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科学探究包含的要素可以有:提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等,当然,一个探究过程包含的要素可多可少,顺序也不固定.如对“自然界中的水”的探究过程如下.
一、提出问题
用多媒体演示仪播放我国出现的一些干旱和洪涝灾害,城市缺水等电视新闻片段,学生讨论并提出如下问题:(1)水对生命活动及人类的生产和生活有什么作用?(2)地球上水的分布情况怎样?为什么有的地方干旱缺水,有的地方却洪涝成灾?(3)自然界中的水是否一样?(4)为什么城市要使用自来水?(5)水体的污染来自哪些方面?如何保护宝贵的水资源?
二、收集证据
途径一:回忆自己以前看过的有关水的报道.
途径二:网上搜索.
途径三:查阅报纸杂志等.
途径四:社会调查:调查自来水厂生产过程,化工生产中用水、污水的净化及排放情况,农业生产中农药和化肥的施用情况,城市河流的污染来源等.
途径五:实验探究
(一)猜想与假设
学生根据已有知识和平时积累的经验,认为自然界中的水是①一样 ②不一样 ③水相同,但水中还含有的其他相同的物质 ④水相同,但水中含有的其他不同的物质
(二)进行实验
1.分别采集江水、河水、井水、蒸馏水,观察发现江水浑浊,河水、井水、蒸馏水都澄清.
2.取江水两份,其中一份加入少量明矾,都静置,发现加明矾的很快变清,另一份长时间后变清,再进行过滤,滤液无色澄清,滤纸上有泥沙.
3.取部分滤液、河水、井水、蒸馏水分别加热煮沸,再静置冷却,发现井水有白色沉淀物.
4.取少量滤液、河水、井水、蒸馏水放在玻片上,分别加热蒸干,都产生水蒸气,水蒸气遇冷的烧杯底又凝聚成水,除蒸馏水外,其他在玻片上都留下痕迹.
5.在蒸馏水中加氯化钙、碳酸钙粉未、胆矾,搅拌后静置,观察现象.
6.在氯化钙溶液、井水和蒸馏水中分别加一些肥皂水,搅拌,发现井水和氯化钙溶液中泡沫很少,并形成白色垢状物.
7.将滤液、河水、井水、蒸馏水分别加入水的电解器中通电并观察现象,发现都有气体生成,电源正极放出的气体少,负极放出的气体多.
8.将负极气体点燃并在火焰上方罩一干冷的烧杯,正极气体用带火星的木条检验.
(三)解释和结论
由实验1、2发现江水中有不溶性杂质(泥沙),静置后会沉淀,且加入明矾时能加快沉淀的速度,用过滤的方法可除去不溶性泥砂;由实验3、4发现滤液、河水、井水中有不同的杂质而蒸馏水中没有,固蒸馏水应属纯净物,自然界中的水一般不是纯净物;由实验5、6可知,水中可溶解多种物质,而溶有其他物质后,其性质会有所改变;由实验7、8可知,水在电解时都产生了氢气和氧气,因此水是由氢氧两元素组成.综上所述,自然界中的水一样,但水中一般会含有不同其他物质.
三、获得结论
学生将搜集到的资料按下列分类进行汇总,交流讨论获取共识.(1)水是宝贵的自然资源.(2)水的存在.(3)水的污染.(4)防止水污染的措施和方法.(5)水的性质.(6)水的组成.
反思与评价:(1)如何用实验的方法测定物质的组成?(2)海水能否饮用?为什么?(3)如何保护宝贵的水资源?
评析:水的探究活动通过播放有关水的电视录相,激发学生的认知冲突,引导学生发现为什么许多地方缺水,水污染,自然界中的水是否相同等问题,从而为探究活动作准备,也培养了学生善于发现问题,寻找科研课题的能力.
水是我们熟悉的物质,但当我们研究它时,却发现许多新的问题,这些问题一般都来自于社会和自然,解决这些问题获得的知识最后又服务于社会和自然,从而激发了学生的求知欲,培养了学生的学习兴趣.
学生虽然对水比较熟悉,但其知识点比较多,且比较零散,因此,难形成全面的认识,实验的设计应将学生想到的和书本上的进行整合而得到,其他资料的搜集和整理也不可能由一个人来完成,因此该探究过程要分组进行,全体学生共同协作完成,培养学生的集体协作精神和分析整理能力.
环境保护是社会热点问题,学生通过调查研究,逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念,关注与化学有关的社会问题,初步形成主动参与社会决策的意识.
实验探究的设计思路是:通过自然界中的水因含有其他物质而具有一些不同的性质,我们用实验的方法分离出其中不溶和可溶的物质,再在蒸馏水中加入其他物质,使其具有不同的性质,最后通过化学方法证明他们具有相同的组成,由此得出水的组成相同,水中能溶解多种物质,自然界中的水一般都溶有许多物质而不纯等结论,从而培养学生的实验探究能力.
通过实验初步掌握过滤操作技能,了解运用化学反应前后,元素种类不变的原理,分析物质的组成的方法,促进对物质世界的认识,逐步树立崇尚科学,反对迷信的观念.通过社会调查,查阅资料,探究实验等途径获取证据,尽可能全面地、准确地搜集证据,为解决问题做准备,同时培养学生的观察能力、社会活动能力、实验能力.探究活动中教师可作为其中的一员,对探究进行适当的补充和引导,但不能以教师为中心,而应以学生为主体.科学探究既作为学习的方式,又作为学习的内容和目标,教师将其落实到其他各主题的学习中,并以其作为突破口,改变原教学理念,全面提高学生的科学素质.
