科学(首师大版)1-8册教材简介

科学 首师大版 第1 8册 教材培训王素英2013 7 11wangsuying123 一 本套教材内容回放 首师大版科学教学内容一览表共8册47个单元156课 1教材设计的特色 贴近生活 生动活泼 有趣味 发展学生的兴趣和好奇心 有弹性 可自主选择 改革表达模式 具有开放性和灵活性 突出实践活动 促进科学能力的发展 继承和发展传统的科学教育经验 关注儿童的年龄特征 遵循儿童的认知特点 注重思维能力的培养 如比较 分类 归纳 概括 分析 综合等 注重观察 实验 制作等动手实践等 开发教学资源 自然资源 社会资源等 关注教学评价注意学科间的联系 科学发展史的教育设计与制作探究式科学教育呈现科学探究式的学习方式 关注教学评价课文中的评价 各册中的自我测试 自我评价与他人评价 形成性评价 我的科技新闻卡 我的科学探究故事等 地域特色地方资源 如科技场馆 科普基地等 总之 教师好教 学生好学 2科学概念与技术教育的渗透 物质 系统 三 四年级 结构和功能 四 五年级 能与能的转化 四 五年级 运动与变化 五 六年级 相互关联 五 六年级 设计与制作 四 五 六年级 第1 2册 人与自然 地球系统 四大圈层 基本操作 核心概念 第1 2册 动物植物物质是客观存在的物质是有其特征的水空气大地 第3 4册 结构与功能 生活与技术科学探究 核心概念 第3册 经历科学 探究摆测温 根和茎 物体是有结构的能有不同的形式电磁声 核心概念 第4册 生活中的空气花和果实共有的家园结构与功能相适应关爱健康设计与制作 结构 第5册 运动与变化 生活与技术科学探究 核心概念 第5册 水蜡锈霉运动与变化力材料星球探索 第6册教材内容 核心概念 第6册 机械与工具热与生活能的形式与转化光与生活设计与制作 转化 能源与生活 第7册教材内容 科学概念 人体的秘密生物与环境事物之间是有联系的身边的运动地球的运动科学考察 第8册教材内容 科学学习能力 观察 实验 比较 分类 描述类比 归纳 概括 演绎预测与推理 记录数据 搜集证据 解释结论 应用迁移控制变量 对比的观察与实验 使用工具和仪器 绘图其他 情感态度与价值观 科学本质 求实证尊重事实 用数据说话注重经历 感受与体验重在应用 举一反三 二 教学中几个重要的提示 探究式科学教育科学解释几种研究方法及过程技能目标达成的检测 关于探究式科学教育 探究式科学教育的特征 求实证与解释 教师的作用 有效地指导探究学习 学生主动学习的表现 求新知的欲望与科学能力的养成 解释的表达 对科学的本质是解释的认识 使人们空前关注科学概念的描述 因为解释是科学的产物 概念是解释的表达方式 解释的产生来源于科学探究的全过程 科学观念与思想 概念是有组织的 有不同覆盖程度的 用抽象语言表达的 超越主题和事实的一些观念和思想 科学概念包括科学的观念和对科学的看法发展学生正确的科学观念 比让他们掌握大量事实性的信息更受到重视 帮助学生发展科学概念 在探究式学习中 学生的科学概念 探究能力和情感态度价值观是同步发展的 从发展科学概念的角度 学生的学习可以分为检验观念 拓展经验 形成新的观念三个阶段 学生科学概念的发展过程将遵循 熟悉事物 小观念 大观念 更大的观念 理论和原理系统的顺序 这个过程不会反向而行 教学要根据学生的经验一步一步地拓展他们的观念 而不要跑到他们经验的前面是很重要的 概念关系图 从课程内容中提取出来观点和专业术语 将它们以直观的形式画在图中 显示了它们的名称和相互间的关系 视觉信息和言语信息的整合促进了对概念的理解 概念关系图的关键在于清晰地表示了一个项目与其他项目的关系 概念关系图以图表的形式代表各个组成部分之间的关系 概念图 用图形化的形式显示概念或多个概念之间的联系的方式 由节点 连线 连接词 实例组成 