科學(首師大版)1-8冊教材簡介

科學 首師大版 第1 8冊 教材培訓王素英2013 7 11wangsuying123 一 本套教材內(nèi)容回放 首師大版科學教學內(nèi)容一覽表共8冊47個單元156課 1教材設計的特色 貼近生活 生動活潑 有趣味 發(fā)展學生的興趣和好奇心 有彈性 可自主選擇 改革表達模式 具有開放性和靈活性 突出實踐活動 促進科學能力的發(fā)展 繼承和發(fā)展傳統(tǒng)的科學教育經(jīng)驗 關(guān)注兒童的年齡特征 遵循兒童的認知特點 注重思維能力的培養(yǎng) 如比較 分類 歸納 概括 分析 綜合等 注重觀察 實驗 制作等動手實踐等 開發(fā)教學資源 自然資源 社會資源等 關(guān)注教學評價注意學科間的聯(lián)系 科學發(fā)展史的教育設計與制作探究式科學教育呈現(xiàn)科學探究式的學習方式 關(guān)注教學評價課文中的評價 各冊中的自我測試 自我評價與他人評價 形成性評價 我的科技新聞卡 我的科學探究故事等 地域特色地方資源 如科技場館 科普基地等 總之 教師好教 學生好學 2科學概念與技術(shù)教育的滲透 物質(zhì) 系統(tǒng) 三 四年級 結(jié)構(gòu)和功能 四 五年級 能與能的轉(zhuǎn)化 四 五年級 運動與變化 五 六年級 相互關(guān)聯(lián) 五 六年級 設計與制作 四 五 六年級 第1 2冊 人與自然 地球系統(tǒng) 四大圈層 基本操作 核心概念 第1 2冊 動物植物物質(zhì)是客觀存在的物質(zhì)是有其特征的水空氣大地 第3 4冊 結(jié)構(gòu)與功能 生活與技術(shù)科學探究 核心概念 第3冊 經(jīng)歷科學 探究擺測溫 根和莖 物體是有結(jié)構(gòu)的能有不同的形式電磁聲 核心概念 第4冊 生活中的空氣花和果實共有的家園結(jié)構(gòu)與功能相適應關(guān)愛健康設計與制作 結(jié)構(gòu) 第5冊 運動與變化 生活與技術(shù)科學探究 核心概念 第5冊 水蠟銹霉運動與變化力材料星球探索 第6冊教材內(nèi)容 核心概念 第6冊 機械與工具熱與生活能的形式與轉(zhuǎn)化光與生活設計與制作 轉(zhuǎn)化 能源與生活 第7冊教材內(nèi)容 科學概念 人體的秘密生物與環(huán)境事物之間是有聯(lián)系的身邊的運動地球的運動科學考察 第8冊教材內(nèi)容 科學學習能力 觀察 實驗 比較 分類 描述類比 歸納 概括 演繹預測與推理 記錄數(shù)據(jù) 搜集證據(jù) 解釋結(jié)論 應用遷移控制變量 對比的觀察與實驗 使用工具和儀器 繪圖其他 情感態(tài)度與價值觀 科學本質(zhì) 求實證尊重事實 用數(shù)據(jù)說話注重經(jīng)歷 感受與體驗重在應用 舉一反三 二 教學中幾個重要的提示 探究式科學教育科學解釋幾種研究方法及過程技能目標達成的檢測 關(guān)于探究式科學教育 探究式科學教育的特征 求實證與解釋 教師的作用 有效地指導探究學習 學生主動學習的表現(xiàn) 求新知的欲望與科學能力的養(yǎng)成 解釋的表達 對科學的本質(zhì)是解釋的認識 使人們空前關(guān)注科學概念的描述 因為解釋是科學的產(chǎn)物 概念是解釋的表達方式 解釋的產(chǎn)生來源于科學探究的全過程 科學觀念與思想 概念是有組織的 有不同覆蓋程度的 用抽象語言表達的 超越主題和事實的一些觀念和思想 科學概念包括科學的觀念和對科學的看法發(fā)展學生正確的科學觀念 比讓他們掌握大量事實性的信息更受到重視 幫助學生發(fā)展科學概念 在探究式學習中 學生的科學概念 探究能力和情感態(tài)度價值觀是同步發(fā)展的 從發(fā)展科學概念的角度 學生的學習可以分為檢驗觀念 拓展經(jīng)驗 形成新的觀念三個階段 學生科學概念的發(fā)展過程將遵循 熟悉事物 小觀念 大觀念 更大的觀念 理論和原理系統(tǒng)的順序 這個過程不會反向而行 教學要根據(jù)學生的經(jīng)驗一步一步地拓展他們的觀念 而不要跑到他們經(jīng)驗的前面是很重要的 概念關(guān)系圖 從課程內(nèi)容中提取出來觀點和專業(yè)術(shù)語 將它們以直觀的形式畫在圖中 顯示了它們的名稱和相互間的關(guān)系 視覺信息和言語信息的整合促進了對概念的理解 概念關(guān)系圖的關(guān)鍵在于清晰地表示了一個項目與其他項目的關(guān)系 概念關(guān)系圖以圖表的形式代表各個組成部分之間的關(guān)系 概念圖 用圖形化的形式顯示概念或多個概念之間的聯(lián)系的方式 由節(jié)點 連線 連接詞 實例組成 幾種研究方法 一 觀察與描述 二 比較與分類 三 實驗與模型 觀察 即人們在自然條件下 通過感覺器官或借助科學儀器 有目的 有計劃地感知客觀對象從而獲得事實的一種研究方法 以是否通過中介物為標準 分為直接觀察和間接觀察 直接觀察指通過感官在事發(fā)現(xiàn)場對客體的觀察 間接觀察 其一 指以感官通過某些儀器來觀察客體的方法 其二 指對事發(fā)后留下的痕跡 如照片 錄像 錄音 等進行推測的觀察 調(diào)查也是小學生認識生命世界的常用形式 它更趨向于一種實踐活動 但從研究方法來看 