質(zhì)的密度”的教學(xué) 江蘇省泰興市黃橋初級中學(xué) 劉宏 225411 在全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，把科學(xué)探究界定為“既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)， 又是重要的教學(xué)方式。 ”科學(xué)探究能力是學(xué)生必備的技能，廣大教師中在日常教學(xué)過程中已 經(jīng)能夠有意識的讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動。 然而， 現(xiàn)實的問題是： 在實際教學(xué)中的科學(xué)探究 活動多是“重形式，輕實效” 、“重結(jié)果，輕過程”的跑龍?zhí)?。在表象上，科學(xué)探究只是實現(xiàn) 從“無”到“有”的轉(zhuǎn)變；在實質(zhì)上，還

2、是教師在“教” ，而非學(xué)生去“學(xué)”科學(xué)探究。 在物理教學(xué)過程中，應(yīng)該針對要達(dá)成的知識和技能目標(biāo)，設(shè)計貼合學(xué)生實際的認(rèn)知情 境，讓學(xué)生在運用原有的知識解決問題的過程中， 發(fā)現(xiàn)新的問題， 從而產(chǎn)生進(jìn)行科學(xué)探究的 欲望。 教師要適時的引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案， 進(jìn)行科學(xué)探究， 在活動的過程中學(xué)習(xí)物理知識 和技能。在這個過程中，教師的身份是學(xué)生活動的“導(dǎo)師” ，要給學(xué)生提供必要的幫助和高 位的指引，而非手把手的“教會” 。正如特級教師許亞平先生提出的“三真”理念，即要發(fā) 現(xiàn)真問題、 進(jìn)行真實驗、 悟出真道理。 【1】要求在常態(tài)的物理教學(xué)過程中， 教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行 真探究。 “物質(zhì)的密度”是用比值定義的物理

3、量，之前學(xué)生學(xué)過的“速度”就是用比值的定義 的物理量，為學(xué)生進(jìn)行自主探究提供了可遷移的知識儲備。另外， “密度”是初中物理涉及 到的第一個物質(zhì)的物理屬性， 學(xué)生掌握了建立密度概念的科學(xué)探究方法， 在學(xué)習(xí)物質(zhì)的其它 物理屬性時就會 “有法可依” ?！拔镔|(zhì)的密度” 這一節(jié)課的教學(xué)，是讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的典 范。 一、創(chuàng)設(shè)原始的問題情境，利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)真問題 “密度”的知識比較簡單， 如果單純以傳授知識為目標(biāo)， 以學(xué)生會做題為價值取向，十 分鐘就可以完成教學(xué)任務(wù)， 而且測試的效果絕不會比用一整節(jié)課的時間去教這一內(nèi)容的效果 差。然而， 教材編排了較大的篇幅， 要求用四十五分鐘的時間來完成這節(jié)課的教學(xué)任務(wù)

4、，顯 然不僅僅要學(xué)生掌握物理知識，而且要學(xué)生掌握獲取知識的方法。 蘇科版物理八年級下冊“物質(zhì)的密度”教材創(chuàng)設(shè)的問題情境是：你能區(qū)分表面被 涂成相同顏色的鐵塊和塑料塊嗎？讓學(xué)生討論與交流， 由于沒有限制區(qū)分的方法， 因此這一 探究課題是開放性的，學(xué)生會想出多種答案。例如： （1）有學(xué)生提出用小刀把涂層刮開，看一看表面的色澤或材料的軟硬程度。這種方法 是可行的。 （2）又有學(xué)生提出把它們分別連入帶有小燈泡的電路，能使小燈泡發(fā)光的是鐵塊，不 能的是塑料塊。這種方法是可行的。 （3）也有學(xué)生提出用吸鐵石分別靠近它們，能夠被吸引的是鐵塊，不能的是塑料塊。 這種方法也是可行的。 （4）還有學(xué)生提出比較它們

