在科學(xué)探究課中要突出重點(diǎn)要素

麥子俊

在科學(xué)探究教學(xué)中學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探索的過程(或模擬科學(xué)家的探索過程)，既可以使學(xué)生形成尊重事實(shí)、探索真理的科學(xué)態(tài)度，又可以讓學(xué)生了解科學(xué)探索的艱辛與曲折，體驗(yàn)到成功的喜悅，認(rèn)識(shí)到科學(xué)探索并不神秘，激發(fā)科學(xué)探索的興趣和終身學(xué)習(xí)的樂趣。

探究式教學(xué)中包含許多基本的科學(xué)研究方法，如控制變量法、類比法、歸納法等，運(yùn)用這些方法能培養(yǎng)和提高學(xué)生提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集數(shù)據(jù)、分析評(píng)估等科學(xué)探究能力。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)無(wú)疑是有很大幫助的，但課堂的時(shí)間畢竟有限，物理課程標(biāo)準(zhǔn)就指出：在學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)中，其探究過程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素。因此，在科學(xué)探究課中要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)際需要突出重點(diǎn)要素。

案例：平面鏡成像規(guī)律

一、創(chuàng)設(shè)情景

演示實(shí)驗(yàn)“水澆不滅的蠟燭火焰”，讓學(xué)生看到蠟燭在水中“燃燒”。(學(xué)生反應(yīng)驚奇)

新奇有趣的實(shí)驗(yàn)，能引發(fā)學(xué)生的好奇心，使學(xué)生形成認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生提出問題。

二、提出問題

生：為什么在平面鏡里能看到水澆不滅的蠟燭?

生：蠟燭的像是在鏡子里，還是在鏡子后呢?

生：為什么平面鏡里的蠟燭看起來(lái)比真實(shí)的要小些?

生：要是把蠟燭放到很遠(yuǎn)處，鏡子里的像會(huì)怎樣變化?

師：很好。同學(xué)們還有沒有更多的問題?

生：為什么人在鏡子前面眨左眼時(shí)，在鏡子里看到的卻是在眨右眼?

生：為什么在穿衣鏡前能看到自己的全身像，而在一塊小平面鏡中卻不行?

師：非常好，同學(xué)們能提出這么多問題，說明大家善于思考善于發(fā)現(xiàn)。

接下來(lái)老師將同學(xué)們提出的問題歸納為兩個(gè)方面：①平面鏡成像時(shí)，像的大小、形狀及位置與物體的關(guān)系如何?②平面鏡所成的像是實(shí)像還是虛像?

老師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，將學(xué)生的注意力與興趣自然地引到平面鏡成像這個(gè)問題上來(lái)。

三、猜想與假設(shè)

師：同學(xué)們對(duì)提出問題的答案能做出哪些猜想與假設(shè)呢?大家可以利用桌面上的平面鏡和其它物體做一做實(shí)驗(yàn)，觀察成像情況。(2—3分鐘后，就有同學(xué)開始發(fā)表觀點(diǎn))

生：像與物形狀完全相同，大小也相同。

生：不一定，物體越遠(yuǎn)，像就越小。

生：像在鏡子里面，在后面看不見像。

生：不，像和物離鏡子一樣遠(yuǎn)，只要你把物體靠近鏡子，像也同樣靠近鏡子；物體挨著平面鏡時(shí)像也挨著平面鏡，所以距離一樣。

生：我還發(fā)現(xiàn)像與物左右交換，蒙住左眼，在鏡中看起來(lái)就像是蒙住了右眼。

師：很不錯(cuò)。還有什么發(fā)現(xiàn)?

生：像始終是正立的。

生：不，把鉛筆倒放，像就是倒立的。

生：不對(duì)。像和物既可以相對(duì)正立。也可以相對(duì)倒立。蠟燭放在鏡前時(shí)，像是正立的，把平面鏡放平，蠟燭放在鏡子上時(shí)，像是倒立的。

師：同學(xué)們做得很認(rèn)真，有收獲。還有什么發(fā)現(xiàn)嗎?

