科學(xué)探究提出了相應(yīng)的探究環(huán)節(jié),即“提出問題”,“假設(shè)與猜想”,“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)”,“分析與論證”,“評估”,“交流與合作”,課程改革以來大力提倡教師的教學(xué)反思,而對同學(xué)的自我反思很少關(guān)注。但近年來的一些熱點(diǎn)試題在命題時也側(cè)重了對學(xué)生反思的考查。本文以近年來的試題為例做一淺述,以期拋磚引玉之效。
1 實(shí)驗(yàn)器材類反思
例1 (2007唐山)某電熱水器簡化電路如圖1所示。請你設(shè)計(jì)虛線框內(nèi)的指示燈電路,供選擇器材有;“220V10W”燈泡一只,“2.5V 0.75W”燈泡一只,“2V10mA”發(fā)光二極管一只,另有各種阻值電阻,導(dǎo)線若干,在指示燈正常工作情況下請你通過計(jì)算說明選擇器材的最佳方案及器材具體規(guī)格。
參考答案 應(yīng)選用“220V 10W”指示燈電路消耗的功率為P1=10W。若選用“2.5V0.75W”指示燈電路消耗的功率為P2=P燈U總∕U燈=0.75×220∕2.5=66W,串聯(lián)R=72.5Ω;若選用“2V10mA”發(fā)光二極管指示燈電路消耗的功率為P3=UI=2×0.01=2×10-2W,串聯(lián)R=2.18×104Ω.
評價 “從生活走向物理,從物理走向社會”。讓學(xué)生留心觀察、學(xué)會觀察課堂教學(xué)中和現(xiàn)實(shí)生活中的物理現(xiàn)象所涉及的器材。命題者設(shè)計(jì)本題,意在引起學(xué)生多方面、多角度遴選實(shí)驗(yàn)器材,為此,讓學(xué)生在日常生活中對常見的機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行反思,發(fā)展他們在實(shí)驗(yàn)器材選擇方面所表現(xiàn)的創(chuàng)造力,有時還要熟悉器材的性能和要求,在選擇器材時保證器材安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保,使其效果達(dá)到最佳。
2 問題提出類反思
例2 (2007物理競賽)小明要買一個電爐用來燒開水,他到商店去選購時看到有800W和1 200W兩種規(guī)格,他想:800W的功率小,比較省電,打算買800W的。如果從節(jié)能的角度考慮,你認(rèn)為他的這種想法合理嗎,為什么?
參考答案 使用電爐,消耗的是電能,是否省電,不能只看電功率的大小,假設(shè)不考慮熱量散失和其它能量損失,將同樣的一壺水從20℃加熱到100℃需要吸收的熱量是相同的,消耗的電能也相同,只是用800W加熱的時間比用1 200W的時間更長一些。但是,實(shí)際上用電爐給水壺加熱的同時,也在散熱,由于使用800W的電爐加熱時間更長,散失的熱量也就更多,所以要加熱到100℃,所需要的電能也會更多,故他的想法是不合理的。故在用戶電度表允許承受的范圍內(nèi),購買電功率大一些的電爐更為合算。
評價 “提出一個問題,比解決一個問題更偉大”。試題引導(dǎo)學(xué)生在生活中養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,仔細(xì)觀察問題,勤于發(fā)現(xiàn)問題,科學(xué)提出問題,只有科學(xué)合理提出問題,才能研究問題,解決問題,從而形成正確的判斷。因此,在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)注重對學(xué)生提出問題的引導(dǎo)。
3 方案改進(jìn)類反思
例3 (05大連)為了測定木塊所受到的滑動摩擦力,兩個實(shí)驗(yàn)小組分別設(shè)計(jì)了甲、乙兩種實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。實(shí)驗(yàn)中不計(jì)彈簧測力計(jì)的重力。
甲方案:在水平實(shí)驗(yàn)桌面上將木板用線拉住,通過彈簧測力計(jì)沿木板方向水平拉木塊,使木塊在木板上面滑動。
乙方案:將木板放在水平實(shí)驗(yàn)桌面上,用線通過彈簧測力計(jì)水平地拉住木塊,沿木板方向水平拉木板,使木板在木塊下面滑動。
(1)從實(shí)驗(yàn)操作方面考慮,應(yīng)選擇________方案。簡述你選擇的理由?
(2)從實(shí)驗(yàn)誤差方面考慮,應(yīng)選擇_________方案。簡述你選擇的理由?