5、質(zhì)量的大小，質(zhì)量大的是鐵塊，質(zhì)量小的是塑料塊；另有 學(xué)生質(zhì)疑一個大塑料塊的質(zhì)量可能比一個小鐵塊的質(zhì)量要大。這種方法是不可行的。 蘇科教材中創(chuàng)設(shè)的問題情境，要讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以通過探究物體質(zhì)量與體積的關(guān)系來鑒 別物質(zhì)，比較困難。人教版教材中創(chuàng)設(shè)的情景是體積相同的木塊、 鋁塊和鐵塊，測出它們的 質(zhì)量不相同，很容易把學(xué)生引導(dǎo)到通過比較單位體積的質(zhì)量（即“質(zhì)量與體積的比值” ）來 鑒別物質(zhì)。但為什么一定要用這種方法來鑒別物質(zhì)呢？此處也沒有給出順理成章的解釋。 物理概念呈現(xiàn)在學(xué)生面前時，是科學(xué)家歸納總結(jié)出來的“靜態(tài)的結(jié)果” ；學(xué)生通過科學(xué) 文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持 2文檔

6、來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持 探究理解物理概念， 就是要去發(fā)現(xiàn)知識的形成過程， 通過探究體驗促使學(xué)生對物理知識的的 “動態(tài)構(gòu)建”?！?】究本索源，就要回到知識的源頭，教師在組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動時， 應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)始于知識起點的情景（也稱原始情景） 。 人們認(rèn)識物質(zhì)特性的過程是：未知物質(zhì)（性質(zhì)未知）區(qū)分不同物質(zhì)的過程（用不 同的方法和不同的標(biāo)準(zhǔn)，如：用刀刮、看色澤、用磁鐵吸、比較單位體積的質(zhì)量等）一一已 知物質(zhì)（了解其特性，如：密度、硬度、磁性、透明度等） ?！懊芏取敝皇窃谡J(rèn)識物質(zhì)的過程 中，采用“比較單位體積的質(zhì)量” 的方法建立起來的的物理概念。 教材出于整體建構(gòu)的考

7、慮， 在學(xué)生掌握了 “質(zhì)量”的概念后，設(shè)置了 “區(qū)分鐵塊和塑料塊（或者木塊、鋁塊等） ”的認(rèn) 知情景，試圖讓學(xué)生能夠通過探究質(zhì)量與體積的關(guān)系來辨別它們。 教材在此選擇的是肢解出 認(rèn)識物質(zhì)特性的一種方法。 可是學(xué)生在進(jìn)入這個情景后， 會不自覺地被對這些物質(zhì)原有的認(rèn) 識帶著偏離了設(shè)定的目標(biāo)。許多老師教學(xué)時喜歡照本宣科， 囿于教材設(shè)定的框架，這時要把 學(xué)生從“歧路”上拉回來就會很費周折，甚至還會無中生有。 怎樣才能跳出這個圈圈？這時就應(yīng)該擺脫教材的束縛，凌駕于教材之上，但非拋棄教 材。要回到“密度”概念形成的源頭，創(chuàng)設(shè)原始的認(rèn)知情景，弓I導(dǎo)學(xué)生借助原有的知識進(jìn)行 科學(xué)探究。認(rèn)識“未知的物質(zhì)”就是建立

8、“密度”概念的源頭。我們可以創(chuàng)設(shè)這樣的情景， 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究： 把邊長分別為1cm、2cm、3cm的正方體鐵塊和塑料塊涂成相同的顏色，放在一起, 不告訴學(xué)生它們是用什么材料做成的，要求把這些物塊區(qū)分開來。 這樣的設(shè)計主要出于幾個方面的考慮： （1） 把物塊做成邊長分別為 1cm、2cm、3cm的正方體，是為了便于實驗探究而進(jìn)行 的模型化的處理； （2） 把鐵塊和塑料塊涂成相同的顏色，且不告訴學(xué)生它們是什么材料做成的，讓學(xué)生 從區(qū)分物質(zhì)的原始狀態(tài)開始探究，不會受學(xué)生對已知物質(zhì)特性原有認(rèn)識的干擾； （3） 學(xué)生在小學(xué)階段就接觸到比較體積的知識，之前剛剛學(xué)過質(zhì)量的概念。區(qū)分未知 的物體時，學(xué)生首先

9、會通過目測比較它們的大小（體積） ，接著會用手拿起來掂一掂比較它 們的質(zhì)量，這樣比較切合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)； （4） 通過觀察和體驗，發(fā)現(xiàn)物塊的質(zhì)量隨體積的增大而增大，體積相同的不同物塊質(zhì) 量不同。學(xué)生立刻體會到：有必要弄清楚物體的質(zhì)量和體積究竟具有什么關(guān)系？自然而然的 生成，探究的欲望強烈。 二、留足自主探究的空間，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行真實驗 學(xué)生通過上述創(chuàng)設(shè)的問題情境， 產(chǎn)生了要探究物體質(zhì)量與體積之間的關(guān)系的欲望。 接下 來許多老師會習(xí)慣性的安排學(xué)生按照課本設(shè)計好的方案進(jìn)行實驗， 分別用天平和刻度尺測量 各個物體的質(zhì)量和體積，并將測得的數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中（見表一） 。此時，學(xué)生雖然 不是在教師的

