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研究性学习案例设计废旧电池对水源的危害与处理摘要 以废旧电池对水源的危害与处理为例阐述了探究式学习的一般过程、基本思路与方法，重点阐述了实验方案的形成过程。关键词 探究式学习 方案设计1 问题提出南通一中96级2班一位同学在查阅原电池资料时发现这样一条信息:一只钮扣电池可污染的水一个人一生都喝不完。电池的发明和使用给人类社会带来了很多方便，在日常生活中广泛应用于遥控器、计算器、手表、手电筒、汽车等电器，但废旧电池又会对环境产生严重危害，给人类生活带来很多不利影响。我们怎样证明它对水体构成的污染呢,又应该用什么方法来减轻或消除这种污染呢,围绕这些问题，全班同学一致认为有必要进行探究。2 猜想与假设带着上述问题，学生分组进行查阅资料、上网搜索、小组讨论，最后在教师引导下，学生汇报交流并提出了自己的设想:(1)可通过对照实验，比较动物和植物在未被电池污染过的水中和在被电池污染过的水中的生存情况，来说明电池对水体构成的污染;(2)可通过对照实验，比较金鱼在被电池污染过的水中和放水葫芦的被电池污染过的水中存活的时间，来说明水葫芦对被电池污染过的水有较强的净化能力。3 设计实验方案围绕上述猜想与假设，全班同学讨论决定在自愿的基础上分为3个小组进行实验探究，每个小组在集体讨论的基础上形成了各自的实1/5页实验方案，交班级联席会讨论，并经老师审阅后，一致认为此实验设计及条件控制应注意如下问题:首先，要做到实验条件的一致性。例如:在3个实验方案中，进行对照实验时必须做到废旧电池的品牌与型号要相同;电池打洞的个数、大小与位置基本一致;金鱼的品种应相同，健康状况、大小和体重等因素要做到一致;鱼缸中的用水量应相同;鱼缸实验前必须消毒洗净;盆栽植物的品种、大小等自然因素应一致;浇水仪器必须相同并每次都洗净;浇灌时间、浇水量、与浇灌位置等人为因素应一致;实验时，鱼缸或盆栽植物所放的位置必须靠近;以及每天观察的时间要定时等。其次，要减少实验的偶然性。每组实验只做一次，其偶然性的可能太大，其数据缺乏信度，实验必须能够重复。例如:实验1中用被电池污染过的水喂养的金鱼和用未被电池污染过的水喂养的金鱼都至少要有2只鱼缸;实验2中用被电池污染过的水浇灌的盆栽植物和未被电池污染过的水浇灌的盆栽植物都至少要有2盆等。最后形成的相对比较完善的实验方案是:实验1,被电池污染过的水对动物生存的影响(1)在4只鱼缸上分别贴上标签A、A、B、B，各放入约3 500 mL“农夫山泉”矿泉水。(2)在2只标签为B的鱼缸中分别放入1节打过洞的1号废旧电池。(3)在4只鱼缸里面分别放入1条金鱼。(金鱼的品种应相同、健康状况、大小和体重等因素要做到一致)(4)观察现象，每天2次(早晨、傍晚)观察金鱼生存情况。实验2,被电池污染过的水对植物生存的影响(1)在体积约为10 L的水缸中放入2节打过洞的1号废电池，并倒入15瓶“农夫山泉”矿泉水。(2)准备4盆盆栽植物，每天定时、定量用废电池污染过的水浇灌2盆盆栽植物，同时用等量的“农夫山泉”矿泉水浇灌另2盆盆栽植物。(盆栽植物的品种、大小等自然因素应一致，浇灌时间、浇水量与浇灌位置等人为因素应一致)(3)观察现象，每天2次(早晨、傍晚)观察植物生长情况实验3,水葫芦对污染水的净化(1)在5只鱼缸上分别贴上标签A、B、C、D、E，各放入3 500 mL“农夫山泉”矿泉水。(2)在A、B、C、D、E中各放入1节打过洞的1号废电池。(3)再在5只鱼缸中各放入1条金鱼，用质量相等的同种饲料喂养。(金鱼的品种应相同、健康状况、大小和体重等因素要做到一致)(4)在B、C、D、E中各放入水葫芦100 g、200 g、300 g、400 g。(5)观察现象，每天2次(早晨、傍晚)观察金鱼生存情况。4 实验数据统计、分析与结论根据以上讨论形成比较完善的实验设计方案，3组同学分组实施自己设计的实验，最后统计出相关数据，并分析数据得出结论:5 讨论5(1 探究过程中宜创设良好的探究环境探究活动是学生主动参与的过程，轻松愉悦的探究氛围，更能激发学生的兴趣和探究欲望，拓宽学生的思维，使学生能更有效地开展探究式学习。教师要多鼓励少批评，对于学生的“标新立异”应给予充分的肯定，并给予必要的指导。如有的同学在探究中提出“同型号电池的废旧程度不同可能会导致污染程度的不同”，并积极地寻找证据、设计方案，笔者给予该同学高度的评价，帮助他寻找合作伙伴，提供实验仪器，并在实验过程中给予指导。经过对照实验后，该小组发现废旧程度不同的电池对水的污染程度确实不同，验证了假设。5(2 组织学生多途径地获取证据在探究活动中，学生可能会提出很多猜想，此时，教师应及时让学生认识到科学探究中的假设不是随意提出的，它是建立在认真分析已有信息和证据的基础上，同时应引导学生通过多途径获取所需信息。如了解废旧电池中有害金属离子对动植物生长的影响，了解水葫芦对水的净化能力等，在此过程中可启发学生询问相关老师或其他专业人员、上网查询、查阅书刊资料等。必要时，教师可提供相应的关键词，如“废电池成分”、“水污染种类”等，并给予一定的指导，让有兴趣的同学做后续探究。5(3 注重引导学生进行交流讨论交流讨论不仅能使学生处于积极的思维状态，也能使学生的认识突破自己的思维局限，做到更加全面与客观。如在讨论中，有一名同学提出“如果做对照实验的水，已经被电池污染过，不是会影响实验结果吗,”，在这名同学的启发下，学生提出了一系列的解决措施，如在实验前做空白实验，或者实验前测一下水中是否有废电池中的物质，或直接用矿泉水等，充分体现了思维的开放性。又如，在实验中，有些同学发现破碎电池要比直接放电池所需要的实验时间更短些，在他们的建议下，在电池表面凿几个小洞进行实验，既能满足实验要求，又能保证与客观事实相符合。5(4 重视过程评价与结果