生：我發(fā)現(xiàn)，在蠟燭靠近鏡子時(shí)，它的像以同樣的速度靠近鏡子。但是，讓鏡子靠近蠟燭的話，像好像跑得快些。

師：同學(xué)們提出了很多有價(jià)值的觀點(diǎn)，非常好。但我們發(fā)現(xiàn)這些觀點(diǎn)中有些是相互矛盾的，應(yīng)該通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)去偽存真，才能揭示出平面鏡成像的客觀規(guī)律。

在提出猜想與假設(shè)過程中，教師根據(jù)學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知，提供實(shí)踐和交流的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生盡可能地提出各種合理的猜想與假設(shè)。

四、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

師：請(qǐng)同學(xué)們考慮，如何確定像與物的大小是否相同。

生：把像和物靠在一起或者用刻度尺量一量。

師：如何做呢?你來(lái)給大家示范一下。

生：(邊量邊敘述)先量出物體的長(zhǎng)度，為12.5cm；再量像的長(zhǎng)度。咦，把尺子放在鏡子后，怎么看不到像呢?從前面看得到像卻又看不見刻度尺……

師：怎么辦?

生：我想到了，用一段同樣大小的蠟燭去和像比較。

生：不行，在后面還是看不見像。(大家沉思)

生：(激動(dòng)地)我知道，我知道了。大家看玻璃窗時(shí)能看到蠟燭的像，也能看到外面的樹，把平面鏡換成平板玻璃不就得了。(大家鼓掌)

師：真不錯(cuò)，用平板玻璃代替平面鏡既能成像也能看見后面的物體。

生：把一只相同的蠟燭與像的位置重合，就能知道像與物的大小關(guān)系，也能確定像的準(zhǔn)確位置。

師：非常好!同學(xué)們，你們認(rèn)為選擇什么物體成像效果最好，最清楚?

生：當(dāng)然是蠟燭。

生：不錯(cuò)。但有一個(gè)問題，蠟燭逐漸燃燒后越來(lái)越短，這樣就不好精確確定像和物的大小關(guān)系了。

師：很好。同學(xué)們等會(huì)兒可在實(shí)驗(yàn)中去探討解決。我們還應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行探究?

生：把蠟燭放在遠(yuǎn)近不同的位置觀察像的大小是否變化。

生：還可以在運(yùn)動(dòng)中觀察像和物的變化關(guān)系。讓平面鏡不動(dòng)蠟燭動(dòng)，或者讓蠟燭不動(dòng)平面鏡動(dòng)。

師：非常棒!

師：如何確定是實(shí)像還是虛像呢?

生：直接看玻璃后面有沒有蠟燭。

生：用光屏。

師：對(duì)。實(shí)像能呈現(xiàn)在光屏上，虛像不能呈現(xiàn)在光屏上。

師：下面請(qǐng)同學(xué)們按照剛開始提出的問題以及前面提出的猜想與假設(shè)選擇實(shí)驗(yàn)器材，完成實(shí)驗(yàn)探究。

制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究活動(dòng)的重要一環(huán)，是學(xué)生探究的薄弱環(huán)節(jié)。教師在這里給學(xué)生充分的思考余地，調(diào)動(dòng)了學(xué)生思維的積極性與創(chuàng)造性。

五、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)

有的組先不點(diǎn)燃蠟燭，觀察像的大小。有的組用刻度尺量出各有關(guān)的距離。有的組不用尺子，直接數(shù)物像距離鏡子的格數(shù)。有的事先按猜想用筆畫好物像的位置，再用蠟燭確定像的位置是否在事先確定的位置上。有的用三角板去量角度，有的把方格紙沿平面鏡所在位置對(duì)折來(lái)確定物像的位置關(guān)系……

六、分析與論證

師：哪一組率先報(bào)告實(shí)驗(yàn)探究成果?

第3組：我們選擇的器材有：相同的蠟燭兩只，玻璃一塊，支架一個(gè)，方格紙一張，刻度尺一把。測(cè)出兩組距離分別是：10cm、10cm、15cm、15cm。得出的結(jié)論是：像和物的大小形狀相同，像和物到平面鏡的距離相等，物遠(yuǎn)離鏡時(shí)像也遠(yuǎn)離鏡，但大小不變形狀相同。

第7組：我們這組有一些不同。不用刻度尺就可以確定物像的距離關(guān)系，它們到鏡子的方格數(shù)始終是一樣的，并且它們的連線與鏡子豎立的直線相互垂直。

師：很好。有不同的觀點(diǎn)和結(jié)論盡可以提出來(lái)。好，繼續(xù)。

第12組：補(bǔ)充幾點(diǎn)。當(dāng)物體快速移向平面鏡時(shí)像也快速移向平面鏡。我們還發(fā)現(xiàn)把手指放到像的火焰上時(shí)一點(diǎn)都不覺得痛，原來(lái)看鏡子后面根本就沒有火焰，只有透過玻璃看時(shí)才有。

生：我明白了為什么水澆不熄蠟燭的火焰了。玻璃后的像可能就叫做虛像，

因?yàn)樗羌俚?，是眼睛的錯(cuò)覺。

師：分析總結(jié)得很棒。還有沒有其它想法?

