“物体的热胀冷缩”探究活动长沙市桐梓坡小学陈雷
一、小组讨论,初步探究
课前,在学生的实验桌上,教师未准备任何器材,只是把部分器材放在了实验室的准备桌上。学生在获得液体、固体有热胀冷缩的性质后,教师要求学生对空气是不是也有热胀冷缩的性质进行预测。然后,教师将学生的预测结果进行统计,并指出:要证明你们的猜想是否正确,还需要经过实验来验证。我们都知道科学家研究一个问题,是由自己选择实验器材,今天,我们也要像科学家那样自己来准备实验材料,自己设计实验。
问题一出,同学们马上议论开了。有的用手在比划,有的拿出了纸和笔,有的借助书的帮助。此时的我,也加入到了学生讨论的行列,只听到这个说“空气看不见,怎样才能发现空气的体积有变化呢?”;那个说“怎样让空气受热、受冷呢?”;这边说“把空气装到塑料袋里”;那边说“把空气装到气球里”。学生热烈的讨论,新奇的想法,是因为教师给了学生充足的时间思考、讨论,因而学生才能把问题想得深、想得广、想得全。
二、组际交流,再次探究
经过组内充分的讨论,应该说每一个学生对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,我要求学生把本组认为最好的方案说出来,让其他同学听听,看有没有不同意见,此外每组同学还要为自己的设计做好答辩的准备。
有学生迫不及待地站起来:“我们是这样设计的,准备一个铁球和一个铁环,球内有空气,并且这个球正好通过铁环,用酒精灯加热这个球,过一会儿,看球还能不能通过这个铁环,如果不能通过,就证明了球内的空气受热体积膨胀,然后把它放进冷水里,再看它能不能通过这个铁环,能通过就证明球内的空气受冷体积收缩。”看来,上节课固体热胀冷缩的实验给他们留下了深刻的印象。
“有没有不同的看法?”“我们认为他们的实验不够完善,因为在加热铁球时,铁球内的空气和铁同时受热,这样就不能肯定是空气受热膨胀。”其他同学听了纷纷点头,看来,学生的能力确实不能低估,关键在于你怎么去挖掘。
又有同学站起来:我们准备的材料很简单,需要一个小塑料袋,里面装有空气,再把塑料袋绑紧,把它放进热水中看它会不会鼓起来,再把它放进冷水里,看它会不会瘪,如果瘪了,就证明空气有热胀冷缩的性质。“请问你们在袋子里装多少空气?”“装小部分。”看来,学生对这个方案已经认可。
“我们准备用气球装空气。”很显然,这一组受了刚才发言同学的启示。“我们准备用一个杯子……”“上来画个图好吗?”学生一边画一边讲解,“上面蒙一张塑料纸,然后加热杯子,看塑料纸会不会鼓起来,再让杯子受冷,看塑料纸会不会瘪下去。”同学们的发言一个比一个精彩,想法越来越丰富。
“我们准备用一根管子”,“用这样的管子可以吗?”我举起了试管,学生点点头,“在管子上面轻轻地塞一个塞子,加热管子,如果塞子往上动,就证明空气受热体积膨胀,受冷时如果塞子往回缩,就证明空气受冷体积收缩。”这个实验我有一些怀疑,但学生既然都认为他们设计的合理,那就干脆等实验时让事实去说话。“我们的实验最简单,我们也是要用一根管子,用手按在管子口,加热,如果感觉到有向上冲的力,就证明受热体积膨胀,再把管子放进冷水中,如果手感到有股向下的力,就证明空气受冷体积收缩。”
同学们的设计开阔了我的视野,看来,我们平时惯用的“看看桌上的材料,你能想办法来证明吗?”这样的方法在一定程度上的确束缚了学生的思维,扼杀了学生创新思维的火花。组与组的交流,更大地激活了学生的思维,他们在无拘无束的探索空间里使自己的思维得到极大的发散。
三、实验验证,深入探究
学生经过自己的思考,设计出各种各样的实验,更进一步加深了对空气是否有热胀冷缩性质的认识。在设计的同时,学生思维的深度、广度得到了延展。但实验设计是否合理,还需要通过实验来验证、完善。
“陈老师,我感觉到了!我的手确实感觉到有力在向上推。”这是实验设计最简单的那组,“受冷呢?”“受冷时感觉到有股力向下拉。”“塑料袋胀起来了!又缩回去了……”“鼓起来了!瘪下去了……”“我的气球怎么鼓不起来呢?”“我的塞子也没有动静!”看到别人的实验都成功了,实验“失败”的同学未免有些心急,“别着急,看看其他同学的实验,再想想自己的,你们一定能找出原因。”教师鼓励的话语激起了学生继续探索的信心。
于是,他们到别的组去“取经”,“可能是气体膨胀产生的力不够大,不能使气球胀起来。”“我们这组的可能是塞子松了,气从四周溜走了。”学生通过自行探究找到了失败的原因,脸上露出了成功的喜悦。其实,学生经历失败再吸取经验教训重新实验,再次尝试所获得成功的实践经历将会刻骨铭心。同时,还能体验到科学探索迂回曲折,知识来之不易,还感受到自己的努力是有效的,这样更有助于学生全面理解科学。
四、课后静思
以往的课堂内容,教师在组织学生研究一个问题时,往往是让学生根据老师为他们准备好的实验材料来自行设计实验,老师为学生准备的往往是精心设计、能排除许多负面影响、直指实验结果的材料。很显然,这样安排虽然容易得出结论,但在研究中对学生自行探索能力的培养是有限的。学生在老师的安排下,做老师要求做的实验,我们的学生并没有像“小科学家”一样在真刀真枪地搞科学!我以为这样做,会使学生的思维集中于正确的事物,使学习过程以一个正确的顺序展开,教师为学生扫除困难直接解决问题,对于学生日后去面对各种实际问题并没有太多启示。相反如让学生受到挫折,获得一些失败的经历,对学生形成严谨的科学态度是有益的。
总之,通过引导学生自主准备材料,“解放了孩子的脑、思想、手、脚和时间”(刘墨耕语),拓展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、探索者”的需要,学生真正成为了探索活动的主体。