它其實是一種大范圍內(nèi)的觀察 需要指出的是 文獻資料的專題收集也是一種調(diào)查活動 一 觀察與描述 注意 觀察要有記錄 記錄要客觀 對觀察結(jié)果的記錄 實際上是對觀察對象的描述 例如 蝸牛 由于受年齡特點和認識水平的限制 兒童早期主要用感官直接觀察周圍的生命事實 并進行定性描述 隨后發(fā)展到借助工具進行間接觀察 一些觀察還往往需要預先對觀察對象進行解剖 隨著定量觀察 觀測 的產(chǎn)生 定量描述將觀察結(jié)果體現(xiàn)得更科學和簡明 觀察結(jié)果的描述漸漸嚴謹?shù)骄哂薪y(tǒng)計學的意義 比較 是從具有同一性的事物中尋找差異 或從具有差異性的事物間尋找統(tǒng)一性的思維方法 按屬性的數(shù)量分為 一種屬性的單項比較 多種屬性的綜合比較 多種比較 才能認識事物的本質(zhì)屬性橫比 按時空的區(qū)分 可分為空間上比較 即同時存在的兩個獲兩個以上的研究對象進行對比 以確定相同和不同 縱比 即時間上的比較 是對研究對象不同發(fā)展階段的比較 還有一種類比 是將研究對象與已知對象進行對比 分類 是在觀察的基礎上 根據(jù)一定的標準對物體或事件進行分組或排序 二 比較與分類 人們通常說的生物學實驗實質(zhì)上是一種人為條件控制下的生命過程的再現(xiàn) 這是生命科學研究的另一種重要方法 如果由于種種原因 直接用研究對象進行實驗非常困難或者簡直不可能時 可用模型代替研究對象來進行實驗 這就是模型實驗 三 實驗與模型 例如 生命世界 的大部分內(nèi)容以 觀察 調(diào)查 研究方法為主不同 生命的基本需求 和 環(huán)境對生物的影響 等內(nèi)容是以實驗為主要研究方法的 例如 以驗證植物生長和陽光的關(guān)系的驗證式實驗 以生態(tài)瓶模擬生態(tài)系統(tǒng)的模型實驗 以探究植物種子萌發(fā)的條件 探究莖根的作用 探究植物的向性運動等探究式實驗 由于實驗涉及的影響因素往往較多 為保證實驗的準確 要注意設置對照 并適當增加重復 同時識別與控制變量 給出具體的操作性定義 盲人摸象需 會診 三個盲人被要求描述大象長成什么樣子 第一個盲人摸到了大象的尾巴 便說 大象就像一根繩子 第二個盲人摸到了大象的鼻子 便說 大象就像一條蛇 第三個盲人摸到了大象的腿 便說 大象就像一個樹干 三人中誰對 都不對 都對 三人的結(jié)論都不充分 但他們都使用了科學的方法 因為每個人都利用他收集的信息作為證據(jù) 然后嘗試著形成對這個未知動物的心理影像 他們每個人形成的影像都不全面 反應出每人收集到的證據(jù)的局限性 這三個盲人怎樣才能設法將大象描述的更準確呢 會診 他們可以將自己的信息集中到一起 進行交流 可以進行進一步的觀察 摸取其他位置 形成全面的認識 這種 會診 借助大量觀察與操作 借助交流與推理 這些盲人就會形成對大象結(jié)構(gòu)的一種理論或模型 達到 盲人不盲 的目的 看看盲人摸象 這正是我們教學的一個模式 我們在上課的時候要教給學生的內(nèi)容知識 就像是那些瑣碎的個人信息 基于這些同樣的教學內(nèi)容 學生會形成不同的理解 形成不同的答案 也就像是做研究一樣 我們收集到的可能是一樣的數(shù)據(jù) 但是不同的研究者得出了不同的結(jié)論 盲人不盲 重要的一點是讓學生們意識到 不管學習多長時間 都不可能把一個領域的所有知識都學窮盡 但是他們無論學習什么學科 都可以用探究的這個過程來學習 這個過程是始終存在的 這就是科學是如何工作的 盲人不盲 的實踐活動 科學家是怎樣進行科學探究的 科學家是通過不斷探究來 做科學 的 即 觀察現(xiàn)象 提出問題 尋找實證形成理論 發(fā)現(xiàn)更多的信息或挑戰(zhàn)他人已形成的觀點 簡言之 科學探究是科學家發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律 獲取科學知識的主要過程和方法 科學探究一般都包括提出和聚焦問題 設計研究方案 收集和獲取證據(jù) 整理信息 分析數(shù)據(jù) 得出結(jié)論 表達與交流五個重要的要素 關(guān)于科學探究的過程技能 科學過程技能一般包括12步 觀察 分類 測量 預測 推斷 交流 表達 識別與控制變量 形成與驗證假設 解釋數(shù)據(jù) 界定變量的操作定義 實驗與建立模型 一 觀察 耳聞易忘 目睹為實 躬親則明 知識永遠不能替代真實的觀察 1 觀察的意義 觀察是研究自然科學的最基本的方法 人們認識自然 探究世界 總是從觀察開始 觀 是動用一切感覺器官去接受各種信息 包括耳聞 目睹 手摸 鼻嗅 舌嘗 察 就是考察 了解事物 是用腦積極思考 分析 因此觀察不僅要會 觀 還要會 察 才能有所收獲 觀察是一種有目的 有計劃 比較持久的知覺活動 它是以視覺為主 融其他感覺為一體的綜合感知 是知覺的一種高級形式 2 觀察的特點 1 觀察是一種感性的認識活動 它記錄和報導事實 為自然科學的研究提供經(jīng)驗事實材科 觀察具有感性認識活動的長處和短處 2 觀察的目的性和計劃性 人們正是根據(jù)所要解決的科學研究任務 確定了觀察的對象 觀察的角度 觀察的步驟等等 這一特點 使觀察區(qū)別于一般的感性認識活動 3 觀察的分類 觀察包括自然觀察和科學實驗兩大類 