几种研究方法 一 观察与描述 二 比较与分类 三 实验与模型 观察 即人们在自然条件下 通过感觉器官或借助科学仪器 有目的 有计划地感知客观对象从而获得事实的一种研究方法 以是否通过中介物为标准 分为直接观察和间接观察 直接观察指通过感官在事发现场对客体的观察 间接观察 其一 指以感官通过某些仪器来观察客体的方法 其二 指对事发后留下的痕迹 如照片 录像 录音 等进行推测的观察 调查也是小学生认识生命世界的常用形式 它更趋向于一种实践活动 但从研究方法来看 它其实是一种大范围内的观察 需要指出的是 文献资料的专题收集也是一种调查活动 一 观察与描述 注意 观察要有记录 记录要客观 对观察结果的记录 实际上是对观察对象的描述 例如 蜗牛 由于受年龄特点和认识水平的限制 儿童早期主要用感官直接观察周围的生命事实 并进行定性描述 随后发展到借助工具进行间接观察 一些观察还往往需要预先对观察对象进行解剖 随着定量观察 观测 的产生 定量描述将观察结果体现得更科学和简明 观察结果的描述渐渐严谨到具有统计学的意义 比较 是从具有同一性的事物中寻找差异 或从具有差异性的事物间寻找统一性的思维方法 按属性的数量分为 一种属性的单项比较 多种属性的综合比较 多种比较 才能认识事物的本质属性横比 按时空的区分 可分为空间上比较 即同时存在的两个获两个以上的研究对象进行对比 以确定相同和不同 纵比 即时间上的比较 是对研究对象不同发展阶段的比较 还有一种类比 是将研究对象与已知对象进行对比 分类 是在观察的基础上 根据一定的标准对物体或事件进行分组或排序 二 比较与分类 人们通常说的生物学实验实质上是一种人为条件控制下的生命过程的再现 这是生命科学研究的另一种重要方法 如果由于种种原因 直接用研究对象进行实验非常困难或者简直不可能时 可用模型代替研究对象来进行实验 这就是模型实验 三 实验与模型 例如 生命世界 的大部分内容以 观察 调查 研究方法为主不同 生命的基本需求 和 环境对生物的影响 等内容是以实验为主要研究方法的 例如 以验证植物生长和阳光的关系的验证式实验 以生态瓶模拟生态系统的模型实验 以探究植物种子萌发的条件 探究茎根的作用 探究植物的向性运动等探究式实验 由于实验涉及的影响因素往往较多 为保证实验的准确 要注意设置对照 并适当增加重复 同时识别与控制变量 给出具体的操作性定义 盲人摸象需 会诊 三个盲人被要求描述大象长成什么样子 第一个盲人摸到了大象的尾巴 便说 大象就像一根绳子 第二个盲人摸到了大象的鼻子 便说 大象就像一条蛇 第三个盲人摸到了大象的腿 便说 大象就像一个树干 三人中谁对 都不对 都对 三人的结论都不充分 但他们都使用了科学的方法 因为每个人都利用他收集的信息作为证据 然后尝试着形成对这个未知动物的心理影像 他们每个人形成的影像都不全面 反应出每人收集到的证据的局限性 这三个盲人怎样才能设法将大象描述的更准确呢 会诊 他们可以将自己的信息集中到一起 进行交流 可以进行进一步的观察 摸取其他位置 形成全面的认识 这种 会诊 借助大量观察与操作 借助交流与推理 这些盲人就会形成对大象结构的一种理论或模型 达到 盲人不盲 的目的 看看盲人摸象 这正是我们教学的一个模式 我们在上课的时候要教给学生的内容知识 就像是那些琐碎的个人信息 基于这些同样的教学内容 学生会形成不同的理解 形成不同的答案 也就像是做研究一样 我们收集到的可能是一样的数据 但是不同的研究者得出了不同的结论 盲人不盲 重要的一点是让学生们意识到 不管学习多长时间 都不可能把一个领域的所有知识都学穷尽 但是他们无论学习什么学科 都可以用探究的这个过程来学习 这个过程是始终存在的 这就是科学是如何工作的 盲人不盲 的实践活动 科学家是怎样进行科学探究的 科学家是通过不断探究来 