例谈科学探究的实施过程

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1、例谈科学探究的施教过程——装满水的杯子还能放多少回形针俞晓明（南京师范大学物理科学与技术学院，江苏南京，210097）培养学生的科学探究能力是补-会发展对基础教育提出的新要求，“科学探究活动”的广泛开展是实施《全日制义务教育•物理课程标准（实验稿）》和《普通高中•物理课程标准（实验）》的有效途径。面对刚刚步入物理殿堂的学生，屮学物理教师应该如何引导他们进行科学探究，科学探究过程中教师应该转变什么观念，这些都是亟待解决的问题。本文以一个科学探究的实例來谈谈科学探究的施教过程。一、创设情境，设置疑问，引起猜测通常，人们都认为水而是水平的，常以它作为一

2、种参照，称为水平而。当我们往杯子里倒水，意外地发现水而达到杯口后还能进一步往里而加水，水而向上凸起，这就引起了我们的兴趣，于是开始了下面的探究。课上，教师取出一只杯子，在杯中装满水（右图），将一只回形针轻轻地放入杯中，水并没有溢出，水而只是略微凸起了一点，两只、三只，……，还是这样。到底能放多少回形针呢?“10只、“20只、“50只、“100只”……o学生对此很感兴趣，纷纷进行了猜测。二、动手实验，出现疑惑，诱发思考教师给每一小组发了大小、形状不同的杯子、瓶子和四盒回形针，各小组成员积极进行了实验，不久就有了答案。有的小组放入杯中冋形针的个数是3

3、2只，有的是59只，还有的是120只，最多的竟达200多只。实验的结果和起初的猜测出入如此Z大并且各小组数据也不相同。为什么？这就引起了学生进行了进一步的探究。三、分析影响因素，提出可行方案，证实证伪方案装满水的杯子放入回形针的个数与哪些因素有关？学牛们进行了激烈的思考与辩论，在教师的指导与点拨下，提出了种种猜测，初步认为以下儿个因素是主要因素：（1）杯子装水“满”的程度；（2）杯子的容积；（3）杯口曲积的大小；（4）与所装液体的性质；（5）与液休的温度有关。这些猜想到底对不对，又如何进行验证呢？根据提出的各种猜想，教师要求每一小组分別选择其屮的

4、一种因素，设计实验检验这种因素是否正确。%1杯子装水“满”的程度的约定该问题是木探究过程中的关键问题也是核心困难问题，如何说明杯子已经装满水呢？有人提出把无水硫酸铜试纸放在杯口，如果试纸变蓝就证明杯子已经装满。这是一个很好的想法，不过有没有更加简便的方法呢？经过探索学生们做了如下的约定：一•边小心地向杯子里加水，一边用立尺在杯口來回滑动，当XL尺刚好醮上水时，就停止加水，认为此时水杯己经装满。%1与杯子的容积无关装满水的杯中放入冋形针的个数与杯子的容积有无关系呢？为了证实自己的设想，其中一个小组设计并完成了本部分实验。他们分别用350加、500加

5、、750///7的饮料瓶（瓶口一样人）做了该实验，实验数据如下。表一容积350加500加750加*n323333*n——放入杯中冋形针的个数（以下同）在忽略次要因素之后，从上而的实验数据不难看出：不同的瓶子在装满水后，放入其中回形针的个数与容积无关。%1与杯口血积的大小有关为了探讨杯口血积对实验有无影响，其中有一小组在教师的指导下，分别用饮料瓶、酸奶瓶和水杯做了该实验，实验数据如下表。表二杯口半径r（cm）*n饮料瓶1.132酸奶瓶1.953水杯3.0126该实验数据明显说明放入冋形针的个数与杯子口径的大小有关，r越大，个数也越多。这不难理解，因

6、为半径越大，凸出杯口水的体积也越大，回形针的个数也就越多。%1与所装液体的性质有关实验前，有学生说：“老师，油比水稠一些，用油做实验是不是应该多一•些。”许多同学听到后摊腹人笑，但作为教师我们知道，汕比较粘稠，流动性差一些，因此这个学生的猜想是正确的。为了鼓励他，教师要求他们小组分别川水、食盐水和甘汕完成该实验，实验结杲也令人满意。（实验数据如下表）表三水食盐水甘汕*n126136167%1与液体的温度有关温度常常影响液体的很多性质,本实验中放入杯中冋形针的个数与温度有没有关系呢？经过教师的点拨，其中一个小组的成员产生了这种想法，也设计并完成了该

7、实验。在与学生—•起探究的过程中教师却发现了意想不到的问题，实验数据如下表。表四液体*n水食盐水甘油25乞90乞25乞90乞25乞90乞*n126230136149167146问题：根据热学理论，水、盐水、廿油的表面张力系数值随温度的升高而降低，因此放入其屮冋形针的个数都应该减少，为什么温度升高放入水和盐水中回形针的个数在增加而甘油中的个数在减少呢？猜测：水和盐水中回形针的个数Z所以在增加是因为温度升高水的蒸发加快。于是我们想到影响放入杯中冋形针的个数还应与一个新的因素——液体的蒸发——有关。这是我们师生在实验前都没有想到的因素，并且成为我们师生

8、继续探究的一个重要影响因素。副产品：分析表四中的数据126、230与136、149,我们还得到了一个垂要结论——在相同的温度下、和同的时