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课堂探究:强化提问能力,引导理性教与学

【摘要】:二探究式教学的关键性基础是提问能力在中学新课标中占有突出地位的科学探究式教学,应该怎样进行?由此我们看到,科学探究的第一个核心要素就是发现和提出问题。最根本的原因在于,作为一个具有社会性的人,他所进行的各种活动都是有目的、自觉、能动的活动。经过研究,他推断出关于彗星的这三次观察记录实际上是对同一颗彗星的观察,这颗彗星后来被命名为“哈雷彗星”。

二 探究式教学的关键性基础是提问能力

中学新课标中占有突出地位的科学探究式教学,应该怎样进行?这就需要对科学探究过程及其所包含的核心要素,有一个大致的了解。

为此,我们想用一个教学中的实际例子加以说明。下面是北京师范大学深圳南山附属中学根据浙教版新课程实验教材开展科学探究式教学的一个案例片段(文字略有修改):

师:“同学们已经看到,我们每张课桌上都放着一个烧杯、一个打火机和几根蜡烛。现在,我们首先进行一个小实验,请每组的同学任取一根蜡烛,点燃,立于桌面,然后,用烧杯倒扣住燃烧的蜡烛,仔细观察。”

学生分组实验。

师:“刚才你们看到了什么?”

生:“蜡烛熄灭了。”

师:“为什么?”

生:“蜡烛燃烧的时候需要氧气,烧杯扣住后,蜡烛的燃烧渐渐缺氧,所以熄灭了。”

师:“很好。大家知道,氧气是物质燃烧的必要条件,而被烧杯倒扣住的蜡烛燃烧时就产生二氧化碳,随着燃烧的进行,蜡烛就逐渐进入一种缺氧的状态,所以,蜡烛会熄灭。尽管这个实验很小、很简单,但是,当我们仔细观察、研究这个现象,试图寻找隐藏在这个现象背后的答案时,我们其实已经走进了科学的世界,开始了科学探究。”

老师用幻灯片打出课程的题目。

师:“我们接着刚才的问题继续深入下去。如果我们现在不是点燃一支蜡烛,而是把一高一矮两支蜡烛同时点燃,立于桌面,用烧杯倒扣住,那么,会有什么现象发生呢?请大家大胆猜想。”

生甲:“同时熄灭。”

师:“为什么?”

生甲:“两根都是蜡烛,又都在同一烧杯内,当然同时熄灭。”

生乙:“矮的先熄灭,高的氧气多一点。”

生丙:“高的先熄灭。”

师:“为什么?”

生丙:“蜡烛燃烧产生二氧化碳,朝上跑,将高的先罩住,高的就先熄灭。”

师:“二氧化碳应该是密度较大的气体,要往下沉,怎么会朝上跑呢?”

生丙:“我改变自己的观点,矮的先熄灭。”

师:“我们大家举手表决吧,哪一支蜡烛先熄灭?”

赞成同时熄灭的占一半,赞成矮的先熄灭的近一半,两位同学赞成高的先熄灭。

师:“我根据什么来判断你们谁是正确的呢?”

生甲:“做一做就知道了。”

生乙:“实践。”

师:“对,实践,检验真理的唯一标准就是实践。下面,我们就来实践一下吧!”(www.chuimin.cn)

学生分组进行实验,得到结果,很惊讶:高的怎么先熄灭了?互相交流讨论。

师:“高的先熄灭。看来,真理有时候是站在少数人一边的。大家想一想,这是为什么?”

生丙:“(不服气)我刚才的答案是正确的,老师你误导我!”

师:“(笑)我是故意考考你,看你坚持真理的态度是否坚决。不过,为什么大部分同学都回答错了呢?”

老师展示幻灯片,运用气体密度的相关知识解释原因。

师:“大家再反思一下刚才的过程,对整个实验还有疑问吗?”

学生思考,没有回答。

师:“(提醒)假如条件改变了会怎么样?比如,烧杯变大了,或两支蜡烛的高矮程度相差再大一些,我们是否还会得到同样的答案呢?”

学生七嘴八舌地议论。

师:“这就是我们今天课后要继续探究的问题。”

师:“我们现在再回过头来,在刚才的探究活动中,我们经历了哪几个阶段?”

