引导学生提出可探究的科学问题

引导学生提出可探究的科学问题一、引言为证明蜘蛛的听觉在脚上，专家做了如下实验。首先先把一只蜘蛛放在实验台上，然后冲蜘蛛大吼了一声，蜘蛛吓跑了！之后把这只蜘蛛又抓了回来，把蜘蛛的脚全部割掉，再冲蜘蛛大吼了一声，蜘蛛果然不跑了！于是得出结论：蜘蛛的听觉在脚上。看了这个案例，你想到了什么？请思考以下两个问题：专家想研究的问题是什么？专家的实验实际研究的问题是什么？在日常生活、教学中这样的案例并不少见。要避免这种情况，就要理解可探究的科学问题。这个专题可以帮助你理解并能提出可探究的科学问题。二、怎样提出问题“问题”来源于“疑问”和“困惑”。这种困惑可能是因为第一次接触带来的，也可能是对司空见惯的现象换了角度看而产生的;可能源于老师的发问，也可能产生于学生自己的遐想。“疑问”常常会在瞬间产生，学会留住“疑问”，就能提出不少有价值的问题。要留住“疑问”，就要尝试用自己的话，把“疑问”说出来、记下来。这样，“问题”就会源源而来。三、什么是科学问题有了问题意识之后，就会提出各种问题。但要进行科学探究，仅仅有了问题还不够，还要首先判断问题是不是科学问题。因为来源于日常生活中的问题不一定是科学问题。像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题。比如，“哪种品牌的运动鞋更好？”“为减少污染和交通拥堵，应该限制小汽车的使用吗？”“应该鼓励市民乘坐公共交通工具出行吗？”等都不属于科学问题。科学问题是针对客观世界中的物体、生物体和事件提出的，是能够通过收集数据而回答的问题。例如，“哪些因素影响水结冰的速度？”就是一个科学问题，因为可以通过实验收集数据予以解答。四、什么是可探究的科学问题并不是每一个科学问题都可以进行探究，若问题太泛化或太模糊，探究就失去了方向；比如“凸透镜成像有什么规律呢？”。这样的问题是模糊的，还没有明确研究的变量。科学问题中所涉及的两个或多个变量如果都是可检验的，即它们都是可以观察或测量的，该问题就是可以探究的科学问题。例如“给烧杯中的水持续加热，水温会怎样变化呢？”，又如，“改变导体两端的电压，导体的电阻会改变吗？”“物体所受浮力的大小与物体的密度有关吗？”都是可以探究的科学问题。可探究的科学问题的表达形式。一个可探究的科学问题可以有不同的陈述方式，常见的陈述方式有下列三种。方式一：某个变量影响另一个变量吗？例如，导体的长度影响导体的电阻大小吗？方式二：如果改变某个变量，另一个变量会怎样变化？例如，如果增大入射角，折射角也会增大吗？方式三：一个变量跟另一个变量有关吗？例如，力跟物体的运动有关吗？可探究的科学问题：下列问题中属于可以探究的科学问题的是（）哪种类型的音乐更好？改变导体两端的电压，导体的电阻会改变吗？水的温度越高，水蒸发得越快吗？物体所受浮力的大小与物体的密度有关吗？应该鼓励市民乘坐公共交通工具出行吗？“两个同学走在沙滩上，一个同学的脚印深，另一个同学的脚印浅”请根据这一现象，提出一个可以探究的科学问题：。五、怎样把疑问转化为可探究的科学问题疑问常以“为什么”的形式表达。解决“为什么”的问题往往需要一系列“是什么”问题的解决为前提；“是什么”的问题，可为后续的研究提供清晰的思路，并且会伴随着一个确定的答案：是或者不是。例如“为什么衣服晾在通风向阳处干得快？”这一疑问可以通过以下三个步骤转化为多个可以探究的科学问题。第一步：甄别疑问中的日常用语，尽可能用物理名词或科技术语表达出来。例如，“干得快”转化为“水蒸发的快”;“通风”转化为“周围空气流动的快慢”;“向阳”转化为“水的温度”。