小学科学培训之新课标下对科学思维的理解与实践

新课标下对科学思维的理解与实践我经历的科学课发展变化第一阶段（2001--2007）：活动为主体，发展概念第二阶段（2007--2013）：概念为核心，发展探究第三阶段（2013--今）：逻辑为线索，发展思维逐渐累积、迭代易于理解记忆的科学课模型科学概念是骨骼科学探究是血肉科学思维是灵魂科学概念是骨骼科学概念是骨骼科学探究是血肉科学概念是骨骼科学探究是血肉科学思维是灵魂思想者（罗丹）我经历的科学课发展变化第一阶段（2001--2007）：活动为主体，发展概念第二阶段（2007--2013）：概念为核心，发展探究第三阶段（2013--今）：逻辑为线索，发展思维做思8新课程标准--课程目标

（一）核心素养内涵科学课程要培养的学生核心素养，主要是指学生在学习科学课程的过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力，是科学课程育人价值的集中体现，包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面。核心素养内涵--科学观念科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识。科学观念既包括科学、技术与工程领域的一些具体观念，如对物质、能量、结构、功能、变化的认识；也包括对科学本质的认识，如对科学知识的可验证性、相对性、暂时性的认识，对人与自然关系的认识，以及对科学、技术、社会、环境之间关系的认识；还包括科学观念在解释自然现象、解决实际问题中的应用。科学概念---科学观念：强化了实践应用对思想认识的促进作用观念是人们对事情的主观与客观认识的系统化之集合体。人们会根据自身形成的观念进行各种活动。利用观念系统（观念体系）对事物进行决策，计划，实践，总结等活动，从而不断丰富生活和提高生产实践水平。科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识，是科学概念、规律、原理在头脑中提炼和升华。科学教育不仅要重视学生对科学观念的深度理解，还要重视这些观念在真实情境中的应用。12观念的形成需要建立思想认识并与实践应用相结合。观念的表现是在实际应用中以思想认识为指导。科学概念---科学观念：强化了实践应用对思想认识的促进作用思想

行为引导强化素养观念核心素养内涵--科学观念总述：科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识。分述--科学概念：科学观念既包括科学、技术与工程领域的一些具体观念，如对物质、能量、结构、功能、变化的认识；分述--科学本质：也包括对科学本质的认识，如对科学知识的可验证性、相对性、暂时性的认识，对人与自然关系的认识，以及对科学、技术、社会、环境之间关系的认识；分述--用于建立自我认识：还包括科学观念在解释自然现象、解决实际问题中的应用。学用信科学概念：

科学观念既包括科学、技术与工程领域的一些具体观念，如对物质、能量、结构、功能、变化的认识；四个跨学科概念十三个核心概念物质世界生命世界地球宇宙工程技术跨学科概念属于各个领域都存在的规律。

他在现阶段进行积累，作用于未来。跨学科概念：引导概念发展的方向，精简、聚焦学习内容

重视学科存在---要思考这个学科、领域是否有此概念。

重视概念指向---教学设计中各级概念箭头是否“指向”此概念。稳定与变化

系统与模型

地球系统火山喷发是地球内部能量逐渐蓄积的过程。人类通过观察火山，了解地球内部的信息。实验必须成功！快点看到现象！反复调整土豆泥、番茄酱用量；反复制作火山锥。快速的实验唯一的答案互相之间的默契准时下课的保障这还是科学课吗？学生：我们的火山还没有喷发，但我们发现土豆泥拱起来了。（地震啦！）学生：我们的火山喷发了，是在杯壁土豆泥接缝那里喷出来的！（那里最薄弱）仔细的观察，精准的描述科学本质

也包括对科学本质的认识，如对科学知识的可验证性、相对性、暂时性的认识，对人与自然关系的认识，以及对科学、技术、社会、环境之间关系的认识。

科学本质--可验证性，科学研究的结论必须是可验证的光和颜色

在科学史上，牛顿和歌德都研究过光和颜色。牛顿用三棱镜将太阳光分解成单色光，然后又用一个倒置的三棱镜将单色光束还原成太阳光，这显然是一个人人皆可重复的实验。科学本质--可验证性，科学研究的结论必须是可验证的光和颜色

歌德则仅用肉眼的感觉描述颜色，并力图建立一门颜色学。但每个人对色彩的感受不同，即便相同，对感受的记载也会有很大的模糊性，难以接受重复检验。

透纳的画作《光与色——洪水灭世后的清晨》他通过画画来传达歌德的思想：光透过大气层，产生了各种颜色。科学本质--可验证性，科学研究的结论必须是可验证的光和颜色

应用可靠的概念。

当我们要根据遥远星系发出的光判断星系中的物质含量时，就只能沿着牛顿的思路，通过光的色散找到星系的光谱，然后再与一些元素的特征光谱相对比，从而获得遥远星系的信息。最初，科学家们就是用这种方法弄清太阳上的元素的，元素周期表中位列第二的氦元素最早也是在分析太阳光谱时被发现的。科学本质--可验证性，科学研究的结论必须是可验证的

