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一、课题提出,小组初探
本节课前老师利用学生的第二课堂活动时间事先向同学们提出这样一个问题:"如果你手边不同时具备天平和量筒,却有一些其他器材,你能否巧妙地运用所学到的物理知识,去测出盐水的密度?你能找出多少种方案?"课题提出后学生们马上议论开了,热情很高,自由结合成一个个小组研究讨论,查阅书籍,上网浏览,积极设计方案和实验方法,讨论研究出的方案有的组多达12个。有一组竟在网上查到要用高中学的知识才能解决的方法。
二、组际交流,再次探究
老师课前把备课组的教师们集体讨论能想到的方法所涉及到的实验器材在讲台各准备了几组;课堂上,首先让各小组长把自己组所设计的方案有多少种、所需器材和实验步骤简述出来,其他小组对不明白、不清楚处可提出质疑。例如:有个小组用杠杆、两个相同的小瓶、水、刻度尺来测盐水密度,其他小组有同学不明白,让他们说出原理来,该组马上有同学到黑板上写出了"ρ水Vl1=ρ盐水Vl2,量出l1、l2即可。"但是又有同学问:"两个小瓶的质量不考虑吗?"他们答道:"这个问题我们早想到了,我们挑选的两个小瓶质量是相等的。"经过小组之间充分讨论和交流,应该说每一个学生对密度测量这个问题都有了新的认识。为了让每一组都有展示自己的机会,老师要求各小组把本组认为设计最科学的方案步骤说出来并写出板书,让其他同学听听有没有不同意见,然后每组按自己设计的方法开始实验,来验证此方案的可行性,并让不同小组间互派观察员,以便实验结束后进行论证分析。
同学们迫不及待地站起来,到讲台选取实验所需的器材,有选杠杆、弹簧测力计的,有选U形管、煤油的,还有选弹簧测力计、铁块和水杯的,等等。有的小组还挑选两套器材,分两个实验来进行对比。
因为教师给了学生充足的思考、讨论时间,给了他们能领会并综合运用知识的空间,学生们才能把问题想得深,想得广,想得全。在此过程中观察员将看到的问题记录下来,是为了进行组与组之间的切磋,并锻炼和考查双方的语言表达能力和逻辑思维能力。
三、实验分析,深入探究
各组认真做完实验,将实验结果,即表达式和测得数据进行板书,使之方案表达完整,然后由观察员提出问题或质疑方案的科学性,被质疑小组学生都争先恐后地答辩。例如:"你们将量筒直接放在天平盘上称量,能放稳吗?是否可操作性差?""我们是根据天平实际来这样做的,因为我们所用量筒不大,发现它放在天平盘上较稳,并且认为这样直接测出体积和质量会误差小。"再例如:"你们组为什么先向U形管内倒入盐水就做成功了,开始时你们先倒入的是煤油,为什么不出现液面差?""开始时我们忽视了煤油密度小于盐水密度的问题,倒入盐水时发现有盐水冲入煤油中,煤油柱中间有盐水柱,所以我们又改变了做法。"观察员们提出的问题很多:"你们先称铁块在水中所受的重力,不科学,误差大。""天平指针不静止能算天平平衡吗?""刻度尺测液体深度时应该估读。""你们测出的盐水密度为什么比水还小?"等等。
在学生"双方"的争辩中,对学生感到疑难或难说服的问题,老师及时启发,适当引导和点拨,真正使学生们越辩越明,越说越清。
最后还设计了各组评议讨论环节,对每小组提出的实验探究方案的器材选择、步骤的合理性、表达公式及实验数据进行分析,并对其优劣进行评价。其实在此过程中有些组的方案经实践检验是不成功的,为此他们学会了如何评估他人和自己所做的工作;有些组做得非常成功,同学们心情激动,享受到成功的喜悦。他们对经历探究实践所学到的东西会刻骨铭心的,同时还能体验到科学探索迂回曲折和知识的来之不易。
四、课后思考
通过"探究性学习"课题的设计和实施,我们看到,学生首先是非常欢迎这样的课型,他们觉得既紧张又轻松。在认真讨论准备的过程中,给了学生解放思想、发散思维、提高能力、展示特长的机会,开拓了学生自行探究的空间,满足了学生希望自己是一个发现者、研究者的愿望。本课题的研究,也拓展了老师对学生全面评价的方法和途径。过去只按分数高低评价学生学习效果的"好"与"差",现在通过"研究性学习",来展示、评价学生的语言表达能力、分析纠错能力、动手实验能力、综合应用知识能力、配合协作意识等,这样对学生的评价更合理、更客观,而且有利于提高学生的自信心和学习的积极性。