论文选读5：教科版小学科学测量的教学建议

1 教科版小学科学测量的教学建议教科版小学科学测量的教学建议 徐 晶 武义县王宅镇中心小学 浙江 金华 321205 摘要 摘要 测量是借助各种不同类型的工具对周围世界的一种定量观察 也是一种通过数学语言 与别人进行交流的工具 教科版小学科学是目前小学使用率较高的一套教材 笔者就教材中涉及测 量的内容作了统计 并就教科版小学科学测量的教学提出了一些有针对性建议 关键词 关键词 教科版科学 测量 教学建议 全日制义务教育科学 3 6 年级 课程标准 实验稿 以下用 标准 明确 指出 科学探究是科学学习的中心环节 新课改以培养小学生科学素养为宗旨 对 小学生科学探究素养的形成 科学过程技能的培养是其中最根本的基础 科学过程技 能是科学工作者在科学研究中必须具备的一些最基本的思维方法和操作技能 其中测 量属于科学过程技能中的重要基本技能之一 测量实际上就是借助各种不同类型的工 具对周围世界的一种定量观察 也可以说是对事物某一方面特性的精确描述 它也是 一种通过数学语言与别人进行交流的工具 测量可以用已知的标准单位和未知的物体 属性进行比较 通过比较 可以更加全面了解事物 科学过程技能是相互关联 互为因果的 同样正确的测量技能也有重要的作用 它为发展其他技能提供了更科学的依据 发展小学生良好的测量技能与习惯是他们在 做定量观察 比较 分析数据的重要保证 通过测量 体验科学探究要尊重证据 由 不同的测量工具意识到科学是不断发展的 乐于用学到的知识改善生活 养成细致观 察的习惯 在科学研究中使用的测量方法和内容有很多 对小学生而言 多长 长度 多 大 体积 多重 重量 等不仅是日常生活中常常要遇到的问题 也是他们发展过 程技能 测量中最主要的几个方面 这些方面的测量是最基础的科学过程技能之一 科学数据就是证据 能用简单测量工具 尺 测力计 天平 量简 温度计 秒表等 对物体进行定量观察 是采集数据的重要手段 它为后续实验实施的科学性和准确性 提供了保证 通过实验和数据来形成对自然现象的解释 对小学生的科学素养的培养 具有重要的意义 一 小学科学教材 一 小学科学教材 教育科学出版社 涉及测量内容的统计 涉及测量内容的统计 教育科学出版社 以下简称教科版 出版的小学科学教材是教育部基础教育教材 2 审定工作办公室批准 为验证 标准 出版的一套 科学 实验教材 该教材在全国 24 个省 市 的 150 多个实验区使用 是使用范围较大的一套教材 笔者仔细阅读分 析了小学科学教材 教科版 就教材中涉及测量的内容进行了统计 见表 1 表 1 教科版小学科学涉及测量内容的课题统计 年 级 专 题 课题长度质量温度体积力 其他方面 时间 估算等 我看到了什么 借助皮尺等观 察大树 校园的树木测量树干粗细 植 物 植物发生了什 么变化 测树干粗 量 叶的长度 估算落叶数量 我们 周围 的材 料 比较柔韧性 材料的弯曲程 度 水和食用油的 比较 比较水和食用 油的轻重 比较水的多少 非标准单位 标准单位测量 液体的体积 三 年 级 上水 和 空 气 空气有重量吗 认识天平 学 习准确称量 种植我们的植 物 利用工具观察 种子的生长速 度 茎越长越高 测量植物生长 高度 植 物 的 生 长 变 化 我们的大丰收 用估算的方法 统计种子数 蚕卵里孵出的 新生命 测量蚕的体长 蚕的生长变化测量蚕的体长称蚕的重量 动 物 的 生 命 周 期 蚕变了新模样 测量出蚕茧的 纵周长和横周 长 估计蚕丝的长 度 温度和温度计 认识温度计 会识读温度 测量水的温度 