做科学 的 即 观察现象 提出问题 寻找实证形成理论 发现更多的信息或挑战他人已形成的观点 简言之 科学探究是科学家发现自然规律 获取科学知识的主要过程和方法 科学探究一般都包括提出和聚焦问题 设计研究方案 收集和获取证据 整理信息 分析数据 得出结论 表达与交流五个重要的要素 关于科学探究的过程技能 科学过程技能一般包括12步 观察 分类 测量 预测 推断 交流 表达 识别与控制变量 形成与验证假设 解释数据 界定变量的操作定义 实验与建立模型 一 观察 耳闻易忘 目睹为实 躬亲则明 知识永远不能替代真实的观察 1 观察的意义 观察是研究自然科学的最基本的方法 人们认识自然 探究世界 总是从观察开始 观 是动用一切感觉器官去接受各种信息 包括耳闻 目睹 手摸 鼻嗅 舌尝 察 就是考察 了解事物 是用脑积极思考 分析 因此观察不仅要会 观 还要会 察 才能有所收获 观察是一种有目的 有计划 比较持久的知觉活动 它是以视觉为主 融其他感觉为一体的综合感知 是知觉的一种高级形式 2 观察的特点 1 观察是一种感性的认识活动 它记录和报导事实 为自然科学的研究提供经验事实材科 观察具有感性认识活动的长处和短处 2 观察的目的性和计划性 人们正是根据所要解决的科学研究任务 确定了观察的对象 观察的角度 观察的步骤等等 这一特点 使观察区别于一般的感性认识活动 3 观察的分类 观察包括自然观察和科学实验两大类 自然观察是指人们对自然界的现象不作任何变革而进行的一种观察 科学实验就是人们根据科学研究的任务 利用专门的仪器对被研究对象进行积极的干预 人工地变革和控制被研究对象 以便在最有利的条件下对它们进行观察 4 什么是观察法 观察法是指研究者按照一定的计划 为实现一定的研究目标 对研究对象进行系统 全面的观察 从中收集各种现象资料 并进行分析研究的方法 直接观察是指人们主要通过感觉器官来对研究对象进行直接的观察而获得相关信息的过程 比如用肉眼观察天体的位置和分布 间接观察是指人们借助仪器设备来对研究对象进行观察 间接地获得关于研究对象的相关信息 它使观察的范围在深度和广度上都发生了质的变化 5 小学生观察的特点 1 随意性 2 情绪性 3 笼统性 6 如何培养学生的观察技能 1 学习科学正确的观察方法 在训练中形成观察技能 有目的观察 有序的观察 花的结构 细心的观察 丁香花等 流动空气箱内外多角度的观察 花颜色 形状 表皮 结构等方面的 还要关注它们在气味 味道 生长有比较地观察 四季变化 一课 可引导学生观察同一地点不同季节的不同现象 寻找动植物的变化 人们衣食着装的不同 引发对四季成因的猜想 持之以恒地观察 如 种子与新植株关系时 观察种子长成新植株的过程就是一个较长时间观察和记录的过程观察要有记录 记录要客观 如 对蜗牛的观察 蜗牛嘴里有很多牙 不能写出推理结果 蜗牛嘴里有一万多颗牙 一碰蜗牛 头就缩回去了 不能写成带有个人色彩的 蜗牛是个胆小鬼 观察的现象一般不超过两个变量 例如 水的观察 提供纯净水或自来水 观察水的性质 无色 无味 透明等 提供污浊的河水或湖水 观察水的污染 每次观察一个主题 如果将纯净水和污浊的河水提供给学生 同时观察两个主题 学生的科学认识会产生混乱 例如 观察摆角 变量一 摆长 变量二 摆球质量 变量三 对摆动周期 因变量 的影响 每次控制两个变量不变 观察一个变量的变化对因变量产生的影响 2 充分发挥记录单的功能 指引学生进行正确观察并记录 解剖花的结构记录单 观察高锰酸钾颗粒在水中的变化 水能溶解哪些物质的观察记录单 3 引领学生进行课后观察 将观察活动延伸到课外 课后观察是课堂教学的延续 校园 家庭 社会 大自然才是孩子们学科学用科学大有作为的更广阔天地 实验 种植 饲养 采集例如 在 植物的花和果实 单元中 