这个过程也是甄别科学问题和其他领域问题的过程。第二步：尝试将影响蒸发快慢的因素分开，就单一因素提出“是什么”的问题。例如，“空气流动的快慢是影响水蒸发快慢的因素吗？”“水的温度是影响水蒸发快慢的因素吗？”第三步：在“是什么”的问题基础上，可以进一步就具体的关系提出问题。例如，“温度越高，衣服里的水蒸发得越快吗？”，“衣服周围空气流动的越快，衣服里的水蒸发得越快吗？”六、教学中怎样引导学生提出可探究的科学问题提高学生提出可探究的科学问题的能力需要在教学中分层次逐步实现，需要有目的、分层次，引导学生体验提出科学问题的过程。从《光的反射定律》教学片断中，我们可以体会怎样引导学生提出可以探究的科学问题。案例分析：［教师］打开投影仪，放上投影片，将反光镜竖直放置，合上了开关；［学生］：老师，投影跑到房顶上了！［教师］如何将投影投到屏幕上呢？［学生］把反光镜面向下转一下，就行了。并将投影调至屏幕上。［教师］非常好，看来同学们都有经验。为什么把反光镜面向下转一下，就能将投影调至屏幕上呢？［学生］因为光在空气中是沿直线传播的，平面镜能改变光的传播方向，利用平面镜就把投影投到屏幕上了。［教师］请再举出几个利用平面镜改变光的传播方向的例子。［学生］潜望镜是利用平面镜改变光的传播方向的。人在潜水艇中，从海面下通过潜望镜就可以看到海面上的景物。［教师］利用平面镜来改变光传播的方向，在实际中用途还很多。假如，用一个平面镜使太阳光射到竖直的井底，你怎样做到呢？［学生］将平面镜迎着太阳光，转动镜子就能使光反射到井底。［教师］如果需要准确控制和定位，该怎么办呢？［学生］需要知道平面镜改变光的传播方向的规律。［教师］很好，这节课我们就探究平面镜是怎样改变光的传播方向的。［教师］要探究科学问题，首先要用物理概念准确描述。为了准确描述，我们用入射光线表示射到镜面上的光传播的路径和方向、用反射光线表示被平面镜反射的光传播的路径和方向。如图1所示。・［教师］那么，现在我们要探究的问题该怎样表述呢？［学生］可以表述为：入射光线、反射光线和平面镜的位置有什么关系？［教师］反射光线与入射光线的方向会不会改变呢？［学生］入射光线的方向一变，反射光线的方向也跟着就变了呀。V

［学生］要探究的问题能否表述为：反射光线的方向怎样随入射光线的方向改变？［教师］很好，现在探究的问题就更加明确了。［教师］要探究科学规律，就必须测量，明确测量什么量，才能确定反射光线方向随入射光线的方向变化的规律。［教师］想想航海时，怎样确定船的航向呢？［学生］建立坐标，标明船与坐标的角度，就行。我先画画看，如图2，假设AO是入射光线OB是对应的反射光线。分别测量AO与ON的夹角、OB与ON的夹角，就可以准确描述入射光线和反射光线的方向了。［教师］很好。我们把ON称之为法线，把入射光线AO与法线ON的夹角叫入射角，把反射光线OB与法线ON的夹角叫反射角。案例分析：现在探究的问题就可表述为：反射角怎样随入射角变化？或者反射角与入射角有什么关系？分析与点评：探究教学的基本特征之一就是“始于问题而非结论”，提出适当的科学探究问题是探究教学的基础。实际教学中对于如何提出科学探究问题还存在许多误区，最常见的误区就是问题表述不明确具体，问题中的变量不能观察或测量。本案例通过创设情景、启发引导，引导学生把模糊的问题逐步明确，最后把问题表述为探究入射角和反射角之间的关系，这样问题中的变量就可以观察和测量了。通过这一过程，既可培养学生提出科学问题的技能，又可更好地理解引入入射角和反射角概念的必要性。七