学会使用温度 计测量水温 水结冰了 测量水结冰过 程中的温度 水在什么温度 时结冰 测量水结冰时 的温度 三 年 级 下 三 年 级 下 温 度 与 水 的 变 化 冰融化了 测量冰融化的 温度及周围空 气温度 天气日历 初步使用温度 计测量气温 风向和风速 自制工具测量 风向风速 天 气 降水量的测量 用雨量器量降 水量 四 年 级 上 我们 的身 体 跳动起来会怎 样 量心跳和呼吸 次数 四 年 级 新的 生命 种子的发芽 确定合适的发 芽温度 测量种子吸收 了多少水 3 下 年 级 专 题 课题长度质量温度体积力 其他方面 时间 估算等 生物 与环 境 种子发芽实验 二 温度对发芽的 影响 光和影 量不同光照情 况下影的长短 阳光下的影子 量一天中阳光 下物体影子长 短 光与热 光的强弱与温 度 光 怎样得到更多 的光和热 物体的颜色与 吸热 直射 斜射与吸热 测量力的大小 使用弹簧测力 计测力 运动与摩擦力 测量摩擦力的 大小 五 年 级 上 运 动 和 力 滑动与滚动 滑动和滚动摩 擦力比较 橡皮泥在水中 的沉浮 测量橡皮泥体 积 用刻度杯 测量橡皮泥排 开的水量 浮力 弹簧秤测量泡 沫塑料块在水 中受到的浮力 下沉的物体会 受到水的浮力 吗 弹簧秤测量下 沉物体受到的 浮力大小 沉 和 浮 探索马铃薯沉 浮的原因 测量钩码在不 同液体中受到 的浮力大小 热起来了 测量物体有无 包裹的温度 液体的热胀冷 缩 测量水温 液体温度变化 与体积 金属热胀冷缩 吗 金属条热胀后 变长 热 设计制作一个 保温杯 不同金属容器 中水温变化 保温杯中的水 温变化 用水测量时间 量出 100 毫升 水 机械摆钟 测量摆在相同 时间内摆动的 次数 五 年 级 下 时 间 的 测 量摆的研究 不同条件下多 次测量摆摆动 的次数 定滑轮和动滑 轮 测力计测量滑 轮的省力情况 滑轮组 测力计测量滑 轮组的省力情 况 工 具 和 机 械 斜面的作用 测量直接提升 重物与用斜面 提升重物所用 的力 六 年 级 上 生物 的多 样性 谁选择了它们 同温度不同质 量的水温度下 降 减少丢弃及重 新利用 弹簧秤称量包 装和商品 六 年 级 下 环境 和我 们 一天的生活用 水 自制量筒测量 家中用水量 项目长度质量温度体积力 其他方面 时间 估算等 4 占测量的百分比22 64 7 55 26 42 13 21 16 98 13 21 图图 1 测量项目占全部测量内容的统计 测量项目占全部测量内容的统计 长度 质量 温度 体积 力 其他方面 时 间 估算等 观察全部测量在小学教科版中的分布 我们可以发现小学生日常生活中会用到的 测量技能在教材中都有涉及 具体每个测量内容所占的比重比较均匀 并且按照难易 层度进行了合理的编排 我们的教科版教材按照学生已有经验和身心发展的特点 在 编排上不难看出测量作为实现科学观察高级阶段的重要手段 儿童测量的发展是按照 先感官后工具 如三年级第一课 我看到了什么 先用各种感官观察大树 然后借助 工具皮尺来进行观察 先定性后定量 如先能比较水和油的轻重后认识天平 学习准 确称量 先静态后动态 如会用测力计测重力到会测摩擦力浮力等 先单体后多体 如测量水的温度到后面 设计制作一个保温杯 里综合测量各种容器内水温变化情况 等 先短期后长期这样的顺序 二 教学建议二 教学建议 测量作为重要的实验技能 学生测量技能的形成可以分为认知阶段 联接阶段和 自动化阶段 根据测量技能形成的三个主要阶段 在教材安排和教师的课堂教学上让 学生能进行独立的测量操作要经过 定向 