辩论式教学在科学探究教学中的应用——以“气体压强”一课为例，本文主要内容关键词为：压强论文,为例论文,气体论文,一课论文,式教学论文，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。
一、理论基础
1.新课程中的探究式教学是以建构主义教学理论为基础的一种教学方式
建构主义教学理论认为，学生的学习过程是在教师创设的情境下，借助已有的知识和经验，主动探索，积极交流，建构新的认知结构的过程；是通过新经验与原有知识经验的相互作用而不断充实、丰富和改造自己已有知识经验的过程。它强调学习的主动性、实践性、创造性和社会性。以辩论形式展开教学是实施科学探究的一种积极有效的方式。
2.历史证实辩论是发现问题、促使知识更新的有效方式
从历史上看，当形成两种截然不同的观点时，就会展开较长时间的激烈争辩，有的甚至长达几百年.在辩论过程中，互相促进，去伪存真，最终揭示真理。正是这种针锋相对的辩论，才促进了科学发展。在争辩过程中，往往体现出来相互激励，相互协作的科学研究精神。
3.质疑、辩论是学生学习到一定程度的内在需要
在学生学习过程中，对有些问题往往也会形成截然不同的多种看法。对这些问题，教师只要适当引导，就能引起学生为自己的观点辩论的欲望，以此激发学生探究的动力，促使学生积极主动地去查找资料证明自己的观点。在查找、思辨、论证的过程中，学生能够用已有知识去获取新的知识，提高质疑能力和科研能力，培养团结协作精神。在这个过程中，学生经历独立探索—交流协作—相互质疑—再思考—再探索这样几个科学研究中的重要步骤。在这些过程中，教师只起引导作用，而学生真正成为学习的主体。
二、实施策略
整个探究过程可分为提出问题、科学猜想、课外准备、质疑辩论、评估总结、课外探索这几个环节。
提出问题和科学猜想是探究式教学的两个重要环节。以辩论形式展开科学探究式教学，这两个环节就显得更加重要。不同学生对同一问题会产生不同看法。教师创设的情境中应激化这些不同观点之间的矛盾，促使学生深入思考，从而激发学生探索的兴趣，使学生能够带着疑问、热情在课外主动地寻找问题的答案。
课外准备是这种教学方式的必要环节。科学研究是一个长期的、艰难的、反复的探索过程。如果要在一节课的时间里经历整个过程，只能探而不究，或者探究比较肤浅，科学探究就会流于形式，学生的能力得不到真正提高。以辩论形式实施科学探究过程，学生在提出自己的观点以后，查阅资料、设计实验论证自己观点，这个过程往往需要比较长的时间。而这个过程是学生积极主动地获取知识、提高科研能力的必要过程，在教学设计中就应让学生有充分的准备时间。一般应在上一节课快结束时提出问题，进行猜想；学生在课外完成查阅资料、设计实验等准备工作，在第二节课才进行辩论。
质疑辩论是这种教学方式的中心环节，可分陈述理由、质疑申辩、理论论证、实验验证几个步骤。学生探索兴趣越浓厚，课外准备越充分，辩论就会越激烈，就越能够调动学生学习的主观能动性，在学习过程中自然地提高了科学素养。
最后教师进行评估总结，形成统一认识。
在论证过程中，如有知识点超出教学大纲要求，教师可提供材料或参考书目，让学有余力的学生课外自学。
三、教学流程
以辩论形式实施科学探究的流程如图1。
图1
四、教学实施
以下是以上述方式实施“气体压强”这节课教学过程的记录。
1.提出问题
实验引入：装置如图2，用抽气机将钟罩内气球外面的气体抽掉，气球会膨胀。
学生分析得出结果：这是因为气球里面的气体产生的压强所致。
教师提示生活中与压强有关的现象：
(1)气体的压强有时很大，如大气压为
，相当于每平方米的面积上放置10 t重物体产生的压强。
(2)液体也会产生压强，初中学过液体压强通常是由于受到重力而产生。
类比提出问题：气体压强是怎么产生的？
2.科学猜想
学生经过讨论，基本形成两种观点。
学生甲：应该是由于重力产生的。
理由：与液体比较，液体有流动性，受重力作用产生压强；气体也有流动性，受重力作用也肯定会产生压强。
学生乙：气体分子持续碰撞考察面产生压强。
理由：(1)大量物体连续碰撞可以产生压强。如下大雨天，打伞时可以明显感到压力。将小滚珠持续地倒在秤盘上，会对秤盘产生持续的压力。（课本上的例题）
(2)气体分子在不停地做热运动，大量气体分子连续碰撞可以产生压强。
教师：好像两种说法都有道理，究竟谁正确呢？（学生形成两批，各支持自己的观点）请同学们在课余收集资料，这资料可以是反驳对方观点的，也可以是支持自己观点的。下节课请同学们辩论。