教师可安排学生进行种植白菜花 采集与观察不同植物的花 寻找特殊的果实等学生比较感兴趣的课外观察与实践活动 在这些活动中训练学生长期观察记录 关注身边植物的习惯 二 分类 物以类聚 人以群分 瑞典著名植物分类学家林奈按照一个分类系统和生物 双名命名法 规则 所有的植物都可以根据花的结构特点归于24个纲 纲下又可分为目 科 属 种所组成的各个分类等级 为植物学研究做出了巨大贡献 1 分类的意义 分类可以使大量繁杂的材料条理化 系统化 从而为科学研究工作创造条件 分类 是在观察的基础上 根据一定的标准对物体或事件进行分组或排序 2 分类的方法 1 顺序排列法顺序排列法就是把一些事物按照某一个属性依次排列 如按事物的大小 轻重 形状 颜色 等进行排列 顺序排列法比较简单 较适合小学低年级学生 小学生理解一般不会有太大的困难 要特别注意的就是划分的属性必须有统一的标准 2 二分法 多级二分法 二分法 将事物按一定的标准分为二类 多级二分法 分类的依据是事物之间的不同之处 按一定标准每次把事物分成二类 直到不能分为止 多级二分法要遵循以下规则 1 每次按一定标准分成二类 2 在选用标准时 最好用 是 或 不是 模式 主要是因为不让某一些事物在分成二类时 无所适从 3 每个事物只能占一个位置 直到不能分为止 3 学生分类能力的培养 分类是贯穿整个科学活动过程的一种能力 学生根据观察某一事件的多个样例得出结论 需要分类能力 学生在形成假设和设计实验的过程中要识别变量 也离不开分类能力 例如 在研究什么因素影响降落伞下降速度快慢时 需先根据降落伞的不同特征将其进行分类 如根据伞面的大小 重量 以及下降的速度等 为此 需要识别出每一个降落伞都有多种属性 如重量 下降速度 一旦把这些属性加以分类 就能开始研究了 1 注重比较能力的训练 比较能力是分类能力的基础 是从具有同一性的事物中寻找差异 或从具有差异性的事物间寻找统一性的思维方法 由一事物或概念想到其相近的事物或概念 使所有学生的思维都呈现积极状态 如 学生在观察蜗牛时 从蜗牛的外形想到鼻涕虫 田螺等动物 教师也可以引导学生由一事物想到在性质和形态上相似的另一事物 如 在对水的观察中 联想到类似于水的其它液体 就像酱油 菜油 醋 汽油等 2 制定科学的分类标准 设计平行的分类体系 在从事分类时 一般可以依据物体的性质如形状 颜色 大小等来分类 也可以依据事物变化过程中的共同差异来分类 将调查的性质内容按顺序列表整理 如将具有该性质的 不具有该性质的 列入表内 再根据填入表格的记录做成统计图表 进行分类研究 另外 分类标准应统一 同一事物的分类必须根据同一个标准 避免出现分类重叠和混乱现象 分类内容要有一定的顺序性 分类一般遵循由大范围到小范围逐级分类的原则 应科学地选择逐级分类标准 避免出现越级分类的错误 换言之 分类后的两组之间在逻辑上是平行关系 即一组与另一组完全对立 排斥 如将物质分为 金属 和 非金属 不能将物质分为 金属 和 人造材料 例如 每一个金属都有几种属性 颜色 光泽 导电 软硬 延展等 另外 还必须认识到物体可能有几种属性 如 某个金属从软硬来看是软的或硬的 但从颜色来看是银灰色或红棕色 告诉学生检验是否平行分类的最佳方法 是将一个新物体放入已有的分类体系中 看它是否只能归到其中的一类 如果是 这个分类就是有效的 否则就是不恰当的 例1 给动物分类 例2 某个小组的同学将下列动物分成为三类 分析他们的分类标准 第一类 羊 蜗牛 马 鹦鹉 第二类 狼 瓢虫 避役 鱼鹰 第三类 猪 乌鸦 猴子 狗熊 这组同学给这些动物分类的标准是按照 A吃的食物B繁殖方式C外形D运动方式 三 测量 1 对测量的认识测量是借助各种不同的测量工具对周围世界的一种定量观察 是帮助人们认识事物大小 重量 体积 冷热和时间等的科学方法 