模仿 练习 纠错强化 这些阶段 一 定向 引发问题冲突 产生测量需求 一 定向 引发问题冲突 产生测量需求 现代教学论指出 产生学习的根本原因是问题 没有问题 也就难以诱发和激起 探究的欲望 因此教师的职责就是要把教学内容转换成具有潜在意义的问题情景 在 学生思维的最近发展区 提出问题 引起矛盾冲突 使学生原有的认知结构与新知内 容之间产生一种不协调 激发学生探究的欲望 从而把学生引入 问题 探究 的 学习过程中 科学活动需要用测量作为量化的手段 帮助学生获得数据来发现规律 在教学中 教师要使学生在遇到问题时能够想到使用测量工具 为什么使用测量工具 并且知 5 道测量技能不是靠教师讲解来习得的 而是在测量操作实践活动中获得的 当学生遇 到问题有了测量需求时 教师再把测量工具以及它的使用方法等知识介绍给学生 这 样不仅满足学生学习的需要 还可以使学生对该项测量有深刻的印象 所以在科学探 究中建构测量工具的规范使用方法 要比单纯开展测量技能训练的教育价值更大 教 师在教学中可以抛出需要解决的问题或者巧妙地使用实验材料引出测量工具 我们可以参照以上测量内容统计表 来确定测量技能学习的起始课题 按照课题 内容巧妙地引出学生的测量需求 例如 三年级下 温度和温度计 这课 学生要认 识温度和温度计 在学生认识到 温度是表示物体冷热程度的 我们可以通过皮肤等 触觉器官感知 比较物体的冷热情况后 教师让学生按照不同的顺序比较课前准备好 四杯水 水温差有大有小 同样的四杯水 由于实验顺序不同 手指获得的感觉是不 同的 在活动中 学生意识到 用触觉来感知物体的冷热 有时是不准确 不可靠的 那么 通过什么方法可以准确的知道物体的冷热程度呢 这就引出了测量温度的方法 和工具的学习 学生对接下来认识温度计就产生了很大的兴趣 二 模仿 从规范使用测量工具开始学习测量技能 二 模仿 从规范使用测量工具开始学习测量技能 测量可以分为精确测量和粗略估计两种形式 在科学探究活动中有很多时候需要 我们精确测量 精确测量关系到探究结果的准确性 因此学会精确测量有重要意义 在教学中 安排了温度计 量筒 天平 测力计等测量工具的使用 目的是为了培养 学生掌握精确测量的技能 这是学生掌握测量技能的认知阶段 也是模仿阶段 学生在老师的指导下对测量 工具的认识 对测量的原理 操作过程或操作准则进行领会与理解 模仿 要 仿 就得有个标准的模式 有示范 让学生在脑子里产生相应的活动方式的映象 这是学 生学习的活榜样 如天平等一些易损 复杂的测量工具教师可以直接讲解与演示示范 使用 在示范的同时应注意示范的正确性和速度 进行整体活动方式示范或分解活动 方式示范 也可结合讲解时示范 在学生实地训练时示范或在纠正学生动作时示范 教师既要作出榜样 又要指导方法 有的技能训练不是先通过示范 模仿 而是让学生尝试错误 笨拙 地模索 让 他们有发挥自己的智慧的机会 开始运用这种方法时 只给一点指导 以帮助学生定 向 调动积极性 尔后 就让学生独立探究 尝试 并从错误中吸取教训 寻找有效 的方式 方法 教师只在学生感到十分需要时 才再给予必要的指点 如在三下 测 6 量水的温度 这课中 因为前面一课已经认识了温度计 有个教师在提出问题后先让 一个学生上讲台来测量水的温度 让全班同学观察 然后问 该同学的测量规范了吗 你觉得哪些地方是要注意的 为什么 这样学生结合实际的操作 提出使用温度计的 方法 最后教师来总结使用温度计方法示范使用温度计后 接下来学生模仿测量水温 就更规范了 有时也要认真对待测量数据的差异 你们是怎么测的 