如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究過程技能

如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究過程技能基本：觀察、分類、測(cè)量、交流與表達(dá)、推斷與預(yù)測(cè)綜合：變量識(shí)別與控制、制作圖表、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、模型思維技能：歸納、相關(guān)、推斷、應(yīng)用核心要素操作要點(diǎn)用什么內(nèi)容承載，順序（體驗(yàn)、初學(xué)、鞏固、應(yīng)用）

“學(xué)習(xí)進(jìn)階”是關(guān)于學(xué)生對(duì)某一核心知識(shí)、核心概念、探究技能在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)步、發(fā)展的歷程所做的假定性描述。它包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、發(fā)展變量、成就水平、學(xué)習(xí)表現(xiàn)和成就評(píng)價(jià)五個(gè)基本要素。學(xué)習(xí)進(jìn)階是學(xué)能的發(fā)展型評(píng)價(jià)。其意義在于促使課程、教學(xué)與評(píng)價(jià)相互關(guān)聯(lián)，形成有機(jī)的整體，在課改探索中處于非常重要的地位。新課標(biāo)設(shè)計(jì)思想中重要的一條就是體現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階。理解探究不是模式化的線性過程，而是循環(huán)往復(fù)、相互交叉的過程。能將科學(xué)探究的過程和方法應(yīng)用于力所能及的探究活動(dòng)。建立學(xué)生某種能力發(fā)展的結(jié)構(gòu)圖就成為評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)觀察是對(duì)客觀事物有目的、有計(jì)劃、有步驟、比較持久的主動(dòng)知覺。它是以視覺為主，融其它感覺為一體的綜合感知，是知覺的一種高級(jí)形式，也是科學(xué)研究的重點(diǎn)方法之一。

學(xué)生的觀察能力發(fā)展分為三個(gè)層次：運(yùn)用感官辨別事物的特征（用單一或多種感官直接觀察或間接利用儀器觀察。能夠依據(jù)時(shí)間順序或空間位置的不同觀察事物的變化。能夠依據(jù)對(duì)某種概念的認(rèn)知，有矛盾、有計(jì)劃地觀察（選擇觀察的方法、時(shí)間、角度、紀(jì)錄方法等）。例如：學(xué)生觀察能力發(fā)展及評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)圖

觀察自然觀察實(shí)驗(yàn)觀察形態(tài)與組成觀察性狀觀察過程觀察驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)自然觀察能力的評(píng)價(jià)發(fā)展階段

評(píng)價(jià)要點(diǎn)1目的明確、掌握觀察順序2目的明確、運(yùn)用正確的觀察順序、

觀察細(xì)節(jié)、描述有條理3自己設(shè)計(jì)觀察記錄表4觀察中融入比較、分類、歸納實(shí)驗(yàn)觀察能力評(píng)價(jià)發(fā)展階段

評(píng)價(jià)要點(diǎn)1根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察

假設(shè)每個(gè)步驟與對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象，評(píng)估是否

達(dá)到目的，思考原因3知道要通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)達(dá)到觀察目的4在教師提示下能夠自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)達(dá)到觀察目的比較和分類學(xué)生的比較和分類能力發(fā)展包括下面的幾個(gè)層次：用比較的方法（定性或定量）分辨物體的差異（如大小、強(qiáng)弱等）；通過比較找出物體的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)；能夠依據(jù)某個(gè)屬性把物體分類；能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物體或事物做分級(jí)的分類；能夠根具分類做出檢索表，能夠根據(jù)檢索表查找物體的特征；能夠根據(jù)科學(xué)概念，提出分類的標(biāo)準(zhǔn)；能夠用圖表或其他形式表示分類的結(jié)果。基本的分類方法：科學(xué)研究中的分類有很多方法，適合兒童年齡特征的分類方法：“順序排列法”，“多級(jí)二分法”和“集合法”有最基本的三種方法:例如用“多級(jí)二分法”把下列事物分類：猴，卵石，電話，貓，狗，橘子，橡皮泥，玫瑰花。這實(shí)際上也是皮亞杰理論中從具體的形象思維到抽象邏輯思維的過渡。分類能力結(jié)構(gòu)圖

