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科学问题及可探究的科学问题的形成——秦晓文

(2017-03-12 10:51:01)
分类: 读书笔记
下面内容摘自秦晓文的《科学探究中提出问题的教学策略》。发表在《中学物理教与学》的2016年第7期。

首先,教师要让学生理解科学问题的特征,然后指导学生对问题进行分类整理,筛选出科学问题并简明表述出来。来源于日常生活中的问题不一定是科学问题。像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题。比如,“哪种品牌的运动鞋更好?” “为减少污染和交通拥堵,应该限制小汽车的使用吗?”“应该鼓励市民乘坐公共交通工具出行吗?”等都不属于科学问题。科学问题是针对客观世界中的物体、生物体和事件提出的,是能够通过收集数据而回答的问题。例如,“哪些因素影响水结冰的速度?”就是一个科学问题,因为可以通过实验收集数据予以解答。

其次,教师需引导学生从选出的科学问题中再筛选出能够进行探究的科学问题,从而把学生导向科学探究,使学生体验到探究的乐趣。因为并不是每一个科学问题都可以进行探究,若问题太泛化或太模糊,探究就难以获取有效的数据,比如 “凸透镜成像有什么规律?”。一般而言,科学问题中所涉及的两个或多个变量如果都是可检验的,即它们都是可以观察到或测量出的,该问题就是可以探究的科学问题。例如在 “给烧杯中的水持续加热,水温会怎样变化呢?”这个问题中,加热时间是自变量,水的温度是因变量,我们通过改变自变量就可以检验因变量怎样变化。又如, “改变导体两端的电压,导体的电阻会改变吗?”“物体所受浮力的大小与物体的密度有关吗?”都是可以探究的科学问题。

最后,教师要指导学生学会准确表达可探究的科学问题。一个可探究的科学问题可以有不同的陈述方式,常见的陈述方式有下列三种。方式一:某个变量影响另一个变量吗?例如,导体的长度影响导体的电阻大小吗?方式二:如果改变某个变量,另一个变量会怎样变化?例如,如果增大入射角,折射角也会增大吗?方式三:一个变量跟另一个变量有关吗?例如,力跟物体的运动有关吗?科学探究的过程是围绕可探究的问题展开的,正是科学问题的可探究性,才能使探究过程具有明确的方向和生成具体的数据。

指导学生将疑问转化为可探究的科学问题

学生往往有大量疑问想要探究,但在如何把疑问转化为可探究的科学问题方面普遍存在障碍。学生的疑问常以 “为什么”的形式表达。其实,解决 “为什么”的问题往往需要一系列“是什么”问题的解决为前提;因为 “是什么”的问题,可为后续的研究提供清晰的思路,并且会伴随着一个确定的答案:是或者不是。显然,学生对此缺乏理解。因此,教师需要多次示范性地把 “为什么”的问题分解为多个 “是什么”的问题,继而再将疑问转化为多个可以探究的科学问题。这样处理会有效降低提出问题能力的培养难度,实践表明,大部分学生都可以理解并熟练运用这种方式将自己的疑问转化成可以探究的科学问题。例如, “为什么衣服晾在通风向阳处干得快?”这一疑问可以通过以下三个步骤转化为多个可以探究的科学问题。

第一步:甄别疑问中的日常用语,尽可能用物理名词或科技术语表达。例如,“干得快”转化为 “水蒸发得快”; “通风”转化为 “周围空气流动的快慢”;“向阳”转化为 “水的温度”。这个过程也是甄别科学问题和其他领域问题的过程。

第二步:尝试将影响蒸发快慢的因素分开,就单一因素提出 “是什么”的问题。例如, “空气流动的快慢是影响水蒸发快慢的因素吗?”“水的温度是影响水蒸发快慢的因素吗?”

第三步:在 “是什么”的问题基础上,可以进一步就具体的关系提出问题。例如, “温度越高,衣服里的水蒸发越快吗?” “衣服周围空气流动越快,衣服里的水蒸发越快吗?”

 

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