一个科学教师对实验教学深层次的探究

邵卫红

科学课教师要和学生一起“自主、合作、探究”，就需要自己有较高的科学素养。科学教师要担任学生实验探究的组织者和引路人，必须自己亲历实验探究的全过程，并对实验的原理做更深层次的研究。本文通过对沉浮子原理的探究实验做深层次研究，以提高科学教师的实验探究能力，更好地把握、引领学生实验探究。

一、提出问题

教学中的探究与真正的科学探究是有区别的。毕竟教学的探究是让学生“学习”，而不是真正的摸索，教学计划、教材、教师的课前准备、学校的设施都已经决定了一节课的内容、目标和基本方法，以及大致结果。有的教师在新课前让学生讨论“关于×××，你想研究哪些问题”，对于学生在仓促无准备情况下缺乏深入思考，随心所欲提出的问题，最后只能说“因为时间有限，今天我们就来研究×××……”从而纳入自己预设的教学中（长此以往，学生也会明白老师在耍我们），既费了不少时间，又不能对所要研究的问题有所帮助。我认为引导学生提出问题，应当做到切口小，针对教学目标，富有思考与辨析内容。

在此，我把自己提出的问题限制在教材中要学生知道“是什么”的问题，探究它的“为什么”和“真是这样吗”。

1.关于沉浮子的原理。《教师教学用书》的解释是“笔帽内的空气被压缩，笔帽内进了更多的水，笔帽重量增大了，才使‘潜艇’下沉”。但笔帽的下部是敞开的，水从下部进去，真会增加笔帽的重量？

2.关于碘液与淀粉混合后的变化。为什么会变成蓝紫色？是碘液变色了还是淀粉变色了？或两者同时变成蓝紫色？

3.关于大小不同的两个气球相通后的变化。为什么大的更大，小的更小？

此外还有不少问题，如：

在淀粉糊里加进唾液，摇晃几下后，再滴入碘酒，就不会变色了？

有人说，氧气是易燃物，又有人说，氧气是助燃物，还有人说氧气支持燃烧、参加燃烧，等等。这些说法的区别在哪里？准确的说法应该是怎样？

……

以上问题都是在教学中引发的，“因为时间和其他条件有限”（套用一些老师对学生说的话），我只能探究第一个问题。

二、分析与假设

对问题做出分析，提出假设，是建立在已有经验和概念系统之上的，是对问题研究中方向和本质的预设。

※沉浮子为什么能在水中沉浮？

有人把沉浮子与潜水艇的原理归为同一类，其实是不对的。沉浮子有两类，分为敞口式和封闭式。

敞口式沉浮子

开口朝下，水能从下部自由进出。教材上的笔帽沉浮子就属于这一类。水的重力没有作用在沉浮子上，因此水的进出不会改变沉浮子的重量。随外部压强变化，沉浮子内空气的体积发生变化，即排开水的体积发生变化，从而使受到的浮力大小发生变化。还有一种敞口式沉浮子有所不同，有底，在体壁侧面打洞，水的重力作用在沉浮子上。水随着压强变化而进出沉浮子，影响沉浮子升降的因素既有内部空气体积变化形成的浮力变化，又有水的增减形成的重量变化。

封闭式沉浮子

用盖有软盖的瓶子或软塑料盒做成，全封闭，与外部没有物质交流。内部水的重力作用在沉浮子上，但水的多少不发生变化，所以重量也不发生变化。沉浮子的软性部分随外部压强变化发生变形，即排开水的体积发生变化，从而使受到的浮力大小发生变化。

潜水艇

艇体是钢性的，在水中体积不变，因此受到浮力大小也不变。通过密封式管道与外界进行水体流通，水的重力作用在艇体上。随着艇内水的增减，艇体的重量发生变化。

通过以上分析，我得出结论（不是假设）：沉浮子的沉浮主要是由于它排开水的体积发生变化，从而造成所受浮力大小发生变化而形成的；潜水艇的沉浮是艇内水的增减造成艇体重量发生变化而形成的。

三、搜集证据

科学探究的关键之处是拿出确凿的证据。如何取得证据，不同的问题有不同的途径。

对于沉浮子的问题，我目前难以用实验方法证明，主要是没有测量有关体积、重量细微变化的仪器。但我认为，前面的逻辑推理分析是建立在已有证据和概念基础之上的，已经说明了其中的原理，这也是某种情况下的探究途径。当然，这样的结果是阶段性的，有待实验的证实。

四、交流与评价

探究的途径不是单一的。关于沉浮子的力的分析，我是运用已有经验和概念系统进行的逻辑推理，尚未取得证据。关于碘遇淀粉变色的问题，我是查找资料，是别人在证据基础上所做的结论，那么，别人研究的科学性、真实性、先进性如何，就决定了我的结论如何。因此，我们设计学生研究的问题时，一定要考虑它的可操作性，即现有条件与学生基础。

只有教师亲历探究过程，在探究中体验、感悟探究的核心思想，并对实验教学进行深层次探究，才能更好地在课堂教学中引领学生尝试探究，逐步培养他们的探究意识与探究欲望，未来科学家将在他们中诞生。