── 一次教师指导下的学生探究活动实录

江苏省无锡市大桥实验中学　　王得敏

实施新课程标准和新教材的过程中，怎样培养学生不迷信权威、敢于质疑的科学批判精神，培养学生初步的科学探究能力，良好的思维习惯，与他人合作的团队精神，以及把研究成果与他人交流的意识等，笔者通过一个具体事例谈一些体会。

在一次单元测验中，碰到这样一道题目：为了研究物质的某种特性，某小组的同学先做如下实验：他们在甲、乙两只完全相同的烧杯里分别倒入100 g和200 g的温水，实验时，让它们自然冷却，并用温度计和计时器测量水温随时间的变化情况，记录数据分别如表1、表2所示。（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等）

表1   

表2  

（1）分析比较表1和表2中的数据可知，实验时，两杯中所处的环境温度是的（选填“相同”或“不同”）。

（2）分析比较表1（或表2）中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是：              放出的热量与降低的温度成正比。

（3）分析比较表1和表2中的第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是：              。

（4）进一步分析比较表1和表2中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是：              。

顾淼同学对该题产生了疑问，他认为题中“甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等”的假设是不成立的，根据他的生活经验，同样的一杯热水在冬天降温似乎比夏天更快些，也就是说，自然冷却的物体的放热速率（单位时间内放出的热量）是跟温差有关的，随着物体温度的降低，它与环境温度的温差随之减小，它在单位时间内放出的热量必将减少。朱晓伟同学对顾淼同学的看法不以为然，他认为根据题目所给的数据推得的结论无疑是正确的，所以题中所给的数据肯定是不错的。最后他抛出一个“撒手锏”，说，这是上海市的一道中考题，怎么会有可能错呢？两人各抒己见，相持不下，找我来评判。我敏锐地察觉到，这是体现新课程标准的教学理念的一个极好的事例，我没有简单地评判谁对谁错，而是引导他们怎样来探究这个问题，并决定把它作为一个课题在我所任教的两个班内开展一次探究活动。没想到，我提出问题的话音刚落，下面就像开了锅似的，反应非常热烈，原来有不少同学也有与顾淼同学相同的看法，只是闷在肚里罢了。我当即指出：同学们有较强的观察问题的能力，能把学到的知识与生活中的实际问题联系起来，并能大胆质疑，这是难能可贵的，但发现了问题要积极探索，弄它个水落石出。希望同学们能加强这方面的意识，接着我提出了以下问题：就这道题目你提出的问题是什么？你作出的合理猜想是什么？能否再找出一些事例来支持你的猜想？设计怎样的实验来检验你的猜想？同学们自由组合展开了热烈的讨论，推派代表在班内交流，最后确定为：

问题：自然冷却的物体在相同的时间内放出的热量相等吗？

猜想：自然冷却的物体在相同的时间内放出的热量是不相等的，放热速率与温差有关，温差越大，放热越快。

依据：同样的一杯热水在冬天降温比夏天更快些。

类比事例：①水管两端水压（水位差）越大，水流就越急，即单位时间内通过水管同一截面的水量越多；②导体两端电压（电位差）越大，电流就越大，即单位时间内通过导体同一截面的电量越多。

实验方案：同原题（从略）。

随后我又引导学生对该实验方案进行评估，看是否还有待于进一步完善的地方。钱宗进、杨淇等同学指出：应当用风扇对烧杯不停地吹风，以保证烧杯周围的空气温度始终与室温相同；陶晏俊等同学进一步指出，这样的话将加快水的蒸发，这就不是自然冷却了，所以应当把烧杯口封起来。最终确定的实验方案如图所示（为封口方便，改用烧瓶）。至此，同学们意犹未尽，说一定要做一做这个实验。经商量，决定每班由科代表牵头各成立几个小组，从实验室借一些仪器回家做实验，把实验数据告诉大家。