实验具有可重复可验证性，说明它遵循了这个实验中的必然规律，而不是偶然发生的。而遵循客观规律的实验结论也必然是可靠的，科学的。

包括两个方面：(1)指实验的样本量足够大，在相同实验条件下要有足够的重复观察次数，以避免实验结果的偶然性，突出其必然规律;(2)指任何实验结果的可靠性应经得起独立实验重复的考验，重复实验是检查实验结果可靠性的唯一方法。科学课吉祥数字3科学不是求同，而是始终在寻求新的发现，新的证实。对证伪的“期待”是区别科学和伪科学的标志。圆桌派：科学始终寻求发展，进步。证伪：我们就知道哪里可能出错，就对去修正，去发展、前进。证实：让我们会更加有信心，去挑战。科学是一种批判的态度，拥有质疑的精神。科学结论的证实可以理解为，始终在尝试但尚未得到反驳或证伪的“支持”。任何的科学理论都需要可以被证伪，如果某一项科学在任何的条件下都是不可证伪的，都是正确的，那么这就是伪科学了。他需要做的就是确定一个科学理论可能在某种情况或者前提下会被推翻，但不需要你真的去推翻他。科学本质--可验证性（证伪），科学研究的结论必须是可验证的科学的尽头是宗教吗？科学对世界的认识哪里有尽头？……科学本质--相对性、暂时性第一，从结果看，科学是一种相对稳定的理论知识体系。因为作为科研活动结果的科学知识，尽管是特定历史阶段或特定历史条件下科学家对科学问题或自然现象所作的最好解释，但并非完美无缺或一成不变，而要随着研究的深入不断加以改进和完善。第二，从过程看，科学是一个永无止境的探究活动。科学研究始于问题，经由提出、检验、接受或抛弃假设而作出结论，新的结论又引出新的问题，由此循环往复，步步深入，以致无穷。第三，从人类事业看，科学会受社会文化、政治、经济及个人主观因素的影响。科学理论的发展具有革命性和继承性。科学理论的革命性在于改变旧理论的基本概念和原理，突破和超越旧理论，新理论不仅可以解释旧理论能够解释的所有现象，而且可以解释旧理论不能解释的现象。科学理论的继承性或者表现为理论概念的延伸，或者表现为把旧理论作为一种特例包含在新理论之中。DDT是一种非常有效的杀虫剂。二十世纪五十年代，DDT使用范围迅速扩大，且在疟疾、痢疾等疾病的治疗方面大显身手，救治了很多生命，还带来了农作物增产。然而，上个世纪60年代，科学家们发现DDT在环境中非常难降解，并可在动物脂肪内蓄积，甚至在南极企鹅的血液中也检测出DDT，鸟类体内含DDT会导致产软壳蛋而不能孵化，尤其是处于食物链顶极的食肉鸟如美国国鸟白头海雕几乎因此而灭绝。1962年，美国科学家蕾切尔·卡逊在其著作《寂静的春天》中怀疑，DDT进入食物链，是导致一些食肉和食鱼的鸟接近灭绝的主要原因。从70年代后滴滴涕逐渐被世界各国明令禁止生产和使用。世界卫生组织于2002年宣布，重新启用DDT用于控制蚊子的繁殖以及预防疟疾，登革热，黄热病等在世界范围的卷土重来。科学观念总述：科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识。分述--科学概念：科学观念既包括科学、技术与工程领域的一些具体观念，如对物质、能量、结构、功能、变化的认识；分述--科学本质：也包括对科学本质的认识，如对科学知识的可验证性、相对性、暂时性的认识，对人与自然关系的认识，以及对科学、技术、社会、环境之间关系的认识；分述--用于建立自我认识：还包括科学观念在解释自然现象、解决实际问题中的应用。学用信学--用--信我怎么知道---概念、探究我如何相信---论证、态度1.掌握基本的科学知识，形成初步的科学观念