通过测量 人们可以对不同物体和事件进行比较 小学科学学习中 有5种基本的测量内容需要学生掌握 长度 体积 重量 温度 时间 长度 即两点之间的距离 如桌面的长度 人的高度 一拳的周长等 体积 即物体占据的空间大小 如一瓶矿泉水的体积 一杯酸奶的体积等 重量是重力对物体的引力 如利用天平对物体重量的测量 利用测力计测量重力或拉力 温度 可以通过摄氏温度或华氏温度来测量 时间长短的测定又叫测时 单位是秒 2 学生测量能力的培养 1 培养精确测量的意识测量不可能十分精确 但力求精确 让学生知道尽可能减少主客观上的各种误差 2 教给学生精确测量 记录的方法 首先选择测量的计量单位和工具 准确测量 每个数据测3次 取平均值 后真实记录数据和单位 对数据进行分析 注意 记录测量结果时必须写上相应的单位 四 五推断与预测 1 对推断与预测的认识推断 预测都是推论 推理 的一种形式 都是根据已知的事情推论未知的事情 是科学探究的重要环节 一切发明创造 都离不开预测与推断 在科学过程中 预测是指我们针对某些行为将会导致什么样的结果做出最佳猜测的过程 是根据现有的证据和以往的经验对将要出现的结果做出推论 预测的是否正确 只要验证一下便可知道 例如 在 沉与浮 中 给学生一堆各式各样材料的物品 请学生先预测一下 如果将这些材料放入水中 会有怎样的现象发生 又如 在实验前可以引导学生预测某些物体是否被磁铁吸引 某些物体是否导电等等 推断 是我们试图找出导致某件事情所产生的原因 但又不能直接观察到其原因时所使用的科学过程 是一种有道理的最佳猜测 推断与预测的不同之处在于 预测是对进一步将要发生的结果所进行的猜测 推断必须猜想出事件发生的原因 并且 所有对原因的猜想必须建立在已有的证据之上 例如 根据图片推断季节 根据昼夜交替现象推断形成的原因 根据动物的牙齿模型推断动物的食性等 2 学生推断与预测能力的特点 学生的年龄与认知特点 造成了学生推断与预测能力具有不确定性 具有生成性 具有多样性 同时具有符合年龄段的合理性 有对有错 学生的推测绝不是纯粹的主管臆造 也不是空想 一定有其依据 因此无论正确与否 都有其合理的一面 对同一现象 不同的学生会有不同的推测 而这些推测也许随事实材料的不断丰富与完善 教学的不断深入与提升发生认识上的改变 3 学生推断与预测能力的培养 1 帮助学生区分观察与推断观察是通过五种感官直接获得信息 推断是对这些观察的解释 推理是对建立于已有经验和知识基础上的观察的解释 教学中 应特别鼓励学生清楚地知道他们的推断是以观察 设想 概念和原理中的哪一个为基础的 例如 盒子里有什么 的推理活动 提供给学生封闭盒子 盒子里装一些 神秘 的东西 学生闻一闻 摸一摸 摇一摇后 可能说到 我闻到了一股香蕉的香味 用手摸后光滑 球体 由此认为这是个黄香蕉苹果 又如 我们常会观察到 在装有冰水混合物的杯子外壁看到一层细小的水珠 的现象 那么 细小的水珠 来自于哪里 这时就需要推断 推理 有经验和科学知识的学生就会推出 杯子外壁的水珠来自于周围空气中的水蒸气 相反 有的学生可能会推理出 杯子外壁的水珠来自于杯子里面的水 是由杯子里的水逐渐渗透出杯壁而形成的 大人经常说到 水管出汗了 2 在实验前鼓励学生进行推断与预测 推断与预测是 做科学 的关键 推论性的推测是所有科学的理解的基础 因此 教师应鼓励学生在实验前对可能出现的结果进行预测 以引发对实验验证的进一步关注 同样 多向学生询问他们在活动中看到了什么现象以及它为什么会发生 以此培养学生的推断和预测过程能力 3 调出学生推断与预测的依据 学生极强的好奇心和观察力驱使他们既对问题的结果进行先期的预测 又对某些现象产生的原因进行自己的推断 然而 学生如此预测或推断的背后有着他们自己的理解或解释 为了建构科学的概念 