生：我們的結(jié)論也差不多。但有一個(gè)問題，為什么離穿衣鏡遠(yuǎn)些看鏡中的人要小些呢?

師：?jiǎn)柕煤?有沒有同學(xué)知道為什么?

生：可能是錯(cuò)覺，也許與眼睛有關(guān)。

師：對(duì)。這是由于眼睛的視角引起的，有關(guān)這部分知識(shí)同學(xué)們以后將會(huì)學(xué)習(xí)到，大家也可以課后自己去查閱材料了解一下。

師：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們用上面得到的結(jié)論完成下面的問題(問題用多媒體展示出來(lái))。

①平面鏡所成像的大小形狀和物體的大小形狀_______。

②像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離_______。

③像與物的上下左右關(guān)系是____________________________。

④當(dāng)物體向遠(yuǎn)離或靠近平面鏡的方向移動(dòng)時(shí)物體的像的移動(dòng)情況是______________。像的大小、形狀的變化情況是___________________________________________。

⑤當(dāng)物體沿著平面鏡豎立的方向移動(dòng)時(shí)，像的移動(dòng)情況_______。

⑥物體在平面鏡中成的是實(shí)像還是虛像?_______。

各實(shí)驗(yàn)小組在課堂上交流自己的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，請(qǐng)學(xué)生講解探究結(jié)論中有哪些內(nèi)容與猜想相符，有哪些不符。由于學(xué)生在進(jìn)行總結(jié)時(shí)不受限制，可能會(huì)提出與結(jié)論不一致的問題，互相質(zhì)疑更能引起學(xué)生的興趣，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

七、評(píng)估

師：請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)評(píng)價(jià)一下自己今天的實(shí)驗(yàn)探究：比較自己的探究方法與其它的方法，看各有哪些優(yōu)點(diǎn)或不足之處；探究過程是否科學(xué)合理，是否有遺漏；如果再做實(shí)驗(yàn)?zāi)銜?huì)有哪些改進(jìn)，還有其它問題可以補(bǔ)充在實(shí)驗(yàn)報(bào)告書的后面。

八、關(guān)于平面鏡的應(yīng)用

師：同學(xué)們觀察課本圖4-18，說說它們是如何利用平面鏡的。

生：牙醫(yī)用的平面鏡主要是利用平面鏡反射燈光以照明口腔，而房間里的平面鏡是利用平面鏡成像，使房間看起來(lái)寬敞一些，給人一種假象。

生：不叫假象，叫虛像。(同學(xué)笑)

師：不錯(cuò)，平面鏡能改變光的傳播方向，也能成像。還能不能舉例說明?

生：古代人用的銅鏡和現(xiàn)代的穿衣鏡功能一樣，用來(lái)成像。

生：桂林花橋的照片看起來(lái)很好看，這里也有平面鏡成像。

師：大家看課本上的圖就是桂林花橋，橋影相接形成一個(gè)個(gè)圓形橋孔，這里的影其實(shí)是虛像。

生：還有商場(chǎng)前的圓形大理石柱子也能成像，但為什么這些像會(huì)變形呢?

師：不錯(cuò)，這位同學(xué)善于觀察。大理石柱子表面是彎曲的，與球面鏡成像有關(guān)。同學(xué)們可上網(wǎng)去查閱關(guān)于這方面的資料，加深對(duì)光的反射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

這節(jié)課教師首先創(chuàng)設(shè)問題情景引起學(xué)生的好奇，讓學(xué)生在認(rèn)真觀察的基礎(chǔ)上通過思考提出自己的猜想或疑問，有些猜想盡管與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符，但學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究就會(huì)發(fā)現(xiàn)、理解正確的規(guī)律。整節(jié)課教師注重給學(xué)生創(chuàng)造寬松和諧的探究氛圍，并注意適時(shí)的引導(dǎo)，科學(xué)探究的各個(gè)主要環(huán)節(jié)由學(xué)生自己進(jìn)行。同時(shí)本節(jié)課對(duì)科學(xué)探究的各個(gè)要素不是面面俱到，而是有所側(cè)重，突出“猜想和假設(shè)”、“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”、“分析與論證”這些重點(diǎn)，因此取得較好的教學(xué)效果。

(責(zé)編王學(xué)軍)