一個科學(xué)教師對實驗教學(xué)深層次的探究

邵衛(wèi)紅

科學(xué)課教師要和學(xué)生一起“自主、合作、探究”，就需要自己有較高的科學(xué)素養(yǎng)?？茖W(xué)教師要擔任學(xué)生實驗探究的組織者和引路人，必須自己親歷實驗探究的全過程，并對實驗的原理做更深層次的研究。本文通過對沉浮子原理的探究實驗做深層次研究，以提高科學(xué)教師的實驗探究能力，更好地把握、引領(lǐng)學(xué)生實驗探究。

一、提出問題

教學(xué)中的探究與真正的科學(xué)探究是有區(qū)別的。畢竟教學(xué)的探究是讓學(xué)生“學(xué)習”，而不是真正的摸索，教學(xué)計劃、教材、教師的課前準備、學(xué)校的設(shè)施都已經(jīng)決定了一節(jié)課的內(nèi)容、目標和基本方法，以及大致結(jié)果。有的教師在新課前讓學(xué)生討論“關(guān)于×××，你想研究哪些問題”，對于學(xué)生在倉促無準備情況下缺乏深入思考，隨心所欲提出的問題，最后只能說“因為時間有限，今天我們就來研究×××……”從而納入自己預(yù)設(shè)的教學(xué)中（長此以往，學(xué)生也會明白老師在耍我們），既費了不少時間，又不能對所要研究的問題有所幫助。我認為引導(dǎo)學(xué)生提出問題，應(yīng)當做到切口小，針對教學(xué)目標，富有思考與辨析內(nèi)容。

在此，我把自己提出的問題限制在教材中要學(xué)生知道“是什么”的問題，探究它的“為什么”和“真是這樣嗎”。

1.關(guān)于沉浮子的原理?！督處熃虒W(xué)用書》的解釋是“筆帽內(nèi)的空氣被壓縮，筆帽內(nèi)進了更多的水，筆帽重量增大了，才使‘潛艇’下沉”。但筆帽的下部是敞開的，水從下部進去，真會增加筆帽的重量？

2.關(guān)于碘液與淀粉混合后的變化。為什么會變成藍紫色？是碘液變色了還是淀粉變色了？或兩者同時變成藍紫色？

3.關(guān)于大小不同的兩個氣球相通后的變化。為什么大的更大，小的更??？

此外還有不少問題，如：

在淀粉糊里加進唾液，搖晃幾下后，再滴入碘酒，就不會變色了？

有人說，氧氣是易燃物，又有人說，氧氣是助燃物，還有人說氧氣支持燃燒、參加燃燒，等等。這些說法的區(qū)別在哪里？準確的說法應(yīng)該是怎樣？

……

以上問題都是在教學(xué)中引發(fā)的，“因為時間和其他條件有限”（套用一些老師對學(xué)生說的話），我只能探究第一個問題。

二、分析與假設(shè)

對問題做出分析，提出假設(shè)，是建立在已有經(jīng)驗和概念系統(tǒng)之上的，是對問題研究中方向和本質(zhì)的預(yù)設(shè)。

※沉浮子為什么能在水中沉??？

有人把沉浮子與潛水艇的原理歸為同一類，其實是不對的。沉浮子有兩類，分為敞口式和封閉式。

敞口式沉浮子

開口朝下，水能從下部自由進出。教材上的筆帽沉浮子就屬于這一類。水的重力沒有作用在沉浮子上，因此水的進出不會改變沉浮子的重量。隨外部壓強變化，沉浮子內(nèi)空氣的體積發(fā)生變化，即排開水的體積發(fā)生變化，從而使受到的浮力大小發(fā)生變化。還有一種敞口式沉浮子有所不同，有底，在體壁側(cè)面打洞，水的重力作用在沉浮子上。水隨著壓強變化而進出沉浮子，影響沉浮子升降的因素既有內(nèi)部空氣體積變化形成的浮力變化，又有水的增減形成的重量變化。

封閉式沉浮子

用蓋有軟蓋的瓶子或軟塑料盒做成，全封閉，與外部沒有物質(zhì)交流。內(nèi)部水的重力作用在沉浮子上，但水的多少不發(fā)生變化，所以重量也不發(fā)生變化。沉浮子的軟性部分隨外部壓強變化發(fā)生變形，即排開水的體積發(fā)生變化，從而使受到的浮力大小發(fā)生變化。

潛水艇

艇體是鋼性的，在水中體積不變，因此受到浮力大小也不變。通過密封式管道與外界進行水體流通，水的重力作用在艇體上。隨著艇內(nèi)水的增減，艇體的重量發(fā)生變化。

通過以上分析，我得出結(jié)論（不是假設(shè)）：沉浮子的沉浮主要是由于它排開水的體積發(fā)生變化，從而造成所受浮力大小發(fā)生變化而形成的；潛水艇的沉浮是艇內(nèi)水的增減造成艇體重量發(fā)生變化而形成的。

三、搜集證據(jù)

科學(xué)探究的關(guān)鍵之處是拿出確鑿的證據(jù)。如何取得證據(jù)，不同的問題有不同的途徑。

對于沉浮子的問題，我目前難以用實驗方法證明，主要是沒有測量有關(guān)體積、重量細微變化的儀器。但我認為，前面的邏輯推理分析是建立在已有證據(jù)和概念基礎(chǔ)之上的，已經(jīng)說明了其中的原理，這也是某種情況下的探究途徑。當然，這樣的結(jié)果是階段性的，有待實驗的證實。

四、交流與評價

探究的途徑不是單一的。關(guān)于沉浮子的力的分析，我是運用已有經(jīng)驗和概念系統(tǒng)進行的邏輯推理，尚未取得證據(jù)。關(guān)于碘遇淀粉變色的問題，我是查找資料，是別人在證據(jù)基礎(chǔ)上所做的結(jié)論，那么，別人研究的科學(xué)性、真實性、先進性如何，就決定了我的結(jié)論如何。因此，我們設(shè)計學(xué)生研究的問題時，一定要考慮它的可操作性，即現(xiàn)有條件與學(xué)生基礎(chǔ)。

只有教師親歷探究過程，在探究中體驗、感悟探究的核心思想，并對實驗教學(xué)進行深層次探究，才能更好地在課堂教學(xué)中引領(lǐng)學(xué)生嘗試探究，逐步培養(yǎng)他們的探究意識與探究欲望，未來科學(xué)家將在他們中誕生。