[江苏省泰兴市洋思中学 (225400)]
一、提出问题
用多媒体演示仪播放我国出现的一些干旱和洪涝灾害,城市缺水等电视新闻片段,学生讨论并提出如下问题:(1)水对生命活动及人类的生产和生活有什么作用?(2)地球上水的分布情况怎样?为什么有的地方干旱缺水,有的地方却洪涝成灾?(3)自然界中的水是否一样?(4)为什么城市要使用自来水?(5)水体的污染来自哪些方面?如何保护宝贵的水资源?
二、收集证据
途径一:回忆自己以前看过的有关水的报道.
途径二:网上搜索.
途径三:查阅报纸杂志等.
途径四:社会调查:调查自来水厂生产过程,化工生产中用水、污水的净化及排放情况,农业生产中农药和化肥的施用情况,城市河流的污染来源等.
途径五:实验探究
(一)猜想与假设
学生根据已有知识和平时积累的经验,认为自然界中的水是①一样 ②不一样 ③水相同,但水中还含有的其他相同的物质 ④水相同,但水中含有的其他不同的物质
(二)进行实验
1.分别采集江水、河水、井水、蒸馏水,观察发现江水浑浊,河水、井水、蒸馏水都澄清.
2.取江水两份,其中一份加入少量明矾,都静置,发现加明矾的很快变清,另一份长时间后变清,再进行过滤,滤液无色澄清,滤纸上有泥沙.
3.取部分滤液、河水、井水、蒸馏水分别加热煮沸,再静置冷却,发现井水有白色沉淀物.
4.取少量滤液、河水、井水、蒸馏水放在玻片上,分别加热蒸干,都产生水蒸气,水蒸气遇冷的烧杯底又凝聚成水,除蒸馏水外,其他在玻片上都留下痕迹.
5.在蒸馏水中加氯化钙、碳酸钙粉未、胆矾,搅拌后静置,观察现象.
6.在氯化钙溶液、井水和蒸馏水中分别加一些肥皂水,搅拌,发现井水和氯化钙溶液中泡沫很少,并形成白色垢状物.
7.将滤液、河水、井水、蒸馏水分别加入水的电解器中通电并观察现象,发现都有气体生成,电源正极放出的气体少,负极放出的气体多.
8.将负极气体点燃并在火焰上方罩一干冷的烧杯,正极气体用带火星的木条检验.
(三)解释和结论
由实验1、2发现江水中有不溶性杂质(泥沙),静置后会沉淀,且加入明矾时能加快沉淀的速度,用过滤的方法可除去不溶性泥砂;由实验3、4发现滤液、河水、井水中有不同的杂质而蒸馏水中没有,固蒸馏水应属纯净物,自然界中的水一般不是纯净物;由实验5、6可知,水中可溶解多种物质,而溶有其他物质后,其性质会有所改变;由实验7、8可知,水在电解时都产生了氢气和氧气,因此水是由氢氧两元素组成.综上所述,自然界中的水一样,但水中一般会含有不同其他物质.
三、获得结论
学生将搜集到的资料按下列分类进行汇总,交流讨论获取共识.(1)水是宝贵的自然资源.(2)水的存在.(3)水的污染.(4)防止水污染的措施和方法.(5)水的性质.(6)水的组成.
反思与评价:(1)如何用实验的方法测定物质的组成?(2)海水能否饮用?为什么?(3)如何保护宝贵的水资源?
评析:水的探究活动通过播放有关水的电视录相,激发学生的认知冲突,引导学生发现为什么许多地方缺水,水污染,自然界中的水是否相同等问题,从而为探究活动作准备,也培养了学生善于发现问题,寻找科研课题的能力.
水是我们熟悉的物质,但当我们研究它时,却发现许多新的问题,这些问题一般都来自于社会和自然,解决这些问题获得的知识最后又服务于社会和自然,从而激发了学生的求知欲,培养了学生的学习兴趣.
学生虽然对水比较熟悉,但其知识点比较多,且比较零散,因此,难形成全面的认识,实验的设计应将学生想到的和书本上的进行整合而得到,其他资料的搜集和整理也不可能由一个人来完成,因此该探究过程要分组进行,全体学生共同协作完成,培养学生的集体协作精神和分析整理能力.
环境保护是社会热点问题,学生通过调查研究,逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念,关注与化学有关的社会问题,初步形成主动参与社会决策的意识.
实验探究的设计思路是:通过自然界中的水因含有其他物质而具有一些不同的性质,我们用实验的方法分离出其中不溶和可溶的物质,再在蒸馏水中加入其他物质,使其具有不同的性质,最后通过化学方法证明他们具有相同的组成,由此得出水的组成相同,水中能溶解多种物质,自然界中的水一般都溶有许多物质而不纯等结论,从而培养学生的实验探究能力.
通过实验初步掌握过滤操作技能,了解运用化学反应前后,元素种类不变的原理,分析物质的组成的方法,促进对物质世界的认识,逐步树立崇尚科学,反对迷信的观念.通过社会调查,查阅资料,探究实验等途径获取证据,尽可能全面地、准确地搜集证据,为解决问题做准备,同时培养学生的观察能力、社会活动能力、实验能力.探究活动中教师可作为其中的一员,对探究进行适当的补充和引导,但不能以教师为中心,而应以学生为主体.科学探究既作为学习的方式,又作为学习的内容和目标,教师将其落实到其他各主题的学习中,并以其作为突破口,改变原教学理念,全面提高学生的科学素质.
[江苏省泰兴市洋思中学 (225400)]