教师应问学生 你的证据是什么 你为什么这样认为 让学生进行充分的阐述 并填写好记录单 4 帮学生建立检验与分析的意识 科学中的推理需要进一步的检验 通过预测与推断 通过学生的实验验证 学生会自然地把实际发生的结果与自己起初的预测或推断进行比较 而不是没有任何思考下的全盘事实的接受 如果学生的预测与实际发生的结果有出入 那么学生头脑中的分析将会更加激烈 瞬时的 不平衡 将带领学生在更深入的探究中得以解答 达到建构中的 平衡 也许 这就是科学的本质 这才真正达到探究的目的了 例如 导体和绝缘体 一课 学生组装一个简单电路后 教师提出问题 如果连接电路的导线不够长或没有导线了 用下面哪些物体代替 小灯泡依然可以点亮 物体有 铁丝 木条 塑料棒 铜丝 玻璃棒 铝丝 布条 铅笔芯 自来水 人体等材料 学生推测 用铁丝 铜丝 铝丝小灯泡可以亮 有的同学认为用铅笔芯 自来水小灯泡可以亮 还有的同学认为用人体小灯泡可以亮 剩下的木条 塑料棒 布条 玻璃棒连接在电路中小灯泡不亮 到底学生的预测是否正确 经过实验证明 使用一节电池时 用铁丝 铜丝 铝丝 铅笔芯连接小灯泡能亮 其余不亮 使用两节电池时 用人体 水连接在电路中 小灯泡能亮 使用六节电池时 木条 塑料棒 布条 玻璃棒依然不亮 此时 学生的头脑中已经有了瞬间的 不平衡 不是所有的物体都绝对不导电 教师接着演示 在使用了220伏电情况下 玻璃棒加热 小灯泡居然亮了起来 木条 塑料棒 布条依然不亮 此刻多数学生睁大了吃惊的眼睛 嘴巴呈现出大大的o型 最后教师给予及时归纳总结 学生认识了导体和绝缘体的条件性 相对性 又如 教学第6册 勺柄是怎么热的 一课 如果给铜棍的一端加热 粘在铜棍上的火柴棍会怎样 学生们道出了自己的想法 1 火柴棍没变化 2 火柴棍会掉下来 3 火柴棍会掉下来 且离火远的先掉下来 4 火柴棍会掉下来 且离火近的先掉下来 5 火柴棍会掉下来 说不准哪个先掉下来 学生的预测与对结果的分析有利于建构科学的理解概念 实验结束后教师提问 你看到的现象与你预测的一样吗 说说当时你的想法 一个学生谈到 我预测火柴棍会掉下来 说不准哪个先掉下来 现在我知道离火近的先掉下来 又一个学生谈到 我预测火柴棍会掉下来 且离火远的先掉下来 我在电视上看到过类似这样的实验 忘记从哪头先掉了 随便说了 现在我记着了 从离火近的一端先掉下来 另一个学生站起来 我预测火柴棍会掉下来 且离火近的先掉下来 我想凡士林遇热会融化 火柴头上的凡士林化了 火柴就掉下来了 离火近的火柴头上的凡士林先融化 火柴先掉下来 以此类推 火柴棍按着从离火近到离火远的顺序一个接着一个的掉下来 实验的结果与我的预测是一样的 这时又站起来一个学生 我预测火柴棍没变化 最初我想 给铁棍加热 与火柴棍没关系 听了同学的分析 我知道它们之间都是有联系的 第一我知道了凡士林遇热容易融化 第二我知道热是会传递的 热可以从温度高的部分传向温度低的部分 六 交流 七 识别和控制变量 实验是依据假设 在人为控制条件下 对实验变量的变化和结果进行捕获解释的科学方法 纵观小学科学课中的实验 大部分是一些对比性的实验 所谓对比性的实验 实质进行单因素的比较 看某种因素改变是否产生不同的结果 这种实验要想成功 必须设法控制其它可能有影响的因素且是这些因素完全 或趋于 相同 也就是说要设法控制好变量 一 变量及其类别 变量也称因子 指实验操纵控制的特定因素或条件 按性质不同 变量通常分为以下两类四种类型 1 实验变量与反应变量实验变量亦称自变量 指实验中由实验者所操纵 给定的因素或条件 反应变量亦称因变量或应变量 指实验中由于实验变量而引起的变化和结果 通常 实验变量是原因 反应变量是结果 二者具有因果关系 实验的目的即在于捕获解释这种前因后果 例如 在 影响摩擦力相关因素研究 