自然觀察是指人們對自然界的現(xiàn)象不作任何變革而進行的一種觀察 科學實驗就是人們根據(jù)科學研究的任務 利用專門的儀器對被研究對象進行積極的干預 人工地變革和控制被研究對象 以便在最有利的條件下對它們進行觀察 4 什么是觀察法 觀察法是指研究者按照一定的計劃 為實現(xiàn)一定的研究目標 對研究對象進行系統(tǒng) 全面的觀察 從中收集各種現(xiàn)象資料 并進行分析研究的方法 直接觀察是指人們主要通過感覺器官來對研究對象進行直接的觀察而獲得相關(guān)信息的過程 比如用肉眼觀察天體的位置和分布 間接觀察是指人們借助儀器設備來對研究對象進行觀察 間接地獲得關(guān)于研究對象的相關(guān)信息 它使觀察的范圍在深度和廣度上都發(fā)生了質(zhì)的變化 5 小學生觀察的特點 1 隨意性 2 情緒性 3 籠統(tǒng)性 6 如何培養(yǎng)學生的觀察技能 1 學習科學正確的觀察方法 在訓練中形成觀察技能 有目的觀察 有序的觀察 花的結(jié)構(gòu) 細心的觀察 丁香花等 流動空氣箱內(nèi)外多角度的觀察 花顏色 形狀 表皮 結(jié)構(gòu)等方面的 還要關(guān)注它們在氣味 味道 生長有比較地觀察 四季變化 一課 可引導學生觀察同一地點不同季節(jié)的不同現(xiàn)象 尋找動植物的變化 人們衣食著裝的不同 引發(fā)對四季成因的猜想 持之以恒地觀察 如 種子與新植株關(guān)系時 觀察種子長成新植株的過程就是一個較長時間觀察和記錄的過程觀察要有記錄 記錄要客觀 如 對蝸牛的觀察 蝸牛嘴里有很多牙 不能寫出推理結(jié)果 蝸牛嘴里有一萬多顆牙 一碰蝸牛 頭就縮回去了 不能寫成帶有個人色彩的 蝸牛是個膽小鬼 觀察的現(xiàn)象一般不超過兩個變量 例如 水的觀察 提供純凈水或自來水 觀察水的性質(zhì) 無色 無味 透明等 提供污濁的河水或湖水 觀察水的污染 每次觀察一個主題 如果將純凈水和污濁的河水提供給學生 同時觀察兩個主題 學生的科學認識會產(chǎn)生混亂 例如 觀察擺角 變量一 擺長 變量二 擺球質(zhì)量 變量三 對擺動周期 因變量 的影響 每次控制兩個變量不變 觀察一個變量的變化對因變量產(chǎn)生的影響 2 充分發(fā)揮記錄單的功能 指引學生進行正確觀察并記錄 解剖花的結(jié)構(gòu)記錄單 觀察高錳酸鉀顆粒在水中的變化 水能溶解哪些物質(zhì)的觀察記錄單 3 引領學生進行課后觀察 將觀察活動延伸到課外 課后觀察是課堂教學的延續(xù) 校園 家庭 社會 大自然才是孩子們學科學用科學大有作為的更廣闊天地 實驗 種植 飼養(yǎng) 采集例如 在 植物的花和果實 單元中 教師可安排學生進行種植白菜花 采集與觀察不同植物的花 尋找特殊的果實等學生比較感興趣的課外觀察與實踐活動 在這些活動中訓練學生長期觀察記錄 關(guān)注身邊植物的習慣 二 分類 物以類聚 人以群分 瑞典著名植物分類學家林奈按照一個分類系統(tǒng)和生物 雙名命名法 規(guī)則 所有的植物都可以根據(jù)花的結(jié)構(gòu)特點歸于24個綱 綱下又可分為目 科 屬 種所組成的各個分類等級 為植物學研究做出了巨大貢獻 1 分類的意義 分類可以使大量繁雜的材料條理化 系統(tǒng)化 從而為科學研究工作創(chuàng)造條件 分類 是在觀察的基礎上 根據(jù)一定的標準對物體或事件進行分組或排序 2 分類的方法 1 順序排列法順序排列法就是把一些事物按照某一個屬性依次排列 如按事物的大小 輕重 形狀 顏色 等進行排列 順序排列法比較簡單 較適合小學低年級學生 小學生理解一般不會有太大的困難 要特別注意的就是劃分的屬性必須有統(tǒng)一的標準 2 二分法 多級二分法 二分法 將事物按一定的標準分為二類 多級二分法 分類的依據(jù)是事物之間的不同之處 按一定標準每次把事物分成二類 直到不能分為止 多級二分法要遵循以下規(guī)則 1 每次按一定標準分成二類 2 在選用標準時 最好用 是 或 不是 模式 主要是因為不讓某一些事物在分成二類時 無所適從 3 每個事物只能占一個位置 直到不能分為止 3 學生分類能力的培養(yǎng) 分類是貫穿整個科學活動過程的一種能力 學生根據(jù)觀察某一事件的多個樣例得出結(jié)論 需要分類能力 學生在形成假設和設計實驗的過程中要識別變量 也離不開分類能力 例如 在研究什么因素影響降落傘下降速度快慢時 需先根據(jù)降落傘的不同特征將其進行分類 如根據(jù)傘面的大小 重量 以及下降的速度等 為此 需要識別出每一個降落傘都有多種屬性 如重量 下降速度 一旦把這些屬性加以分類 就能開始研究了 1 注重比較能力的訓練 比較能力是分類能力的基礎 是從具有同一性的事物中尋找差異 或從具有差異性的事物間尋找統(tǒng)一性的思維方法 由一事物或概念想到其相近的事物或概念 使所有學生的思維都呈現(xiàn)積極狀態(tài) 如 學生在觀察蝸牛時 從蝸牛的外形想到鼻涕蟲 田螺等動物 教師也可以引導學生由一事物想到在性質(zhì)和形態(tài)上相似的另一事物 如 在對水的觀察中 聯(lián)想到類似于水的其它液體 就像醬油 菜油 醋 汽油等 2 制定科學的分類標準 設計平行的分類體系 在從事分類時 一般可以依據(jù)物體的性質(zhì)如形狀 顏色 大小等來分類 