下面是某小组的实验数据记录。

水的质量m =250 g       室温=10 ℃

注：随着物体温度的降低，物体在相同时间内温度改变量随之减小，由于所用温度计的精度不够（分度值为1 ℃），测量数据误差较大，所以第10分时间起每隔2分时间记录一次温度值，第20分时间起每隔5分时间记录一次温度值。从实验数据中学生们发现，在某些温度段似乎确实有“相同的时间内放出的热量相等”的现象，学生们对此的解释是：在温差变化不大的情况下，单位时间内放出热量的差异也是很小的，再加上所用温度计的精度不够，微小的温度变化无法测准，所以这个现象是实验误差造成的。仔细分析实验数据不难发现：在第一分钟内（平均温差为48.5℃）物体降低的温度为3 ℃，而在后10分钟内（平均温差为0.3℃）物体平均每分钟降低的温度才0.06℃。实验结果完全证实了学生们的猜想，学生们沉浸在成功的愉悦之中。

通过这次活动，朱晓伟同学的感受尤深，可能是为了找回一点自己的面子吧，他对原题仔细研究后又提出了一些新的问题：第一，原题中两杯水所处的环境温度不同，根据我们的研究结果可知其放热速率肯定不同；第二，他认为两个不同的物体的放热速率还跟表面积有关（空调器有面积很大的散热片就是一个典型例子），质量不同的水若放在同一规格的烧杯里，其散热面积肯定不同，因而其放热速率肯定不同，而原题中两杯水与环境温度的初始温差、散热面积都不同。据此，他认定原题中的数据是根据已知规律编制的，而非实际实验得到的原始数据。编者利用已知规律编制数据要求学生来认知该规律，这不是真正意义上的“探究某未知规律”，与题意也是相悖的。他认为这是一种不严肃、不科学的态度。他建议我给上海市考试院写一封信，与他们交流一下。看到这种情景，我的内心非常激动，这不正是新课程标准所要求的培养学生“有将自己的见解公开并与他人交流的愿望，认识交流与合作的重要性，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点”的具体体现吗？我故意说：“最近我比较忙，没时间”，沉默片刻，有两个女同学（曹泠洁、周易）站起来说：“我们来写！”嘿！这正是我所期待的！于是我宣布：凡是对这个问题感兴趣的同学，可利用寒假期间写一篇论文（这可是他们人生中的第一篇较上档次的论文），开学后利用墙报展示、评比。学生反应非常热烈，他们表示，假期里一定认真写好论文，成文后请老师修改一下，还准备向上海市考试院、《无锡教育》《中学生学习报》等报刊、杂志投稿呢。

通过这次教学实践活动，我深刻地感受到，在新课程标准的实施过程中正确处理好学生自主学习和教师主导作用的关系是十分重要的。就发展学生初步的科学探究能力而言，教师首先应使学生树立不迷信权威、敢于质疑的科学批判精神。通过一些能激发和保持学生学习兴趣的具体事例设置各种问题情景，鼓励学生积极大胆参与科学探究。（学生中自发产生的问题更是要紧紧抓住，千万不要放过，学生经历过这种探究活动后的印象将是十分深刻、终生难忘的，它的作用是教师设置的课题无法替代的。）其次，在关键和比较困难的地方，教师应给予具体的指导，使学生能比较顺利地完成科学探究活动，这样做可以避免因多次失败而产生消极的心理影响，让学生更多地体验到成功的愉悦，保持高涨的学习热情，但也不能包办代替，让学生跟在教师屁股后面团团转，这样做不仅会严重扼杀学生的潜能，不利于教师发现一些意想不到的问题或亮点，也不利于做到“教学相长”。

在整个探究活动过程中，学生在各方面如，崇尚科学与真理、尊重自然规律的科学态度，对大自然亲近、热爱、和谐相处的情感态度，对科学强烈的探究意识，不迷信权威、敢于质疑的科学批判精神，以及提出问题和观察问题的能力、动手操作能力、信息的收集和处理能力，对信息处理结果的概括表达能力，与他人合作的团队精神，把研究成果与他人交流的愿望，等等，都得到了良好的熏陶和训练，同时我们也看到很多学生在上述各方面都有上乘表现。我们高兴地看到，新课程标准在无锡试行一年半来，已显示了它强大的活力，一代热爱科学、充满探索精神和创新精神、能适应现代化建设的新人正在健康成长。