初步认识科学的本质；掌握与认知水平相适应的科学知识，初步形成基本的科学观念，并能用于解释有关的自然现象、解决简单的实际问题。课程目标--总目标

核心素养内涵--科学思维

科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，主要包括模型建构、推理论证、创新思维等。

模型建构体现在：以经验事实为基础，对客观事物进行抽象和概括，进而建构模型；运用模型分析、解释现象和数据，描述系统的结构、关系及变化过程。推理论证体现在：基于证据与逻辑，运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，建立证据与解释之间的关系并提出合理见解。创新思维(创新与批判）体现在：从不同角度分析、思考问题，提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法。科学思维模型建构科学推理科学论证创新质疑模型建构：以经验事实为基础，对客观事物进行抽象和概括，进而建构模型；运用模型分析、解释现象和数据，描述系统的结构、关系及变化过程。能基于经验事实抽象概括出理想模型，具有初步的模型理解和模型建构能力。推理论证：基于证据与逻辑，运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，建立证据与解释之间的关系并提出合理见解。具有初步的推理与论证能力。创新与质疑：能对不同观点、结论和方案进行质疑、批判、检验和修正，进而提出创造性见解和方案，具有初步的创新思维能力。模型建构：重点是，能根据研究问题和情境，在一定条件下对客观事物或思想方法进行抽象和概括，构建易于研究的、使用的，能从主要方面反映事物本质特征、共同属性及规律方法的理想模型。

运用模型分析、解释现象和数据，描述系统的结构、关系及变化过程。

是研究对象的模型化（物理、生物、地宇、技术工程、数学模型，用于解释概念）

是研究思路的模型化（思维模型，用于解决问题）

科学思维模型建构科学推理科学论证创新质疑比较的思维模型比较的思维模型生物概念模型植物动物生物科学推理：提供方法（兵书“三十六计”）重点是，运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，形成证据，构建探究逻辑。

推理的基本要素是判断，一个个相关联的判断构成了推理。

这个卵有壳吗？有

那个卵有壳吗？有

那个呢？有

看来卵都有壳。科学思维模型建构科学推理科学论证创新质疑科学论证：提供谋略（诸葛亮）重点是，使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，运用（之前的推理）证据对研究问题进行描述、解释和预测的能力，以及建立证据与解释之间关系的能力。

这个卵有壳吗？有

那个卵有壳吗？有

那个呢？有

看来卵都有壳。卵都这样吗？有没有壳的吗？再找一些证据。科学思维模型建构科学推理科学论证创新质疑论证“进行论证”意味着拿出一组理由或者证据来证明一个结论。论证是用理由去证明某些观点的过程。论证的意义：首先是因为他可以发现哪些观点优于其他观点。我们需要对不同的观点进行论证，然后对这些论证进行评价，看看他们的说服力究竟有多强。其次，当我们得出了一个经由各种理由充分证实的结论时，我们通过论证对这个结论进行解释和辩护。成功的论证不只是重复结论，他通过提出理由和证据使其他人接受这个结论。真正的论证需要长时间的实践积累。

摘自《论证是一门学问》安东尼·韦斯顿著推理的方法

论证的谋略创新质疑：从不同角度分析、思考问题，提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法；具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑。

创新的多样性

创新的新颖性

创新的适用性

质疑的理解

质疑的比较

质疑的表达科学思维模型建构科学推理科学论证创新质疑模型建模科学推理科学论证评判其合理性创新A创新B创新C创新D创新E质疑49谢谢各位老师！6.光的反射现象第一单元光一、聚焦有人知道这是什么现象吗？这种现象是怎么形成的？光的反射有没有什么规律？二、探索

1.将卡纸剪成比手电筒光圈直径略大一点的圆；光的反射实验2.在剪好的卡纸中间划开一道缝隙，并用透明胶带将卡纸固定在手电筒光圈上；3.打开手电筒，会有一道狭窄的光束射出来。4.关闭教室中所有的灯，拉上窗帘。先用手电筒照射白板或纸屏，调整手电筒距白板或纸屏的距离，以确保能看清楚一道光斑。5.在白板或纸屏的某处做一个记号。再通过调试平面镜，使光反射到标记的位置。6.不断重复上面的实验，直到你能预测平面镜会将光反射到什么位置。8.通过调整镜子的位置，使反射光到达某一指定地点。通过刚才的实验，有同学能描述光发生反射现象的过程吗？光在沿直线的传播过程中，如果碰到物体，就有一部分光线从物体表面被反射回去，这种现象叫作光的反射。1.你能画出光在镜面上反射的路线吗?被反射的光线还是沿直线传播吗？三、研讨

入射角=反射角2.我们发现的光的反射规律相同吗?与镜面反射相同,任何物体都能反射光，只不过是光在物体表面的反射情况有所不同。我们能够看到物体就是因为它们反射的光进入了我们的眼睛。四、拓展

1.测量地月距离的世纪难题

科学家利用光的反射原理在月球上安置了几面特殊的镜子(激