如何由实验观察提出探究问题,本文主要内容关键词为:,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
蜡烛燃烧是初中化学课程中的一个核心探究活动,承载了许多物理、化学知识。燃烧现象能够激起很多学生的好奇心和探究欲望,学生也会针对燃烧现象提出各种各样的问题。为了使实验现象更加鲜明、有趣,许多教师对蜡烛燃烧的相关实验进行改进,取得了良好的教学效果。这些文章以蜡烛燃烧为主线,结合一些常见的燃烧现象,对什么物质在燃烧,火焰中有哪些成分,如何检验反应产物,燃烧为什么会形成火焰,火焰的形状、温度、颜色、亮度,蜡烛在失重条件下能否燃烧、如何燃烧等问题展开讨论,并探讨如何由实验观察提出探究问题,反思进行实验改进与设计的通用性思维策略。 无论是在学生的学习中,还是在社会实践中,发现和提出问题的价值丝毫也不比解决问题的价值逊色。爱因斯坦说过,“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要,因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已,而提出新的问题,新的可能,从新的角度去看旧的问题,却需要创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”提问是人类认识自我和认识世界的一种重要方式,义务教育课程标准以及初高中物理、化学、生物各科目的课程标准均将“提出问题”作为科学探究的重要环节和重要的过程与方法目标。本文则以蜡烛燃烧为例,探讨由实验观察提出科学问题的方法和策略。 二、提问的步骤是什么 尽管我们已经非常明确教学应当注意培养学生的提问意识和提问能力,引导学生学会提问;在教学中给学生创设提问的情景、向学生布置提问的任务也比较容易做到,但是在如何提问、如何提出更有效的问题方面较少进行方法和策略的指导。这样学生的提问往往是自发的,缺乏有序性和系统性。那么如何使学生的提问更有效、更有序呢? 经过长期的思考和对文献的研究,笔者认为观察和描述恰恰是从实验中提出问题的一条重要途径。若对每一句描述的语言都打一个问号,进行追问,就成了一个个问题。这就构成了由实验观察提出科学问题的“三部曲”:①观察,按照一定的时间顺序或空间顺序进行细心的观察;②描述,用详细的语言描述观察到的现象;③质疑,对描述的每一句话都打一个问号,这样就将每一项描述都转化为问题。尽管大家对观察、描述和质疑3个词汇都非常的熟悉,而且在教学中也频繁使用,但是把三者整合起来,形成一个序列,便可以很好地发挥指导学生提问的“脚手架”功能却没有注意。 “三部曲”策略能够发挥效力的关键点,在于面对一个现象时,一定要强迫自己依序完成3个步骤。在人们的认识活动中,通常情况下观察、描述和质疑3个活动发生的频率是依次衰减的。其中,观察最为普遍,我们无时无刻不在观察着周围的世界。但是描述相形之下要少得多,试想一下,我们在观察到身边的现象时头脑中是否常常浮现语言的陈述,例如“太阳从东方升起”,“电灯发出了光”?可想而知,并不普遍。质疑出现的频率就更少了,这就是我们生活在一个充满科学问题的世界里却较少提问的原因。 当突破了从观察到描述的“障碍”后,提问就迎刃而解了,例如上述描述便可直接转化为问题——“太阳为什么从东方升起?”“电灯为什么会发出光?”这里所指的“障碍”并非知识和能力上的,而是习惯上的。因为用语言对现象做出描述并不困难,把陈述句转化为疑问句也不困难,困难在于在观察之后坚持描述和质疑的意识和习惯。若把这种策略外显给学生,并反复强化,就会促进学生突破原有的习惯,形成一种内化的提问策略,这样就提升了学生的问题意识和思维品质。 三、如何使提问更全面 1.观察与描述需依序进行 对于一个实验现象,要观察得全面,需要按照一定的顺序,比如分别按照空间顺序和时间顺序进行观察。空间顺序可从上到下、从左到右、从前到后等,这样可以使观察更为有序且不容易遗漏。