也可以依據(jù)事物變化過程中的共同差異來分類 將調(diào)查的性質(zhì)內(nèi)容按順序列表整理 如將具有該性質(zhì)的 不具有該性質(zhì)的 列入表內(nèi) 再根據(jù)填入表格的記錄做成統(tǒng)計圖表 進行分類研究 另外 分類標準應統(tǒng)一 同一事物的分類必須根據(jù)同一個標準 避免出現(xiàn)分類重疊和混亂現(xiàn)象 分類內(nèi)容要有一定的順序性 分類一般遵循由大范圍到小范圍逐級分類的原則 應科學地選擇逐級分類標準 避免出現(xiàn)越級分類的錯誤 換言之 分類后的兩組之間在邏輯上是平行關(guān)系 即一組與另一組完全對立 排斥 如將物質(zhì)分為 金屬 和 非金屬 不能將物質(zhì)分為 金屬 和 人造材料 例如 每一個金屬都有幾種屬性 顏色 光澤 導電 軟硬 延展等 另外 還必須認識到物體可能有幾種屬性 如 某個金屬從軟硬來看是軟的或硬的 但從顏色來看是銀灰色或紅棕色 告訴學生檢驗是否平行分類的最佳方法 是將一個新物體放入已有的分類體系中 看它是否只能歸到其中的一類 如果是 這個分類就是有效的 否則就是不恰當?shù)?例1 給動物分類 例2 某個小組的同學將下列動物分成為三類 分析他們的分類標準 第一類 羊 蝸牛 馬 鸚鵡 第二類 狼 瓢蟲 避役 魚鷹 第三類 豬 烏鴉 猴子 狗熊 這組同學給這些動物分類的標準是按照 A吃的食物B繁殖方式C外形D運動方式 三 測量 1 對測量的認識測量是借助各種不同的測量工具對周圍世界的一種定量觀察 是幫助人們認識事物大小 重量 體積 冷熱和時間等的科學方法 通過測量 人們可以對不同物體和事件進行比較 小學科學學習中 有5種基本的測量內(nèi)容需要學生掌握 長度 體積 重量 溫度 時間 長度 即兩點之間的距離 如桌面的長度 人的高度 一拳的周長等 體積 即物體占據(jù)的空間大小 如一瓶礦泉水的體積 一杯酸奶的體積等 重量是重力對物體的引力 如利用天平對物體重量的測量 利用測力計測量重力或拉力 溫度 可以通過攝氏溫度或華氏溫度來測量 時間長短的測定又叫測時 單位是秒 2 學生測量能力的培養(yǎng) 1 培養(yǎng)精確測量的意識測量不可能十分精確 但力求精確 讓學生知道盡可能減少主客觀上的各種誤差 2 教給學生精確測量 記錄的方法 首先選擇測量的計量單位和工具 準確測量 每個數(shù)據(jù)測3次 取平均值 后真實記錄數(shù)據(jù)和單位 對數(shù)據(jù)進行分析 注意 記錄測量結(jié)果時必須寫上相應的單位 四 五推斷與預測 1 對推斷與預測的認識推斷 預測都是推論 推理 的一種形式 都是根據(jù)已知的事情推論未知的事情 是科學探究的重要環(huán)節(jié) 一切發(fā)明創(chuàng)造 都離不開預測與推斷 在科學過程中 預測是指我們針對某些行為將會導致什么樣的結(jié)果做出最佳猜測的過程 是根據(jù)現(xiàn)有的證據(jù)和以往的經(jīng)驗對將要出現(xiàn)的結(jié)果做出推論 預測的是否正確 只要驗證一下便可知道 例如 在 沉與浮 中 給學生一堆各式各樣材料的物品 請學生先預測一下 如果將這些材料放入水中 會有怎樣的現(xiàn)象發(fā)生 又如 在實驗前可以引導學生預測某些物體是否被磁鐵吸引 某些物體是否導電等等 推斷 是我們試圖找出導致某件事情所產(chǎn)生的原因 但又不能直接觀察到其原因時所使用的科學過程 是一種有道理的最佳猜測 推斷與預測的不同之處在于 預測是對進一步將要發(fā)生的結(jié)果所進行的猜測 推斷必須猜想出事件發(fā)生的原因 并且 所有對原因的猜想必須建立在已有的證據(jù)之上 例如 根據(jù)圖片推斷季節(jié) 根據(jù)晝夜交替現(xiàn)象推斷形成的原因 根據(jù)動物的牙齒模型推斷動物的食性等 2 學生推斷與預測能力的特點 學生的年齡與認知特點 造成了學生推斷與預測能力具有不確定性 具有生成性 具有多樣性 同時具有符合年齡段的合理性 有對有錯 學生的推測絕不是純粹的主管臆造 也不是空想 一定有其依據(jù) 因此無論正確與否 都有其合理的一面 對同一現(xiàn)象 不同的學生會有不同的推測 而這些推測也許隨事實材料的不斷豐富與完善 教學的不斷深入與提升發(fā)生認識上的改變 3 學生推斷與預測能力的培養(yǎng) 1 幫助學生區(qū)分觀察與推斷觀察是通過五種感官直接獲得信息 推斷是對這些觀察的解釋 推理是對建立于已有經(jīng)驗和知識基礎上的觀察的解釋 教學中 應特別鼓勵學生清楚地知道他們的推斷是以觀察 設想 概念和原理中的哪一個為基礎的 例如 盒子里有什么 的推理活動 提供給學生封閉盒子 盒子里裝一些 神秘 的東西 學生聞一聞 摸一摸 搖一搖后 可能說到 我聞到了一股香蕉的香味 用手摸后光滑 球體 由此認為這是個黃香蕉蘋果 又如 我們常會觀察到 在裝有冰水混合物的杯子外壁看到一層細小的水珠 的現(xiàn)象 那么 細小的水珠 來自于哪里 這時就需要推斷 推理 有經(jīng)驗和科學知識的學生就會推出 杯子外壁的水珠來自于周圍空氣中的水蒸氣 相反 有的學生可能會推理出 杯子外壁的水珠來自于杯子里面的水 是由杯子里的水逐漸滲透出杯壁而形成的 大人經(jīng)常說到 水管出汗了 2 在實驗前鼓勵學生進行推斷與預測 推斷與預測是 做科學 