10、指導(dǎo)下進(jìn)行實驗， 但是卻又被教材牽著鼻子走了， 換了一個指令的發(fā)布者，學(xué) 生還是沒能進(jìn)行自主的探究活動，完成的還是一個假實驗。 表一 測量對象 質(zhì)量m/g 體積v/cm3 3 (質(zhì)量/體積)/ (g cm) 教師要善于為學(xué)生創(chuàng)設(shè)行為上的“空白”情景，留給學(xué)生足夠的空間、時間，使他們 有主動參與學(xué)習(xí)、研究的機會；同時，更要為他們創(chuàng)造思維上的“空白”情景，讓他們能靜 文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持 3文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持 下心來進(jìn)行深邃的思考?！?】在課堂上為學(xué)生“留白”，這已經(jīng)被大家認(rèn)同。要讓學(xué)生自主探 究物體質(zhì)量與體積之間的

11、關(guān)系， 最重要的是讓學(xué)生經(jīng)過獨立的思考、 學(xué)習(xí)小組的交流和科學(xué) 的評估，弓I導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計出合理的實驗方案。 在教學(xué)實踐過程中，筆者搜集了一些學(xué)生經(jīng)過碰撞產(chǎn)生的智慧火花： (1) 邊長已經(jīng)知道，刻度尺可以不用了； (2) 這些物塊都被涂成了相同的顏色，為了便于辨認(rèn)，應(yīng)該用水彩筆標(biāo)上 1、2、3、 4、5、6的序號； (3 )測質(zhì)量時，可以把體積相同的兩個物塊放在一起對比測量； (4) 可以把等體積條件下，質(zhì)量較小的物塊按從小到大的順序標(biāo)上 1、2、3號，質(zhì)量 較大的物塊按從小到大的順序標(biāo)上 4、5、6號； (5) 為了便于比較， 應(yīng)該設(shè)計具有對比功能的數(shù)據(jù)表格(見表二) 。 表二 測量對象 質(zhì)

12、量m/g 體積v/cm3 測量對象 質(zhì)量m/g 體積v/cm3 1 4 2 5 3 6 要知道正方體的體積，就要測出邊長，邊長已知 ，就不需要測量；用作標(biāo)記的方法辨認(rèn) 涂成相同顏色的物體； 運用控制變量的思想進(jìn)行對比測量； 有依據(jù)的進(jìn)行排序這里面凸 現(xiàn)了知識的綜合運用、 實驗技巧的體現(xiàn)和科學(xué)思維方法的滲透， 幾乎所有的實驗過程都是學(xué) 生自主完成的，真實有效。 教師沒有過多的言語，只是在學(xué)生設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格時， 提醒學(xué)生要把所測的物理量 和單位反映在表格中。教師所做的僅僅就是為學(xué)生提供了一個精心設(shè)計的利于探究的原始情 景，然后留足自主探究的時間，讓學(xué)生帶著“要把這些物塊區(qū)分開來”的問題，去觀察

13、和體 驗、認(rèn)真的思考、大膽的討論。這樣動手做一做、動腦想一想、動口說一說，看似平凡的教 學(xué)流程，卻迸發(fā)了諸多的智慧火花， 有的完全超出了教師的預(yù)設(shè)。 自然而然的生成，需要的 是教師的大智慧。 三、利用有效的交流評估，促進(jìn)學(xué)生悟出真道理 教材中的表格（見表一）先入為主的陳述了 “質(zhì)量 /體積”這一欄目，只要求出質(zhì)量和 體積的比值，進(jìn)行比較分析， “同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值相同，不同物質(zhì)質(zhì)量與體積的比 值不同”的道理不辨自明。多么簡單，多么省事。學(xué)生除了知道了上述的結(jié)論，還能收獲什 么？這樣的偽探究完全把學(xué)生當(dāng)做教師亦或教材的傀儡， 只不過是借助學(xué)生的嘴說出了他們 想要表述的主張，怎能悟出真道理？