發(fā)展階段1

能力表現(xiàn)——教師給出分類標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例——按照花瓣數(shù)量分類，發(fā)展階段2能力表現(xiàn)——學(xué)生自己找出分類標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例——如何給班里同學(xué)分類、如何給植物分類等發(fā)展階段3能力表現(xiàn)——學(xué)生能夠比較和評(píng)價(jià)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例——如何給班里同學(xué)分類的不同方法，及優(yōu)劣等發(fā)展階段4能力表現(xiàn)——建立概念，運(yùn)用概念分類實(shí)例——胎生、孿生；完全變態(tài)、不完全變態(tài)等發(fā)展階段5能力表現(xiàn)——掌握二分法實(shí)例——運(yùn)用用二分法給雜亂的食物分類發(fā)展階段6能力表現(xiàn)——把分類作為研究方法實(shí)例——研究哺乳動(dòng)物的食性與牙齒構(gòu)造的關(guān)系等種子萌發(fā)條件體驗(yàn)影響蒸發(fā)快慢的因素初學(xué)不同物質(zhì)在水中溶解鞏固

影響摩擦力大小的因素放手50%杠桿平衡因素放手75%電磁鐵磁力大小放手100%當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到多個(gè)因素影響時(shí)，使一個(gè)因素變化，看它對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，其他因素要一致。變化的因素與實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊恢伦兞康淖R(shí)別與控制變量的識(shí)別與控制學(xué)習(xí)進(jìn)階水平測(cè)試與評(píng)價(jià)（以變量的識(shí)別與控制為例），測(cè)試方法;1.分為五次測(cè)試，每次測(cè)試結(jié)果作為下一實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，教師對(duì)每次測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并保留數(shù)據(jù)，作為分析每個(gè)學(xué)習(xí)階段的學(xué)習(xí)成就的依據(jù)。2.最后一次，整理五個(gè)階段學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階水平，做出整體評(píng)價(jià)題目1

張勇設(shè)計(jì)的水分對(duì)種子萌發(fā)的影響實(shí)驗(yàn):選擇相同的玉米種子種在四個(gè)相同的花盆里，種子埋得一樣深，土壓得一樣實(shí)兩盆放在向陽處，另外兩盆放在背陰處1號(hào)盆每天澆3次水，2號(hào)盆每天澆1次水，3號(hào)盆每3天澆一次水，4號(hào)盆不澆水（每次澆水的量相同）你認(rèn)為張勇的設(shè)計(jì)合理嗎？

（）

如果有疑問請(qǐng)?zhí)岢鰜恚?/p>

如果認(rèn)為張勇的設(shè)計(jì)需要修改，請(qǐng)幫助他

題目2

在比較砂和粘土滲水性的實(shí)驗(yàn)中哪些因素對(duì)砂和粘土滲水性會(huì)有影響？承上題，請(qǐng)?zhí)顚憣?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單

比較砂和粘土滲水性的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康陌l(fā)現(xiàn)砂和粘土哪種滲水性強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中不變的條件是實(shí)驗(yàn)中變化的條件是實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)觀察的事實(shí)是我觀察到的現(xiàn)象我得出的結(jié)論是題目3

探究容器表面積對(duì)液體蒸發(fā)快慢的影響實(shí)驗(yàn)影響容器中液體蒸發(fā)快慢的因素有

這些因素都會(huì)影響容器中的液體蒸發(fā)快慢，我們應(yīng)該使哪個(gè)因素變化，其他保持不變呢？

為什么？

實(shí)驗(yàn)器材應(yīng)該有哪些呢？

題目4

探究影響摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)第一步：識(shí)別影響莫財(cái)力大小的因素：

第二步，確定實(shí)驗(yàn)中變化與不變的因素

第三步：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，

。

題目5

探究影響電磁鐵磁力大小的因素實(shí)驗(yàn)1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該怎么做，第一步：

第二步;第三步

2.這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與以前做過的“水分對(duì)種子萌發(fā)的影響實(shí)驗(yàn)”、“比較砂和粘土滲水性的實(shí)驗(yàn)”、“探究容器表面積對(duì)液體蒸發(fā)快慢的影響實(shí)驗(yàn)“、”探究影響摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)“有什么共同點(diǎn)？3.你從這類實(shí)驗(yàn)中學(xué)到了什么？

學(xué)習(xí)進(jìn)階水平測(cè)試與評(píng)價(jià)