的活动中 学生所设计的物体接触面光滑与粗糙 也可以是水平方向上所拉物体的轻重 就是实验变量 而由此产生的摩擦力大小的变化 就是反应变量 再如在 影响摆锤摆动周期的因素 中 摆锤的重量 也可以是摆绳的长度 摆绳的粗细 就是实验变量 由此产生的摆锤摆动周期的快慢变化 就是反应变量 2 无关变量与额外变量无关变量亦称控制变量 指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件 额外变量亦称干扰变量 指实验中由于无关变量所引起的变化和结果 无关变量是原因 额外变量是结果 显然 额外变量会对反应变量起干扰作用 例如 在 影响摩擦力相关因素研究 的活动中 学生所设计的物体接触面光滑与粗糙以外的水平方向上所拉物体的轻重 接触面的面积等 都属于无关变量 要求对接触面光滑与粗糙的程度实验是等同 均衡 稳定的 如果无关变量中的任何一个或几个因素 对2个实验组的给定不等同 不均衡 不稳定 则会在实验中产生额外变量 出现干扰 造成误差 二 识别和控制变量 实验操作中包括对实验变量 自变量 反应变量 因变量 无关变量和额外变量4种变量的控制和测量 识别变量 即列出所有的影响因素 从中选择一个变量进行研究并将其它变量保持恒定的过程就是 识别和控制变量 例如 在 哪些因素影响加快溶解 研究中 能认识到水的温度 搅拌速度 晶体的纯度 晶体的颗粒大小 溶解的速度都是变量 怎样才能发现某一个因素是否真的影响溶解的速度呢 这可要一次选择每个变量进行实验 例如 要想研究搅拌速度是否影响溶解的快慢 那么就需要改变搅拌的速度 于此同时水的温度 晶体的纯度 晶体的颗粒大小及其他因素保持恒定 这个过程就是 识别和控制变量 三 学生识别和控制变量能力的培养 1 创设情境 培养学生识别和控制变量的意识如 摩擦力 拉人游戏 待相互换位拉人后 让学生谈一谈 拉与被拉 的感受 引发学生的疑问 进行大胆的猜想 同一地面 可能是被拉同学的轻重不同 产生的摩擦力不同 所以用力大小不同 拉同一同学 可能是接触面的光滑与粗糙不同 产生的摩擦力不同 所以用力大小不同 教师及时引导 你认为有怎样的关系 能用怎样的方法证明你的想法 在教师精心设计的情境中 引出需要对比实验研究的问题 培养学生朝着控制变量的方向发展 2 教给方法 注重第一次控制变量实验的设计 如 小水轮 教 扶 放3 交流研讨 深化控制变量的认识例如 在 尺子长短与声音高低之间关系的研究 中 在学生自己设计方案的基础上 学生之间进行交流评价 完善方案 巩固理解 如图 黑色字迹为第一次设计 而红色为交流修改后本生自己的补充 4 及时操作 不放过每一个控制变量的实验 不越俎代庖 使学生的研究达到真正投入 真正明白的地步 例如 在研究 影响摆锤摆动周期的因素 的研究中 先观察摆锤摆动一分钟左右 对它如何工作有个大体感受 然后利用 头脑风暴法 让学生想一想哪些因素会影响摆锤的摆动周期 让学生自己进行变量识别 如摆绳的长度 摆绳的粗细 摆锤的重量 摆角的大小 风的大小等的考虑 而不是教师直接的给予 八 形成并验证假设 1 对假设的认识 1 假设 就是科学研究人员在观察和事实材料的基础上 根据科学原理和科学事实进行理性思维加工后 对未知的自然现象及其规律所作的假定性解释和说明 2 假设具有的特点 假设是以事实为基础的 具有科学性 例如 炎热的夏天 通常向地面泼洒一些水 于是教室里凉快些了 为什么会有这种现象出现 这主要是利用水在蒸发过程中要吸收热量 因而学生利用自己的感受提出了水在蒸发过程中会吸收热量的猜测 当然这种猜测必须通过科学的实验来验证 假设具有猜测性假设在没有证实之前 只能是对自然现象及规律的推断 猜测 假设作为要研究的问题的答案是一种暂时性的 不完善的 只有通过证明和检验后的 才有可能成为科学的理论 