的關(guān)鍵 推論性的推測是所有科學的理解的基礎 因此 教師應鼓勵學生在實驗前對可能出現(xiàn)的結(jié)果進行預測 以引發(fā)對實驗驗證的進一步關(guān)注 同樣 多向?qū)W生詢問他們在活動中看到了什么現(xiàn)象以及它為什么會發(fā)生 以此培養(yǎng)學生的推斷和預測過程能力 3 調(diào)出學生推斷與預測的依據(jù) 學生極強的好奇心和觀察力驅(qū)使他們既對問題的結(jié)果進行先期的預測 又對某些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行自己的推斷 然而 學生如此預測或推斷的背后有著他們自己的理解或解釋 為了建構(gòu)科學的概念 教師應問學生 你的證據(jù)是什么 你為什么這樣認為 讓學生進行充分的闡述 并填寫好記錄單 4 幫學生建立檢驗與分析的意識 科學中的推理需要進一步的檢驗 通過預測與推斷 通過學生的實驗驗證 學生會自然地把實際發(fā)生的結(jié)果與自己起初的預測或推斷進行比較 而不是沒有任何思考下的全盤事實的接受 如果學生的預測與實際發(fā)生的結(jié)果有出入 那么學生頭腦中的分析將會更加激烈 瞬時的 不平衡 將帶領學生在更深入的探究中得以解答 達到建構(gòu)中的 平衡 也許 這就是科學的本質(zhì) 這才真正達到探究的目的了 例如 導體和絕緣體 一課 學生組裝一個簡單電路后 教師提出問題 如果連接電路的導線不夠長或沒有導線了 用下面哪些物體代替 小燈泡依然可以點亮 物體有 鐵絲 木條 塑料棒 銅絲 玻璃棒 鋁絲 布條 鉛筆芯 自來水 人體等材料 學生推測 用鐵絲 銅絲 鋁絲小燈泡可以亮 有的同學認為用鉛筆芯 自來水小燈泡可以亮 還有的同學認為用人體小燈泡可以亮 剩下的木條 塑料棒 布條 玻璃棒連接在電路中小燈泡不亮 到底學生的預測是否正確 經(jīng)過實驗證明 使用一節(jié)電池時 用鐵絲 銅絲 鋁絲 鉛筆芯連接小燈泡能亮 其余不亮 使用兩節(jié)電池時 用人體 水連接在電路中 小燈泡能亮 使用六節(jié)電池時 木條 塑料棒 布條 玻璃棒依然不亮 此時 學生的頭腦中已經(jīng)有了瞬間的 不平衡 不是所有的物體都絕對不導電 教師接著演示 在使用了220伏電情況下 玻璃棒加熱 小燈泡居然亮了起來 木條 塑料棒 布條依然不亮 此刻多數(shù)學生睜大了吃驚的眼睛 嘴巴呈現(xiàn)出大大的o型 最后教師給予及時歸納總結(jié) 學生認識了導體和絕緣體的條件性 相對性 又如 教學第6冊 勺柄是怎么熱的 一課 如果給銅棍的一端加熱 粘在銅棍上的火柴棍會怎樣 學生們道出了自己的想法 1 火柴棍沒變化 2 火柴棍會掉下來 3 火柴棍會掉下來 且離火遠的先掉下來 4 火柴棍會掉下來 且離火近的先掉下來 5 火柴棍會掉下來 說不準哪個先掉下來 學生的預測與對結(jié)果的分析有利于建構(gòu)科學的理解概念 實驗結(jié)束后教師提問 你看到的現(xiàn)象與你預測的一樣嗎 說說當時你的想法 一個學生談到 我預測火柴棍會掉下來 說不準哪個先掉下來 現(xiàn)在我知道離火近的先掉下來 又一個學生談到 我預測火柴棍會掉下來 且離火遠的先掉下來 我在電視上看到過類似這樣的實驗 忘記從哪頭先掉了 隨便說了 現(xiàn)在我記著了 從離火近的一端先掉下來 另一個學生站起來 我預測火柴棍會掉下來 且離火近的先掉下來 我想凡士林遇熱會融化 火柴頭上的凡士林化了 火柴就掉下來了 離火近的火柴頭上的凡士林先融化 火柴先掉下來 以此類推 火柴棍按著從離火近到離火遠的順序一個接著一個的掉下來 實驗的結(jié)果與我的預測是一樣的 這時又站起來一個學生 我預測火柴棍沒變化 最初我想 給鐵棍加熱 與火柴棍沒關(guān)系 聽了同學的分析 我知道它們之間都是有聯(lián)系的 第一我知道了凡士林遇熱容易融化 第二我知道熱是會傳遞的 熱可以從溫度高的部分傳向溫度低的部分 六 交流 七 識別和控制變量 實驗是依據(jù)假設 在人為控制條件下 對實驗變量的變化和結(jié)果進行捕獲解釋的科學方法 縱觀小學科學課中的實驗 大部分是一些對比性的實驗 所謂對比性的實驗 實質(zhì)進行單因素的比較 看某種因素改變是否產(chǎn)生不同的結(jié)果 這種實驗要想成功 必須設法控制其它可能有影響的因素且是這些因素完全 或趨于 相同 也就是說要設法控制好變量 一 變量及其類別 變量也稱因子 指實驗操縱控制的特定因素或條件 按性質(zhì)不同 變量通常分為以下兩類四種類型 1 實驗變量與反應變量實驗變量亦稱自變量 指實驗中由實驗者所操縱 給定的因素或條件 反應變量亦稱因變量或應變量 指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結(jié)果 通常 實驗變量是原因 反應變量是結(jié)果 二者具有因果關(guān)系 實驗的目的即在于捕獲解釋這種前因后果 例如 在 影響摩擦力相關(guān)因素研究 的活動中 學生所設計的物體接觸面光滑與粗糙 也可以是水平方向上所拉物體的輕重 就是實驗變量 而由此產(chǎn)生的摩擦力大小的變化 就是反應變量 再如在 影響擺錘擺動周期的因素 中 擺錘的重量 也可以是擺繩的長度 擺繩的粗細 就是實驗變量 由此產(chǎn)生的擺錘擺動周期的快慢變化 就是反應變量 2 