说明：学生对气体压强有一定的认识，这些认识有的来源于初中学习，有的来源于生活经验，有的来源于课本自学。当在课堂上不同学生提出不同的观点时，各方的矛盾就显现出来，在矛盾升级同时，也激发了学生探索的兴趣。
3.课外准备
4.质疑辩论
教师：请同学们陈述理由。
乙方反驳：在空气中将一杯子倒置，杯口盖上薄膜，如图3(a)。按甲方观点，如果气体压强由重力产生，因为杯子里面的气体重力很小，所以对薄膜的压强应很小，而杯子外面气体压强很大，杯子内外压强应相差很大。薄膜在这种压强差作用下会被压破。
甲方反驳：如果这个实验在水中做，如图3(b)，薄膜也不会破；而液体压强是由于液体受到重力而产生的，所以乙方刚才的说法有问题。
图3
教师释疑：究其原因，是在盖上薄膜前，杯底对杯中水有向下作用力。在计算杯中水对薄膜压强时，应计算水的重力和杯底对水向下的压力。所以盖上薄膜后，薄膜上下压强仍相同。乙方说法不能证明甲方观点是错误的。（甲方学生鼓掌）
说明：这是在辩论过程中乙方出现的一个矛盾，甲方一位同学巧妙地反驳了这个说法，说明以辩论这种形式，可以充分调动学生的思维和学习的积极性。
乙方再提出观点：如果气体压强是由重力产生的，那么在完全失重情况下，气体压强应该消失。
教师请乙方这位同学进行解释：
回顾超重、失重的知识，当完全失重时，液体由于重力而产生的压强为零；如果气体压强是由重力产生的，那么在完全失重情况下，气体压强也应该为零。
所以可设计如下实验：
如图2，当罩中气体被抽去时，气球内部气体产生的压强使气球膨胀，如果这压强是由于气体重力产生的，当整个装置做自由落体运动时，气球内部的压强将消失。
实验演示：在整个装置自由下落过程中，气球的体积几乎不变，说明内部的气体压强没有消失。
教师总结：看来气体产生的压强不应该是由重力产生的。但气体分子质量那么小，碰撞能产生那么大的压强吗？
实验模拟：按图4的装置进行模拟实验。
图4
每个小球质量m=0.25 g，电子秤面积约为
。
(1)每秒小球下落个数n=600，下落高度h=1.25m，即碰前速度约为v=5m/s，此时电子秤的读数为101g。所以产生的压强大约为p=100Pa。
(2)改变高度h。h越大，v越大，电子秤示数越大。
(3)改变每秒下落个数n。n越大，电子秤示数也越大。
实验结论：由碰撞产生的压强不但与小球质量有关，还与小球运动速度和单位时间单位面积上的碰撞次数有关。
对比释疑：常温下空气中气体分子每秒每平方分米上的撞击次数约为
次，气体分子的平均运动速度约为400m/s。虽然气体分子的质量很小，还是可能产生很大压强的。
理论验证：经过计算，气体分子持续碰撞是可以产生很大压强的，原因是单位体积内气体分子数目很多，而且热运动的速率很大。课本中给出了0℃时氧气分子的速率分布表，我们可以用这张表计算出0℃时的大气压强，确实为
。这部分内容请有能力的同学自学阅读材料。
教师：既然气体压强是由分子持续碰撞产生的，刚才同学利用重力计算大气压强时，理论值与实际值较吻合，这是一种巧合吗？
教师释疑及统一观点：由于受重力作用，大气中的气体分子有向地面运动的趋势，但由于气体分子不断做热运动，分子间不断发生碰撞，从效果上来看，好像是下面的气体分子支撑着上面的气体分子，所以气体分子对地面碰撞产生的压力等于大气的重力。因此刚才那位同学的计算方法也是正确的。但气体压强本质上是由于气体分子持续不断地碰撞引起的。（学生恍然大悟）
五、总结与反思
1.辩论式科学探究教学方式的教学效果显著
(1)学生为证明自己的观点，充分思考，收集资料，调动了学习的积极性。学习不再被动，而是主动地去获取知识，在潜移默化中就达到了教学的目的，并在此过程中培养了学生良好的思考习惯，促使学生主动去掌握科学研究的正确方法。
(2)作为科学探究式教学的一种实施方法，在培养学生探究能力、自学能力、质疑能力等方面，有显著的促进作用。
2.辩论式科学探究教学方式的适用范围广
这种教学方式不但适用于新课教学，也适用于习题课教学和实验课教学；可以是学生与学生进行辩论，也可以是学生与教师进行辩论；可以是整节课辩论，也可以是针对某一个片段进行辩论。
3.辩论式科学探究教学方式要注意的问题
(1)辩论的课题要合适，并不是所有的课都可以用这种形式实施科学探究式教学。要求论点的分歧是切实存在的，辩论才有实际意义；要求难度适宜，才能激发学生持续探究的动力。
(2)高中学生查找资料的方式比较单一，推理验证不全面，材料不充分，教师应该提供适当的信息。
(3)在激发学生探究动力的同时，为避免探究流于形式，应让学生明确自己的任务，对于探究过程中难度较大或超出范围的内容应对不同学生区别对待。