題目1學(xué)習(xí)目標(biāo)——知道有些實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到多種因素影響，要控制這些因素發(fā)展變量——變量的識(shí)別與控制萌芽成就水平——體驗(yàn)學(xué)習(xí)表現(xiàn)——教師做，學(xué)生能夠提出疑問成就評(píng)價(jià)——發(fā)現(xiàn)并提出相關(guān)問題題目2學(xué)習(xí)目標(biāo)——在實(shí)驗(yàn)題目給出變化的因素的情況下（題目暗示，只有土的種類變化），識(shí)別變化與不變的因素發(fā)展變量——給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康南碌淖兞砍删退健鯇W(xué)學(xué)習(xí)表現(xiàn)——理解設(shè)計(jì)控制變量實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)成就評(píng)價(jià)——按照教師提示的步驟完成控制變量的實(shí)驗(yàn)題目3學(xué)習(xí)目標(biāo)——在實(shí)驗(yàn)題目給出變化的因素的情況下（題目暗示表面積變化），設(shè)計(jì)控制變量實(shí)驗(yàn)發(fā)展變量——變量控制成就水平——鞏固學(xué)習(xí)表現(xiàn)——學(xué)會(huì)變量識(shí)別與控制技能，并能夠考慮相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器和步驟成就評(píng)價(jià)——能夠設(shè)計(jì)變量控制實(shí)驗(yàn)題目4學(xué)習(xí)目標(biāo)——在提示思考順序的情況下，學(xué)生自己識(shí)別變量，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，確定變化與不變的因素。發(fā)展變量——控制變量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成就水平——應(yīng)用學(xué)習(xí)表現(xiàn)——學(xué)生能夠識(shí)別變量，選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成就評(píng)價(jià)——掌握控制變量實(shí)驗(yàn)設(shè)方法題目5學(xué)習(xí)目標(biāo)——給出實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生自己完成全部不設(shè)計(jì)過程揭示這類實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)與聯(lián)系發(fā)展變量——建立關(guān)于控制變量實(shí)驗(yàn)的核心概念成就水平——應(yīng)用學(xué)習(xí)表現(xiàn)——正確設(shè)計(jì)與完成實(shí)驗(yàn)，揭示這類實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)與聯(lián)系成就評(píng)價(jià)——運(yùn)用控制變量實(shí)驗(yàn)的核心概念之間設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量：關(guān)于測(cè)量內(nèi)容的上下位關(guān)系被測(cè)物體包含多少個(gè)測(cè)量單位對(duì)象、單位、工具、原理、使用方法、讀數(shù)、注意事項(xiàng)長度時(shí)間角度測(cè)力液體體積溫度質(zhì)量1．測(cè)量中的效度與信度測(cè)量要有效度和信度。效度是測(cè)量手段測(cè)出所要測(cè)量的程度，即測(cè)量結(jié)果對(duì)測(cè)量對(duì)象解釋的充足程度。信度就是測(cè)量的一致性程度。2.精確度與誤差測(cè)量不可能十分精確，只能力求精確，盡可能減少主、客觀上的各種誤差，千方百計(jì)提高精確度。由于視覺的觀察不可能估得太準(zhǔn)，測(cè)得的數(shù)值和真實(shí)值之間必然存在差異，這個(gè)差異叫誤差。3．精確測(cè)量中的“不確定數(shù)值”的確定在中小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量結(jié)果是由三部分組成，即準(zhǔn)確值、估計(jì)值和單位。三個(gè)部分缺一都是錯(cuò)誤的，這樣的數(shù)據(jù)是毫無意義的。測(cè)量的數(shù)據(jù)一般保留一位“不確定數(shù)值”?！安淮_定數(shù)值”就是測(cè)量結(jié)果的估計(jì)值，又稱為“可疑數(shù)字”。信息處理表格、流程圖、循環(huán)圖、柱狀圖、折線圖通過對(duì)柱狀圖和折線圖復(fù)習(xí)，使學(xué)生初步適應(yīng)坐標(biāo)系；明白單位長度的含義；初步建立圖中的點(diǎn)與橫、縱坐標(biāo)“一一對(duì)應(yīng)”的概念。確定坐標(biāo)系明確意義和作圖根據(jù)圖形進(jìn)行分析（或從圖形中獲取信息，形成結(jié)論利用圖形進(jìn)行估算、推測(cè)、預(yù)言等。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力——根據(jù)情況計(jì)劃的能力局部——整體口頭-文字給出、扶持、半放手、放手要素分解：1．分析與確定問題、表述問題2．對(duì)結(jié)果初步猜想3．對(duì)解決問題方法思考（觀察、比較、從數(shù)據(jù)的結(jié)論、關(guān)系有意致變、變量控制）4．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．對(duì)器材的認(rèn)識(shí)6．步驟（流程）7．記錄（設(shè)計(jì)）8．步驟和記錄的關(guān)系9．怎么用解決問題的方法得出結(jié)論（歸納、比較、描述、數(shù)據(jù)、相關(guān)）10．問題討論與解釋（優(yōu)化、下位思考、推理、歸納）問題、猜想教師提出、學(xué)生確定（口頭）給出情景、提示、學(xué)生確定、教師提升（口頭）給出情景、提示、學(xué)生確定、教師提升（文字）學(xué)生在提示下分析情景，確定問題（文字）目標(biāo)教師提出，學(xué)生重復(fù)教師提出，學(xué)生明白學(xué)生領(lǐng)悟的基礎(chǔ)上口頭說出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮徒鉀Q問題的方法器材知道名稱、用途、怎么使用