無關(guān)變量與額外變量無關(guān)變量亦稱控制變量 指實驗中除實驗變量以外的影響實驗變化和結(jié)果的因素或條件 額外變量亦稱干擾變量 指實驗中由于無關(guān)變量所引起的變化和結(jié)果 無關(guān)變量是原因 額外變量是結(jié)果 顯然 額外變量會對反應變量起干擾作用 例如 在 影響摩擦力相關(guān)因素研究 的活動中 學生所設計的物體接觸面光滑與粗糙以外的水平方向上所拉物體的輕重 接觸面的面積等 都屬于無關(guān)變量 要求對接觸面光滑與粗糙的程度實驗是等同 均衡 穩(wěn)定的 如果無關(guān)變量中的任何一個或幾個因素 對2個實驗組的給定不等同 不均衡 不穩(wěn)定 則會在實驗中產(chǎn)生額外變量 出現(xiàn)干擾 造成誤差 二 識別和控制變量 實驗操作中包括對實驗變量 自變量 反應變量 因變量 無關(guān)變量和額外變量4種變量的控制和測量 識別變量 即列出所有的影響因素 從中選擇一個變量進行研究并將其它變量保持恒定的過程就是 識別和控制變量 例如 在 哪些因素影響加快溶解 研究中 能認識到水的溫度 攪拌速度 晶體的純度 晶體的顆粒大小 溶解的速度都是變量 怎樣才能發(fā)現(xiàn)某一個因素是否真的影響溶解的速度呢 這可要一次選擇每個變量進行實驗 例如 要想研究攪拌速度是否影響溶解的快慢 那么就需要改變攪拌的速度 于此同時水的溫度 晶體的純度 晶體的顆粒大小及其他因素保持恒定 這個過程就是 識別和控制變量 三 學生識別和控制變量能力的培養(yǎng) 1 創(chuàng)設情境 培養(yǎng)學生識別和控制變量的意識如 摩擦力 拉人游戲 待相互換位拉人后 讓學生談一談 拉與被拉 的感受 引發(fā)學生的疑問 進行大膽的猜想 同一地面 可能是被拉同學的輕重不同 產(chǎn)生的摩擦力不同 所以用力大小不同 拉同一同學 可能是接觸面的光滑與粗糙不同 產(chǎn)生的摩擦力不同 所以用力大小不同 教師及時引導 你認為有怎樣的關(guān)系 能用怎樣的方法證明你的想法 在教師精心設計的情境中 引出需要對比實驗研究的問題 培養(yǎng)學生朝著控制變量的方向發(fā)展 2 教給方法 注重第一次控制變量實驗的設計 如 小水輪 教 扶 放3 交流研討 深化控制變量的認識例如 在 尺子長短與聲音高低之間關(guān)系的研究 中 在學生自己設計方案的基礎上 學生之間進行交流評價 完善方案 鞏固理解 如圖 黑色字跡為第一次設計 而紅色為交流修改后本生自己的補充 4 及時操作 不放過每一個控制變量的實驗 不越俎代庖 使學生的研究達到真正投入 真正明白的地步 例如 在研究 影響擺錘擺動周期的因素 的研究中 先觀察擺錘擺動一分鐘左右 對它如何工作有個大體感受 然后利用 頭腦風暴法 讓學生想一想哪些因素會影響擺錘的擺動周期 讓學生自己進行變量識別 如擺繩的長度 擺繩的粗細 擺錘的重量 擺角的大小 風的大小等的考慮 而不是教師直接的給予 八 形成并驗證假設 1 對假設的認識 1 假設 就是科學研究人員在觀察和事實材料的基礎上 根據(jù)科學原理和科學事實進行理性思維加工后 對未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律所作的假定性解釋和說明 2 假設具有的特點 假設是以事實為基礎的 具有科學性 例如 炎熱的夏天 通常向地面潑灑一些水 于是教室里涼快些了 為什么會有這種現(xiàn)象出現(xiàn) 這主要是利用水在蒸發(fā)過程中要吸收熱量 因而學生利用自己的感受提出了水在蒸發(fā)過程中會吸收熱量的猜測 當然這種猜測必須通過科學的實驗來驗證 假設具有猜測性假設在沒有證實之前 只能是對自然現(xiàn)象及規(guī)律的推斷 猜測 假設作為要研究的問題的答案是一種暫時性的 不完善的 只有通過證明和檢驗后的 才有可能成為科學的理論 但是 科學的假設為研究指明了方向 例如 在進行給水加熱的預測時 學生利用統(tǒng)計圖表繪制的曲線圖來表明自己的猜想 這一圖表的呈現(xiàn)很清晰地將學生的猜想展現(xiàn)出來 而且還便于學生觀察到水溫變化的曲線趨勢 為進一步的實驗后的情況記錄做對比做好了準備 假設需要實踐的檢驗由于假設是一種對問題的推測性說明 那么假設是否真實地反映了研究對象的本質(zhì)和規(guī)律 是否最終為正確的 其結(jié)論必須經(jīng)過實踐的檢驗和證明 因為小學生的假設可能是正確的 可能是錯誤的 也可能是不完善的 例如 給水加熱后的實驗記錄 肯定了學生初始部分 隨時間的加長水溫逐漸增高 想法 但也否定了學生 水溫會永遠增高 的想法 當溫度增到一定時 通常是100攝氏度 水溫不再增高 2 猜想與假設的關(guān)系 猜想與假設是對問題中事物的因果性 規(guī)律性做出的假定性解釋 作為一理性思維的形式 猜想與假設是科學研究中重要的方法 從其形成來看 可分為兩個環(huán)節(jié) 一是猜想環(huán)節(jié) 二是假設環(huán)節(jié) 猜想是學生接觸到問題后 在已有知識經(jīng)驗的基礎上 結(jié)合對客觀現(xiàn)實的感性認識依靠直覺而做出的各種假定 假設是在猜想的基礎上經(jīng)過一系列的觀察 實驗 分析 比較 歸納等邏輯推理排除掉一些不可能的猜想而得到的較為科學的假設 假設比猜想更具有合理性 對探究的問題更有針對性和指導性 在猜想環(huán)節(jié) 學生充分發(fā)揮主體性 積極主動地提出盡量多的猜測與可能 不需要考慮問題與猜想之間的因果邏輯關(guān)系 因此思維常常處于一種非?