探究活动的设计与实践

广西贵港市平南县大安高中 覃振宁

一、探究式学习的教学环境

《自制太阳能热水器》是一个课外的趣味性探究课程，是热传导、能量间转化等知识的扩展。高中学生对能源有一定的了解，对于太阳能也有一定的的认识。太阳能热水器更是生活中的常见设备，因而也不会感到陌生。自制太阳能热水器的前提，必须要探究太阳能热水器原理和材料的选择，这过程中就包含着物理学中的重要的物理科学方法，具有一定的探究价值，能较好的锻炼学生的探究能力和培养学生科学素养。所选内容贴近生活，又不乏趣味，能很好的让学生体会物理存在与生活，生活存在物理，通过探究、设计，在运用知识的同时，获得较强的成功感。

二、探究活动方案的设计

自制太阳能热水器

（一）活动简介

太阳能正在渐渐地走进我们的生活，太阳能热水器对于很多家庭来说并不陌生，但太阳能热水器有各种各样的，效果也不一样。本次探究就是通过对常见的材料吸收太阳能的能力进行猜想，并设计实验探究，然后利用最合适的材料自制一个简易的太阳能热水器，在培养探究能力、动手能力的同时，获得更多对太阳能热水器和太阳能的了解，加深对能量间转化的认识。

（二）活动目标

通过引导学生自主设计、相互交流、分析问题、动手操作，培养学生思考问题、观察生活现象，勤于思考的习惯、动手实践、交流合作的能力。

（三）注意事项

一是在使用高功率台灯时，必须有老师指导，规范使用，以免烫伤。

二是不能用灯直射眼睛，不用时要及时关灯。

（四）活动准备

一是材料准备：铁管、铝管、铜管、塑料管、玻璃管、水、尺、铅笔、纸、硬纸。

二是仪器准备：温度计八根、大功率台灯四盏 秒表四个 投影仪 剪刀。

三是组织准备：4人一组，共分4组。

一人作为组长，主要负责交流与分享；一人主要负责实验操作；一人负责记录活动情况，填《活动单》，并且控制时间。

（五）活动过程

一是创设情景：简述有关上海世博会的主题和所倡导的低碳生活，由节能减排联系到能源。

二是提出问题：通过展示三个简易太阳能热水器的图片，从中能发现什么问题呢？

三是猜想：学生根据对太阳能热水器的了解和生活经验，猜想最佳的材料。

四是设计实验：学生通过讨论，针对猜想设计实验方案，并填写活动单。

五是做实验，记录数据，分析结论。六是报告实验过程和结果。

七是讨论并报告：哪种更适合做太阳能热水器?理由是什么？

（六）活动拓展

活动结束后，要求学生利用他们探究和讨论的结论，自制一个简单的太阳能热水器，然后到真实的情景中接受太阳光的直接照射，对比其效果。要求学生事先把他们设计的模型画在活动工作单上。

三、探究活动的实践

（一）准备阶段

材料准备：铁管（若干）、铝管（若干）、铜管（若干）、塑料管（若干）、玻璃管（若干）、水、4把尺、4支铅笔、四张纸、4份硬纸。

仪器准备：温度计八根、大功率台灯四盏 秒表四个 投影仪一台 4把剪刀

组织准备：本次探究活动人数为8人，将其分为4小组，每组2人，小组成员自行分工。

（二）实践阶段

本人的设想是，学生根据自己设计的实验，向老师要实验材料，这样能更好的挖掘学生思考的主动性。

在设计试验环节，学生大体能知道操作步骤，但当老师问到应注意哪些问题时，却少有学生能回答出来。对于控制哪些变量，学生的意识还是比较弱的。在实验环节，每组学生的做法都不一样，而且和笔者课前的预想有较大出入。

在学生报告实验结果，简述实验过程中，报告组要回答老师、其他小组提出的问题，通过报告实验成果，简述实验过程，让其他小组的成员了解不相同之处，通过提问和质疑，互相学习，互相借鉴，吸纳亮点。让报告小组展示自己的成果，增加成就感，锻炼交流能力和应变能力。但学生质疑的意识还不够强，很多自己感到怀疑的问题没能很好的提出来或觉得不好意思提出来。课前，笔者认为只有少数同学能考虑到材料的散热性能，而且做吸热和散热的实验会有两种不同的方案，因此学生在选择材料制作太阳能热水器时会有不同的理由。学生的表现基本印证了笔者的预想。

四、探究实践的反思

整个活动过程主要是以学生探究为主，教师指导为辅，真正体现学生是主体，教师是探究活动的组织者、引导者、合作者。刚开始，大多数学生对实验的设计思路清晰，主动探究，求知欲较强。特别是在报告交流环节，学生的思维活跃，勇于发表见解。最难得的是，学生在设计模型环节表现出来的创新思维，每一组都能大胆想象，不禁锢在已有的认识上。学生切实通过自主探究，动手实验，既学了知识，也能提高合作交流能力和动手能力、探究能力，对物理存在于生活有进一步的认识，科学素养也得到进一步培养。

虽然学生能顺利的完成探究学习，但学生的表现与笔者课前的预期效果存在一定差距，探究过程还是遇到了以下问题。

第一，有一组学生开始就遇到困难，不知从何处下手，探究过程处于被动，动手能力稍差。从整个探究活动可以看出，同学们的探究能力和动手能力还是有一定差距的。

第二，实验过程遇到一些学生难以理解的问题：比如，停止加热，但温度计的读数仍然上升，学生不知原因；温度计伸进不同水面高度，读数也会不同，对学生造成困扰；每一次实验时，台灯正对材料的不同部位，结果也不同。

第三，对数据的处理存在困难。对各小组在探究过程中出现的问题，分析其原因：一是对学生的整体情况了解不够，学生水平的不一，遇到问题时处理手段区别大；二是高估了学生的探究能力，加上交代不详细，增加了学生设计实验方案的难度；三是控制变量不统一，导致最终的结果不具有可比性。。

最后，笔者认为，在上一节探究课前，教师要充分地做好准备，包括知识、可能出现的问题以及应对的方法等。探究式学习是一种受学生欢迎的教学方式，是一门博大精深的艺术，不是短时间能掌握好的教学方式。每一位教师都应该在工作之余尽可能地学习相关理论知识，利用教学平台进行实践，提前体验探究活动的过程，有利于教师适应新课程改革，提高教学技能，实施素质教育。