參考答案 (1)選擇乙方案。理由:甲方案中木塊運(yùn)動要勻速運(yùn)動,實(shí)際很難控制。乙方案中,木塊滑動時,可以是變速的,實(shí)驗(yàn)操作容易。
(2)選擇乙方案。理由:甲方案中由于彈簧測力計(jì)是運(yùn)動的,不易讀出準(zhǔn)確示數(shù)。乙方案中,彈簧測力是靜止的,容易讀出準(zhǔn)確讀數(shù)。
評價 歷史上,從牛頓的理想推理法,到法拉第的逆向探究法;從愛迪生的發(fā)散設(shè)計(jì),到愛因斯坦的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。借鑒這些方法,使用體會這些方法,有助培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散、創(chuàng)新能力。課堂教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生行成多角度、多層次分析實(shí)驗(yàn)、反思方案的習(xí)慣。根據(jù)已有的條件和要求,比較方案的優(yōu)劣,按這些方法,構(gòu)思操作步驟。
4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)類反思
例4 (2006年浦東新區(qū))甲、乙兩同學(xué)分別做“測定小燈泡的功率”實(shí)驗(yàn),除了小燈外他們所使用的器材規(guī)格均相同,小燈的額定電壓可能是“2.2V”、“2.5V”或“3.8V”,小燈功率相差不大。甲同學(xué)正確連接好電路,閉合電鍵時記錄了第1組數(shù)據(jù),當(dāng)小燈正常發(fā)光時記錄了第2組數(shù)據(jù),把滑片移到端點(diǎn)時小燈閃亮一下,后熄滅,并記錄了第3組數(shù)據(jù),如下表所示。則他們所用電源的電壓為_______V,甲同學(xué)所用小燈的額定功率為______ W。當(dāng)乙同學(xué)所選用的小燈正常發(fā)光時,電壓表的示數(shù)如圖3所示,而滑片恰好在滑動變阻器的中點(diǎn)上,此時滑動變阻器連入電路的電阻值為_______Ω,乙同學(xué)所選用小燈正常發(fā)光時的電流為______A。
參考答案 4.5;0.65;10;0.23。
評價 本題解題的關(guān)鍵在于燈泡額定電壓的確定。它的標(biāo)定額定電壓值是2.2V,而實(shí)際測量值為2.3V,當(dāng)理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)差別時,應(yīng)當(dāng)尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?!罢n程標(biāo)準(zhǔn)”提出:“要倡導(dǎo)科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐。”這就要求學(xué)生敢于向教師提出挑戰(zhàn),發(fā)表不同見解;敢于向書本挑戰(zhàn)、提出不同的看法;敢于質(zhì)疑問難,大膽發(fā)散想象。問題的解決首先要求有問題意識,大膽懷疑,善于批判,善于分析,善于改進(jìn),變被動接受為主動獲取,在解決問題的過程中不斷探求、不斷創(chuàng)新。
5 實(shí)驗(yàn)誤差類反思
例5 (07呼和浩特)電流表的阻值雖然很小,但并不為零;電壓表的阻值雖然很大,但不是無窮大。我們用電流表和電壓表測電阻時,有2種連接方式如圖4所示。
(1)用這2種連接方式測量電阻時_______(選填“存在”或“不存在”)誤差。
(2)用圖4甲的連接方式測量電阻,計(jì)算得到的電阻值_______(選填“準(zhǔn)確”,“偏大”或“偏小”)。
(3)簡述用圖4甲的連接方式測電阻產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因。
參考答案 存在;偏小;圖4甲所測電壓是準(zhǔn)確的,測得的電流偏大,故所測得的電阻偏小。
評價 甲方案電壓表讀數(shù)準(zhǔn)確,電流表數(shù)據(jù)偏大,算出的電阻偏?。灰曳桨鸽娏鞅碜x數(shù)準(zhǔn)確,電壓表讀數(shù)偏大,算出的電阻偏大。本題體現(xiàn)了實(shí)事求是、科學(xué)探索的態(tài)度,旨在引導(dǎo)學(xué)生反思在探究開放性實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)所帶來誤差時的分析問題的方法,從而權(quán)衡實(shí)驗(yàn)誤差,揚(yáng)長避短、精益求精。
“學(xué)而不思則罔”。教會學(xué)生反思,就是讓他們不斷總結(jié),交流、借鑒成功之舉、敗筆之處、學(xué)習(xí)過程和師生見解。反思貴在及時,貴在堅(jiān)持,以學(xué)促思,以思促學(xué),長期積累,必有“集腋成裘,聚沙成塔”的收獲。