；钴S的 非邏輯的 發(fā)散的狀態(tài) 在假設環(huán)節(jié) 通過對猜想的排查和做出種種的解釋進行提煉總結(jié) 因此需要一種邏輯的聚合思維 依據(jù)科學定義和課程標準的描述 經(jīng)過分析我們發(fā)現(xiàn) 在小學科學教學階段中 主要是針對某些問題提出的答案 并且是能應用已有知識和經(jīng)驗對所觀察的現(xiàn)象作假設性解釋 所以這里的猜想即假設 3 形成并驗證假設的過程 三步走 1 初步假設 識別變量 提出問題在這個階段 學生根據(jù)自己已經(jīng)掌握的事實材料 生活經(jīng)驗和相關(guān)的知識 經(jīng)過思維的加工 從自己喜歡的角度提出初步的假設 例如 在研究 影響擺錘擺動周期的因素 的研究中 先觀察不同擺 擺線有長有短 擺錘有輕有重 擺幅有大有小 擺動一分鐘左右 對它如何工作有個大體感受 然后利用 頭腦風暴法 讓學生想一想為什么有的擺動快 有的擺動慢 擺的快慢與哪些因素有關(guān) 學生自己進行識別變量 提出 可能與擺繩的長度有關(guān) 可能與擺繩的粗細有關(guān) 可能與擺錘的重量有關(guān) 可能與擺角的大小有關(guān) 可能與有無風的吹動有關(guān)等多重假設 2 確定假設 操縱變量 篩選問題這一階段是從基本的觀念 基本的知識出發(fā) 利用多重渠道 多種方法 對初步假設進行論證和篩選 最初的假設可能會被刪掉 有的會被梳理修改 例如 對于學生提出的 影響擺錘擺動周期的因素 的5種假設中 經(jīng)過分別論證 會刪掉 可能與有無風的吹動有關(guān) 的假設 會對其他4種假設進一步梳理完善 即操作控制某一變量時 另一變量是如何變化的 形成一個假設 如 擺的快慢與擺繩長短有關(guān) 的假設 可以完善確定為 擺的快慢與擺繩的長短有關(guān) 擺繩越長 擺動越慢 擺繩越短 擺動越快 這種假設 不僅說明了擺繩長短會影響擺動的快慢 而且清楚地表明了擺繩的變化是如何影響擺動的快慢的 3 驗證假設 控制變量 進行實驗這一階段是通過觀察驗證的方法和實驗驗證的方法 檢驗假設的真?zhèn)?例如 擺的快慢與擺繩長短有關(guān) 假設的驗證 需要操縱好擺繩的長與短 更需要做好控制變量 即擺繩的粗細相同 擺錘的輕重相同 擺動的角度相同 記好實驗數(shù)據(jù) 做出分析 培養(yǎng)學生形成并驗證假設能力的教學策略 兩種怪圈 亦或 提出猜想與假設 環(huán)節(jié)被忽略掉 即使有也只是走過場而已 亦或不分內(nèi)容地全部猜想與假設 例如 在很多課堂上我們都會看到類似這樣的情景 師 塑料袋為什么會上升呢 讓我們再來做個實驗吧 老師接著出示紙蛇 衛(wèi)生香等材料 然后指導學生怎樣做實驗 學生只能被動的接受老師的建議 按部就班的 做 實驗 熱空氣 一課的教學 又如 有的老師在沒有創(chuàng)設情境 沒有將種子與新植株兩者相關(guān)聯(lián)的情況下 就讓學生猜想 種子里面有什么 導致學生認為里面有樹 里面有水等猜想 1 確定適合學生猜想與假設的內(nèi)容 當問題出現(xiàn)時 個體才能把外界刺激所提供的信息整合到自己原有認知結(jié)構(gòu)內(nèi) 新舊知識間緊密聯(lián)系 才能有效的將教師提出的問題或現(xiàn)象做出假設性解釋 即進行合理猜想與假設 如果針對某一問題時 學生完全沒有經(jīng)驗或是很難學習的知識內(nèi)容 學生就很難從自己的認知結(jié)構(gòu)中提取出原有的相關(guān)內(nèi)容 這樣內(nèi)容的學習是不適合進行猜想與假設的 皮亞杰 J Piaget 認為學生是在與周圍環(huán)境相互作用的過程中 逐步建構(gòu)起關(guān)于外部世界的知識 從而使自身認知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展 學生與環(huán)境的相互作用涉及兩個基本過程 同化 與 順應 同化是指把外部環(huán)境中的有關(guān)信息吸收進來并結(jié)合到學生已有的認知結(jié)構(gòu) 也稱 圖式 中 即個體把外界刺激所提供的信息整合到自己原有認知結(jié)構(gòu)內(nèi)的過程 順應是指外部環(huán)境發(fā)生變化 而原有認知結(jié)構(gòu)無法同化新環(huán)境提供的信息時所引起的學生認知結(jié)構(gòu)發(fā)生重組與改造的過程 即個體的認知結(jié)構(gòu)因外部刺激的影響而發(fā)生改變的過程 同化是認知結(jié)構(gòu)數(shù)量的擴充 圖式擴充 而順應則是認知結(jié)構(gòu)性質(zhì)的改變 圖式改變 例如 學生已經(jīng)了解到定滑輪是一種變形的杠桿 能夠改變用力的方向但不省力也不費力 依據(jù)這一原有認知來猜想動滑輪在用力方向與用力情況方面 就會得到比較合理的猜想 如果學習內(nèi)容屬于順應的形式 那么學生原有認知結(jié)構(gòu)無法同化新環(huán)境提供的信息 學生認知結(jié)構(gòu)發(fā)生重組與改造 