哪一种更准确呢 达到规 范的认同 形成规范的意识 自觉规范的行为 同时不要再三强调 反复啰嗦 而是 让学生在讨论和质疑中 在失败反省中认识和学习规范 采用 尝试错误 反思操作 方法 这样自省性规范比他律性规范更有效 三三 练习 重视测量实践 将测量技能转化为测量能力及测量意识练习 重视测量实践 将测量技能转化为测量能力及测量意识 练习是技能形成的基本途径 练习应遵循技能形成的规律 按照 准 熟 活 这样的发展过程来安排 在模仿的基础上进行独立练习 第一步力求活动 动作 正确 准确 但速度可慢一点 第二步力求活动 动作 熟练 连贯 速度要逐步加 快 第三步力求活动 动作 灵活 不断变更活动的条件 提高学生对各种条件的适 应性和活动的创造性 1 通过反复运用测量工具 使测量技能内化为测量能力 测量技能的掌握必须遵循 做中学 的理论 同一测量工具在不同测量内容中的 应用 会促使学生运用标准和非标准单位测量各种物体 例如 三年级 比较水的多少 这课是运用量筒测量水的体积 学生了解使用量 筒的正确方法 且这时的体积单位是毫升 四年级学习 降水量测量 时 运用雨量 器测量降水量的多少 虽然还是使用量筒 但单位是毫米 这样的差别 会促使学生 产生弄清楚两个单位之间关系的愿望 通过比较 学生不仅能巩固正确使用量筒的方 法 还会促进数学知识的学习 五年级在学习 沉和浮 运用水槽测量排水量时 由 于有以前知识的积累 学生可以从量筒使用标准单位测量技能 过渡到解决水槽上没 有标准的难题 从而较好地完成水槽测量 在进入 用水测量时间 内容时 学生就 能想到用水聚集的多少来表示时间的长短 把看不着摸不着的事物 时间 用单位时 间流出固定水的量来测量 这时学生表现出来的 就不是测量技能 而是测量能力 再如 一杯水能溶解多少盐 是四年级学生关于定量观察的一次探究活动 小学中年 级进行的定量观察还只是初步的 想知道水里放入多少食盐 这样的定量观察就需要 7 使用测量工具 因此 学生在使用有标准计量量筒的启发下 用小勺作为测量工具 并且用 一平勺 作为统一单位进行测量 因此 对小学生来说 测量技能内化为测量能力需要多个案例进行刺激 是学生 将测量方法融会贯通 从简单操作到根据具体要求灵活运用测量方法来解决实际问题 在有测量内容的课里 教师都要准备好各种材料 让学生能动手实践 通过解决一系 列问题中 使测量技能内化为测量能力 2 用以旧带新的方法 学习不同测量工具的使用方法 技能也可以迁移 测量工具使用方法都有相通的地方 例如 每种测量仪器都有 刻度和量程范围 学生会读一种测量工具的数值 就能够用同样的方法去读另一种测 量工具 学生在学会使用量筒后 在学习使用温度计时 只要让学生找准起点和方向 就能顺利读取数据 继续用迁移的方法也能读取其他测量工具的数值 这时技能也即 转化为测量能力 3 在科学探究活动中提高测量意识 测量意识是学生在进行探究活动时定量观察的意识 用数据说话的意识和利用数 据解释现象的意识 测量的目的是为了寻求证据 支持猜想和假设 学生测量的目的 要与探究内容结合 才能使学生有意识地作为获取证据的手段来使用 在探究活动中 需要选择科学的方法 精确测量与不精确测量相结合 如树的横 断面积 不规则物品的体积 为了减少测量误差 需要多次测量 数据处理 如测量 长度 可以多测几次 取平均值 测量摆动周期 测量一次误差较大 即偏大或偏小 可能性较大 可以采用测多个摆动周期的总时间 除以摆动次数 得到更接近摆动周 期真实值的测量值 教师应鼓励学生自己设计自己的 非标准化 测量系统 这种方法不管是否比