領(lǐng)會(huì)為什么選用這樣的器材（1、2次）步驟教師給出、強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)（要點(diǎn)）教師給出、思考注意事項(xiàng)（要點(diǎn)、預(yù)見可能出現(xiàn)的問題）初步建立流程概念、分工、文字載體

假設(shè)研究假設(shè)是根據(jù)現(xiàn)有的證據(jù)和以往的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)所要研究的問題的結(jié)果做出的估計(jì)。

假設(shè)可以指引我們更加集中地收集證據(jù)。假設(shè)包括三個(gè)發(fā)展階段；根據(jù)事實(shí)和自己原有的經(jīng)驗(yàn)做出合乎邏輯的猜想（關(guān)鍵是有事實(shí)依據(jù)），將要發(fā)生的事情；設(shè)計(jì)適宜的方案證實(shí)自己的假設(shè)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己的假設(shè)不正確時(shí)，是能夠反思自己原有的經(jīng)驗(yàn)和檢查方案及實(shí)驗(yàn)過程是否有問題。推理推理指對(duì)觀察到的現(xiàn)象做出的一種推論，而預(yù)測(cè)則是根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)和既往經(jīng)驗(yàn)對(duì)將來的事情做出推論。這樣得出的推論并不一定是正確的。它只是對(duì)現(xiàn)象的多種解釋中的一種。推論需要經(jīng)過進(jìn)一步的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)來證明是否是正確的。學(xué)生推理能力發(fā)展可以分為兩個(gè)階段：低級(jí)階段：察覺事出有因，且能感覺到它有因果關(guān)系；能由所得的資料作出分類。整理出規(guī)則；能依椐資料，提出自己的看法來解釋資料。高級(jí)階段：能將觀測(cè)所得資料做一概括性的整理，提出看法或想法來解釋資料。能將提出的想法客觀地經(jīng)歷資料的考驗(yàn)，來決定取舍。歸納歸納是由一系列具體事實(shí)概括出一般原理的推理方法?？茖W(xué)的認(rèn)識(shí)活動(dòng)總是從認(rèn)識(shí)個(gè)別事物開始，然后認(rèn)識(shí)事物的普遍規(guī)律。歸納正是從個(gè)別到一般，從特殊事例到一般原理的科學(xué)思維方法。模型通過研究模型來揭示原型（被研究對(duì)象）的形態(tài)、特征、本質(zhì)及發(fā)展規(guī)律的方法稱為模型方法。它既包括利用各種實(shí)物模型來模仿、再現(xiàn)原型的某些特征、狀態(tài)和本質(zhì)的模擬方法也包括對(duì)各種思想模型的具體運(yùn)用。任務(wù)描述：量筒、圓蓋、扁蓋和100毫升大口杯4種容器，各自放入25毫升水，2小時(shí)后測(cè)量各個(gè)容器中剩于的水量。2人一組完成探究實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、陳述探究問題：表面積大小對(duì)水蒸發(fā)快慢的影響案例：美國小學(xué)科學(xué)探究能力測(cè)評(píng)觀測(cè)點(diǎn)測(cè)量：用方格紙測(cè)量表面積估算能力變量的識(shí)別變量控制表達(dá)能力操作技能：用量筒測(cè)量水量記錄

有刻度的量筒100毫升的燒杯大杯蓋子中等大杯蓋開始的水量最后的水量水的蒸發(fā)量排序運(yùn)用事實(shí)，解釋、因果關(guān)系歸納，運(yùn)用術(shù)語