例如學習熱對流及熱輻射現(xiàn)象時 學生原有認知結(jié)構(gòu)中不具備類似經(jīng)驗 無法合理的為新內(nèi)容的學習進行合理的猜想 如果在這時引導學生進行猜想 那么猜想的情況就會很糟糕 可能是蒙的或者是無目的的遐想 如 在 機械與工具 單元中有 杠桿 滑輪 輪軸 斜面 四課 又如 熱傳導 熱對流 熱輻射 三課的內(nèi)容涉及三種熱傳遞的形式 三種傳遞形式之間差異性極大 熱傳導 的內(nèi)容離學生的生活實際較近 學生具有豐富的生活經(jīng)驗 對熱的這種傳遞形式的學習就屬于同化的方式 可以設置猜想環(huán)節(jié)及內(nèi)容 熱輻射 的熱傳遞形式 學生就缺乏具體直觀的感知 沒有類似的生活經(jīng)驗 主要采用順應的學習方式 這樣的教學中就慎重設定猜想環(huán)節(jié)及內(nèi)容 下面的案例恰好說明以上觀點 案例 這是由某位老師執(zhí)教的一節(jié) 電池 當教師介紹完干電池的種類 型號 用途等信息后 引導學生對電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行猜想 這一猜想可不要緊 學生出現(xiàn)了五花八門的想法 生1 我猜想電池里面有制造電的小蟲子 生2 我猜想電池里面還有無數(shù)小電池 生3 我猜想電池里面 我也說不清楚 2 教給學生一些猜想與假設的方法 1 運用類比法進行猜想與假設 類比法是根據(jù)兩個對象之間的相似性 把信息從一個對象遷移到另一個對象的一種推理方法 例如 電磁鐵 一課的猜想與假設 2 運用歸納法進行猜想與假設 歸納法是通過某類對象中個別對象具有的屬性 猜想該對象全體都具有這種屬性 例如 在學習液體的熱脹冷縮時 學生做完 水 煤油 酒精有熱脹冷縮的性質(zhì) 的實驗后 教師可以引導學生這樣猜想 水 煤油 酒精都是液體 它們都具有熱脹冷縮的性質(zhì) 那么其他液體是否也有熱脹冷縮的性質(zhì)呢 學生便能做出 所有液體可能都具有熱脹冷縮性質(zhì) 的假設 并通過對醋 橙汁等常見液體進行進一步的實驗以驗證假設 3 運用聯(lián)系法進行猜想與假設 聯(lián)系法是指借助以前與之有直接或間接聯(lián)系的其他問題或知識 例如 學生在三年級時學習過銅鐵鋁的知識 知道銅鐵鋁是金屬可以導電 那么在四年級學習導體和絕緣體 對哪些物體是導體和絕緣體進行猜想時 就可以初步推測錫 鋅等金屬也可以導電 平時的經(jīng)驗又告訴他們 電器沾上水就容易壞 人會觸電死亡 因此也會做出水和人可能也是導體的猜想 4 運用逆向思維法進行猜想與假設 逆向思維法是指從結(jié)論或現(xiàn)象開始 反向分析 來探究成因或條件 例如 學生在二年級時學習過語文課文 植物媽媽有辦法 那么在三年級學習 植物怎樣傳播種子 時 可以直接出示一些植物的果實或種子 讓學生根據(jù)它的外形特征去猜想它的傳播方式并說明理由 最后建立結(jié)構(gòu)與功能是相適應的科學概念 5 運用變量相關(guān)法進行猜想與假設 具體問題的猜想經(jīng)常會指向?qū)ψ兞康淖R別與控制的猜想與假設 如 研究事物的變化和某一因素相關(guān)的話題 就需要學生先識別出相關(guān)變量 再進一步確定某一變量與事物變化的關(guān)系 例如猜想影響摩擦力大小的因素 影響擺的擺動快慢的因素 影響電磁鐵磁力大小的因素等 例如 流動的水 一課的猜想與假設就利用了變量相關(guān)法 1 談話 老師為大家?guī)硪粋€小水輪 你們有什么辦法使它轉(zhuǎn)起來 試一試 估計學生會想到下列方法 嘴吹用手撥用水沖2 提問 剛才的小水輪都轉(zhuǎn)起來了 你們想想為什么 預設學生說出 水有力量追問 什么樣的水有力量 靜止的還是流動的 板書 流動的水猜想與假設 小水輪轉(zhuǎn)動的快慢與哪些因素有關(guān) 剛才實驗時 我們發(fā)現(xiàn)小水輪轉(zhuǎn)動有的快 有的慢 你們認為可能是什么因素影響了小水輪轉(zhuǎn)動的快慢 生假設一 與水的高低位置有關(guān) 師假設一追問 與水的高低位置有什么關(guān)系 生假設一補充 水倒的低 小水輪轉(zhuǎn)的慢 水倒的高 小水輪轉(zhuǎn)的慢 生假設二 與水量的多少有關(guān) 水多轉(zhuǎn)的快 水少轉(zhuǎn)的慢 師假設二追問 與水量的多少有什么關(guān)系 生假設二補充 水多轉(zhuǎn)的快 水少轉(zhuǎn)的慢 生假設三 與水倒在葉片上的位置有關(guān) 師假設三追問 與水倒在葉片上的位置有怎樣的關(guān)系 生假設三補充 水倒在葉片的邊上 小水輪轉(zhuǎn)的快 水倒在葉片的中間 小水輪轉(zhuǎn)的慢 設計意圖 此環(huán)節(jié)目的有二 其一 借助教師的追問 訓練學生經(jīng)歷從識別變量 初步假設 確定假設的完整過程 其二 調(diào)出孩子們已有的知識 并能應用已有知識和經(jīng)驗對所觀察的現(xiàn)象作假設性解釋 6 推導原型法進行猜想與假設在認識事物的過程中 為幫助學生更容易的建構(gòu)科學概念 教師經(jīng)常為學生們呈現(xiàn)出事物一系列的變化過程及狀態(tài) 通過對事物的變化過程的逐步觀察 建立豐富的感知經(jīng)驗 再引導學生猜想事物