类似的,按照时间顺序可将实验过程的不同环节详尽地描述出来。 (1)按照空间顺序进行观察与描述 对于蜡烛燃烧的实验,以从下到上的空间顺序进行观察与描述:①烛身,蜡烛的颜色,触觉的滑腻感,质轻,闻起来有气味;②烛身与火焰交界处,燃烧时烛身上部形成杯子的形状,烛油储存在“烛杯”里;③火焰,火焰发光、发热,火焰呈拉长的水滴形状,火焰的不同部位颜色不同,火焰上方有黑烟生成;④烛芯,烛芯下部浸在烛油中,上部伫立在火焰中间、变黑,顶端红热。这些现象都可以承载相应科学原理的教学。 (2)按照时间顺序进行观察与描述 按时间顺序观察与描述蜡烛燃烧的整个过程:①引燃,蜡烛放置在空气中可以稳定存在,并不会自动燃烧,需要用火柴引燃(需要引发的化学反应);②燃烧,蜡烛燃烧发光、发热(放热反应、自发反应),燃烧可持续进行(持续发生的自发反应),燃烧时形成稳定的火焰(反应速率适中);③燃尽,若蜡烛不被吹灭,可以燃烧完全(反应限度)。由此可以将蜡烛燃烧的反应特征抽象为一个需要引发的、放热的、可以持续并进行完全的自发反应。 2.提出问题的角度与层次 (1)直接对具体的实验现象设问 观察到一个具体的实验现象,用语言描述后可以直接转化为问题。《科学(3~6年级)课程标准(实验稿)》对此做出了具体要求,即学生应“能从‘这是什么’、‘为什么会这样’等角度对周围的事物提出问题”。例如,针对蜡烛燃烧形成火焰,追问为什么会形成火焰;针对火焰的颜色为黄色,追问为什么会形成黄色;针对火焰会发光,追问为什么会发光;等等。这是提出科学问题的最基础的一个层次,提出的是具体问题,问题中涉及的要素通常也只有一个。 (2)追问同一事物不同要素之间的关系 若对实验现象进行全面系统的描述,会发现一个现象是由多种要素整合而成的。例如,蜡烛燃烧的现象就包括烛身、烛杯、蜡油、烛芯、火焰、燃烧的环境(空气、重力)等要素。其中的每一个要素又可以继续拆解为多个属性。例如,烛身的粗细以及选用石蜡的组分、熔点等都会存在差异,烛芯在材质和粗细上也有区别;火焰也有位置、大小、形状、颜色等特征。除了对单一要素进行提问之外,还可以对要素之间的关系进行提问,也可以生成很好的科学问题。例如,烛芯的粗细是否会影响火焰的大小、形状和颜色,空气中氧气的浓度是否会影响火焰的大小、形状和颜色,等等。 (3)与类似事物进行比较并追问 在此基础上,还可以将当前的研究对象与类似的事物进行比较并进一步追问:由这个实验提出的问题对于其他实验是否适用?不同的实验存在哪些共性和个性?这些共性和个性背后的科学原理是什么?……仅就蜡烛燃烧需要点燃引发反应为例,可以进行如下追问:其他的化学变化是否需要引发?NaOH溶液与盐酸反应是否需要引发?金属的腐蚀是否需要引发?木炭、镁条、铁丝的燃烧是否需要引发?不同反应的引发条件为何不同?反应放热的多少跟反应如何引发是否有关?这就是科学认识从具体事物抽象出基本特征,再从基本特征出发进行演绎推理、提出问题,对比不同的具体事物并进行归类、归纳,最终抽象出一般规律的过程。 四、由蜡烛可提出哪些问题 伟大的科学家法拉第曾以《蜡烛的故事》为题为青少年朋友连续开展了六讲专题报告。法拉第从蜡烛的制作方法谈起,围绕蜡烛燃烧时经历的化学过程,详尽地阐述了氢气、氧气、氮气、水、空气、碳和二氧化碳等这些日常生活中无时无刻不与我们同在的物质的性质。他还由蜡烛燃烧衍生出对化学变化、反应条件、电解等各类问题的探讨,涉及物理、化学、生物等多个学科领域,把许多基础学科的核心问题都融入其中。法拉第的讲座思路开阔、涉及面广,并且像剥笋那样,一层层地揭开,一个个地剖视,深入浅出,处处用生动具体的实验加以引证。 讲座用孩子们非常熟悉的现象激疑发问,提出的问题生动有趣但不易回答,法拉第结合演讲和实验,从这些问题中一点一点解析出其中所蕴含的科学道理,至今看来都令人拍手称奇。现提炼出法拉第在讲座中提出的核心问题,将它们汇总如下,见下页表1。标签:火焰温度论文;