学生小组讨论,集体归纳。

归纳出如下几个阶段:

(1)提出问题:哪一支蜡烛先熄灭?

(2)通过猜想建立假设:高的先熄灭;矮的先熄灭;同时熄灭等。

(3)实践检验:分组实验。

(4)验证结果:高的先熄灭。

(5)解释原因:反思整个实验设计、过程与结果,假定条件变化了会怎样。

师:“(总结)我们就是循着这样的途径来探究未知的事物的。像刚才这样提出问题—通过猜想建立假设—验证—结果与分析—评价与交流的过程,就是我们今天所要学习的科学探究的基本过程。当然,科学探究的环节和过程远远要比这个复杂得多,但是它的基本框架就是这样的。”(2)

通过上述这个实际案例,我们可以提炼出科学探究如下几方面共同的核心要素:第一,提出问题;第二,准备资料和材料;第三,进行猜想,形成假设(假说);第四,设计实验,进行观察实验;第五,搜集、整理、分析证据,验证假说,形成结论;第六,应用和进一步拓展已获得的知识。由于学科不同,实际的科学探究活动自然就存在着若干差异。

由此我们看到,科学探究的第一个核心要素就是发现和提出问题。

科学探究为什么一定要从发现和提出问题开始,而不是从观察、实验、调查开始呢?最根本的原因在于,作为一个具有社会性的人,他所进行的各种活动都是有目的、自觉、能动的活动。这是人之所以为人而不同于动物的地方。因此,任何观察、实验、调查,都是一种有目的、有计划的科学研究活动。观察、实验、调查的目的从何而来?正是来自人们当时所要解决的问题。其次是因为,如果人们只是不断地进行观察、实验和调查,那么人们只是不断地在积累经验知识,即使发现了一些前所未有的新的经验事实,那也只不过是增加了一些新的经验知识而已,并不是科学理论知识。由观察、实验和调查获得的经验知识并不能直接过渡到理论知识,其中需要经过发现问题这个环节。这样,归根到底,一个人能不能发现和提出一个问题,就直接关系到他能不能开始科学探究活动。在科学史上,这样的事例非常多。例如:

英国的科学家哈雷,仅凭自己掌握的关于彗星的三次观察资料,就提出了“这是不是同一颗彗星?”和“它有什么运行规律?”等问题。经过研究,他推断出关于彗星的这三次观察记录实际上是对同一颗彗星的观察,这颗彗星后来被命名为“哈雷彗星”。他还计算出哈雷彗星的运行周期,预见到下一次出现的时间。但是,哈雷并不是最早观察到哈雷彗星的人。据史书记载,我国从春秋时代开始,一直到哈雷生活的时代,有记载的关于哈雷彗星的观察记录就有二三十次。但是,我国并没有人发现哈雷彗星的规律,更没有人做出预测。这是为什么?根本原因就在于,我国过去的许多学者仅停留在观察上,仅满足于记录观察结果,而没有从中发现和提出问题,更没有根据问题进行深层次的探究活动,所以,尽管有这么多的观察记录,却没有能够促成科学理论的发现。

由此可见,如果人们只是观察到一些事实或现象,却没有提出问题,那么,无论这样的事实或现象被人们观察到多少次、被多少人观察到过,它们都仅仅是一些事实或现象而已,并不能由此而形成一种科学理论的发现。只有当人们进一步从中提出了问题,并针对问题开始了科学探究,科学理论的发现才成为可能。所以,提出科学问题才是科学知识形成的真正起点。为了获得科学发现,为了进行科学探究,必须善于发现问题。

这也说明,问题会同样地降临到许多人的头上,但是,并不是所有人都能够发觉到问题的存在并且把它提出来。只有那些能够敏锐地发现并提出问题的人,才有可能走上科学探究、科学发现之路。所以,具有提问能力并且能正确提出问题,就是迈开了科学探究的第一步。

既然发现和提出问题是科学探究的起点,而且制约了科学探究的方向和深度,那么,贯彻新课程标准,实施科学探究式教学,引导学生进行科学探究式学习,首先就要训练教师和学生的发现和提出问题能力。这是探究式教学的根本性基础。