運用科學探究性習題提高學生物理綜合能力

通過探究性教學證明，科學探究性習題的訓練可以有效地提高學生的科學探究能力、自主解決問題能力、交流與合作能力、創新與創造能力等綜合能力。

１． 科學探究能力

例1 探究熱水的降溫規律

(1)問題情境：有一杯熱水，放在桌面上，讓它自然冷卻，熱水的溫度會隨時間而降低。我們將研究熱水降溫的快慢有什么規律，即溫度降低的速度是一定的，還是越來越快，或是越來越慢？

(2)根據所提出的問題，作出猜測。

(3)設計實驗方案，寫出實驗步驟，繪制實驗數據記錄表。

(4)要通過實驗檢驗你的猜測是否正確，找出需要的實驗器材。

(5)根據實驗方案進行實驗，并作有關記錄。

(6)根據實驗數據，將熱水降溫的規律用圖線表示出來。

(7)寫出你得到的結論。

本題要求探索熱水自然冷卻時溫度隨時間變化的規律，但題目只是提出了一個具體的問題，并沒有告訴應當通過什么途徑去研究問題。學生在完成這個習題時，需要根據問題提出猜測，然后在猜測的引導下設計實驗方案，根據實驗方案確定實驗器材和規劃實驗步驟，做實驗并記錄實驗數據，用圖線來表達溫度變化的規律，并把圖線所表達的規律轉化成文字形式，得到正確的結論。

２． 自主解決問題能力

科學探究性習題要求學生在自主探究的過程中完成，自主性是它的基本特點。首先，解決有關問題的信息并不是題目已經給定的，它需要學生通過觀察實驗，或通過求助圖書館、因特網、或成人來獲得；其次，在進行觀察實驗時，所需要的工具和實驗器材，也不是現成的，需要學生自己開列清單，向學校借用，或自己設法解決；最后，實驗的步驟也不是既定的，需要學生自主地進行設計和安排等。

例2如果你想估算你家的電冰箱一個月要用多少電費，而又不知道冰箱的功率等相關數據，你該怎么辦？（當然可安排學生暑假去做一做）

要完成這一習題，學生需要知道：(1)電冰箱的實際功率；(2)電冰箱每天平均用幾個小時；(3)電價。其中電價可以通過問詢或查閱電價單得到；電冰箱每天平均用幾個小時可以估算得到；電冰箱消耗的電能可以利用電能表來測出。而要利用電能表測量電冰箱消耗的電能又必須知道電能表每用一度電鋁盤轉多少轉等等，都需要學生自覺主動地思考和行動。

3． 交流與合作能力

例3探究頭發的強度跟哪些因素有關

(1)提出問題：頭發的強度跟年齡、性別可能存在怎樣的關系？

(2)全班討論：需要取得哪幾類人的頭發？為了測量有關數據，需要什么器材？

(3)交流：如果你是全班的組織者，你要求每一個同學做哪些事情？

(4)怎樣保證你的實驗是公平的？

(5)怎樣減小一些偶然因素和特殊情形的影響？

(6)為了確保探究的成功，應當對活動過程提出哪些具體的要求？

(7)進行必要的測量，并將測量結果記錄下來。

(8)分析測量數據，你能得出什么結論？并與其他同學交流。

這是一個需要全班學生相互協作、共同完成的習題，習題的設計使得每一位學生都成為探究活動的組織者、決策者和參與者。而且該習題是課內外相互結合起來的，學生采集頭發樣本，可以在課外進行，而對樣本進行測量，學生之間的交流和討論可以在課內進行。問題解決的方法和答案并不是唯一確定的，它不但允許，而且鼓勵學生采用不同的解題途徑，尋求問題的多個答案。

4． 創新與創造能力

例４取一張紙片，將它舉高，并處于水平狀態后自由釋放，觀察紙片的運動。

(1)描述你所看到的紙片的運動。

(2)針對所看到的現象，提出你所需要解答的問題，盡可能把問題提得明確些，具體些。

(3)根據你所提出的問題，建立假說，猜測紙片左右搖擺的原因可能是什么，并與其他同學交流你的想法。

(4)在你提出的各種因素中，影響最大的因素是什么？

這是一個不完整的探究活動，其不完整性在于它并不要求學生通過探究，尋找充分的證據來確定影響紙片左右飄忽不定的因素，但它卻是一個富有意義的探究活動。學生在探究過程中，需要細致地觀察現象，準確地描述現象；針對所觀察到的現象提出科學的問題，清晰地表達問題；根據所要探究的問題建立假說，進行猜測；在猜測時，先要窮舉一切可能，然后進行比較，確定影響最大的因素。雖然這種確定的證據并不充分，但它卻是科學探究中的一個極其重要的步驟。本探究并不要求得到一個最終答案，更重要的是重視整個探究過程，具有極大的開放性。這種不確定性和破缺性看上去似乎是本習題留下的遺憾，實際上卻給探究活動留下了一個很大的余地，給學生今后的再探究留下一個巨大的可擴展的空間。

責任編輯潘孟良