14、 文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持 4文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持 探究課堂應(yīng)該是靈動的課堂，再好的預(yù)設(shè)也不可能涵蓋學(xué)生所有的表現(xiàn)，具體授課時 要善于利用評估和交流，讓學(xué)生思維的火花相互碰撞，促進(jìn)發(fā)展。【4】物體的質(zhì)量與體積究竟 是什么關(guān)系？需要學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)。 學(xué)生通過實驗測量， 收集到的數(shù)據(jù)如下 （隨機抽取，見 表三）。 表三 測量對象 質(zhì)量m/g 體積v/cm3 測量對象 質(zhì)量m/g 體積v/cm3 1 2.2 1 4 8.0 1 2 16.8 8 5 63.2 8 3 56.8 27 6 213.4 27 筆者把學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)

15、展示出來，讓他們進(jìn)行分析、交流和評估: 生：這些物塊可以分為兩類，編號 1、2、3的為一類，編號4、5、6的為一類；每 類物體體積越大，質(zhì)量也越大。 生：這種表述不嚴(yán)密，經(jīng)過計算，我發(fā)現(xiàn)同一類物體質(zhì)量和體積的比值相同，兩類物 體質(zhì)量和體積的比值不同。 師（把學(xué)生的做法補畫出來，見表四） ：算出質(zhì)量和體積的比值，再進(jìn)行分析，你是怎 么想到的? 生：學(xué)習(xí)勻速直線運動時就是用的這種方法，得出的結(jié)論是做勻速直線運動的物體通 過的路程和所用時間的比值相同；此處得到的結(jié)論應(yīng)該是同種物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值相同, 不同物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值不同。 表四 測量 對象 質(zhì)量 m/g 體積 v/cm3 (質(zhì)量/體積)

16、3 / (g - cm) 測量 對象 質(zhì)量 m/g 體積 v/cm3 (質(zhì)量/體積) 3 / (g cm) 1 2.2 1 2.2 4 8.0 1 8.0 2 16.8 8 2.1 5 63.2 8 7.9 3 56.8 27 2.1 6 213.4 27 7.9 生：也可以像學(xué)習(xí)勻速直線運動時一樣，用描點法作出圖像來分析數(shù)據(jù)，兩類不同的 物質(zhì)要分別用虛線和實線表示。得出的結(jié)論是同種物質(zhì)質(zhì)量和體積成正比。圖像，見圖 1 ） 圖1 師：剛才，大家想到用學(xué)習(xí)勻速直線運動時分析數(shù)據(jù)的方法來分析物體質(zhì)量與體積的 關(guān)系，并且得到了類似的結(jié)論。 那你們能不能模仿給描述做勻速直線運動的物體運動快慢的 物理量

17、“速度” 下定義的方法， 給描述物質(zhì)質(zhì)量與體積關(guān)系的物理量 “密度”下一個定義呢？ 生：做勻速直線運動的物體通過的路程和作用的時間成正比，速度就等于物體在單位 （學(xué)生展示所畫 文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持 5文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理 word 版本可編輯 歡迎下載支持 時間內(nèi)通過的路程；而同種物質(zhì)質(zhì)量與體積成正比，密度就等于單位體積某種物質(zhì)的質(zhì)量。 學(xué)生的分析是到位的，交流是真誠的，評估是中肯的，收獲也是豐富的。這其中教師 通過巧妙的穿針引線，及時滲透一些科學(xué)探究的方法，使學(xué)生不光透徹的理解了“密度”的 概念，還掌握了更加重要的建立 “密度” 概念的方法。真道理是在學(xué)生經(jīng)歷真實的探究的過 程中自然而然地生成的。 由此可見， 要讓學(xué)生進(jìn)行真探究， 并不需要教師具有“鬼斧神工”的高超技藝， 只要 放棄“唯分?jǐn)?shù)論英雄”的觀念，放手讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、進(jìn)行實驗、感悟真理，自然而然生 成的創(chuàng)造力是完全可以讓教者放心的。 教是為了不教， 但并不等于無教， 學(xué)生掌握了科學(xué)探 究的方法， 但受制于認(rèn)知水平的局限， 多數(shù)情況下還不能獨立的完成科學(xué)探究。 教師千萬不 能放羊式地讓學(xué)生去亂打亂撞， 到頭來只能以一盤散沙收場， 在學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的過程中， 教師一定要發(fā)揮好引導(dǎo)和保障作用。處理好教學(xué)過程中