但是 科学的假设为研究指明了方向 例如 在进行给水加热的预测时 学生利用统计图表绘制的曲线图来表明自己的猜想 这一图表的呈现很清晰地将学生的猜想展现出来 而且还便于学生观察到水温变化的曲线趋势 为进一步的实验后的情况记录做对比做好了准备 假设需要实践的检验由于假设是一种对问题的推测性说明 那么假设是否真实地反映了研究对象的本质和规律 是否最终为正确的 其结论必须经过实践的检验和证明 因为小学生的假设可能是正确的 可能是错误的 也可能是不完善的 例如 给水加热后的实验记录 肯定了学生初始部分 随时间的加长水温逐渐增高 想法 但也否定了学生 水温会永远增高 的想法 当温度增到一定时 通常是100摄氏度 水温不再增高 2 猜想与假设的关系 猜想与假设是对问题中事物的因果性 规律性做出的假定性解释 作为一理性思维的形式 猜想与假设是科学研究中重要的方法 从其形成来看 可分为两个环节 一是猜想环节 二是假设环节 猜想是学生接触到问题后 在已有知识经验的基础上 结合对客观现实的感性认识依靠直觉而做出的各种假定 假设是在猜想的基础上经过一系列的观察 实验 分析 比较 归纳等逻辑推理排除掉一些不可能的猜想而得到的较为科学的假设 假设比猜想更具有合理性 对探究的问题更有针对性和指导性 在猜想环节 学生充分发挥主体性 积极主动地提出尽量多的猜测与可能 不需要考虑问题与猜想之间的因果逻辑关系 因此思维常常处于一种非常活跃的 非逻辑的 发散的状态 在假设环节 通过对猜想的排查和做出种种的解释进行提炼总结 因此需要一种逻辑的聚合思维 依据科学定义和课程标准的描述 经过分析我们发现 在小学科学教学阶段中 主要是针对某些问题提出的答案 并且是能应用已有知识和经验对所观察的现象作假设性解释 所以这里的猜想即假设 3 形成并验证假设的过程 三步走 1 初步假设 识别变量 提出问题在这个阶段 学生根据自己已经掌握的事实材料 生活经验和相关的知识 经过思维的加工 从自己喜欢的角度提出初步的假设 例如 在研究 影响摆锤摆动周期的因素 的研究中 先观察不同摆 摆线有长有短 摆锤有轻有重 摆幅有大有小 摆动一分钟左右 对它如何工作有个大体感受 然后利用 头脑风暴法 让学生想一想为什么有的摆动快 有的摆动慢 摆的快慢与哪些因素有关 学生自己进行识别变量 提出 可能与摆绳的长度有关 可能与摆绳的粗细有关 可能与摆锤的重量有关 可能与摆角的大小有关 可能与有无风的吹动有关等多重假设 2 确定假设 操纵变量 筛选问题这一阶段是从基本的观念 基本的知识出发 利用多重渠道 多种方法 对初步假设进行论证和筛选 最初的假设可能会被删掉 有的会被梳理修改 例如 对于学生提出的 影响摆锤摆动周期的因素 的5种假设中 经过分别论证 会删掉 可能与有无风的吹动有关 的假设 会对其他4种假设进一步梳理完善 即操作控制某一变量时 另一变量是如何变化的 形成一个假设 如 摆的快慢与摆绳长短有关 的假设 可以完善确定为 摆的快慢与摆绳的长短有关 摆绳越长 摆动越慢 摆绳越短 摆动越快 这种假设 不仅说明了摆绳长短会影响摆动的快慢 而且清楚地表明了摆绳的变化是如何影响摆动的快慢的 3 验证假设 控制变量 进行实验这一阶段是通过观察验证的方法和实验验证的方法 检验假设的真伪 例如 摆的快慢与摆绳长短有关 假设的验证 需要操纵好摆绳的长与短 更需要做好控制变量 即摆绳的粗细相同 摆锤的轻重相同 摆动的角度相同 记好实验数据 做出分析 培养学生形成并验证假设能力的教学策略 两种怪圈 亦或 提出猜想与假设 环节被忽略掉 即使有也只是走过场而已 亦或不分内容地全部猜想与假设 例如 在很多课堂上我们都会看到类似这样的情景 师 塑料袋为什么会上升呢 让我们再来做个实验吧 老师接着出示纸蛇 卫生香等材料 然后指导学生怎样做实验 学生只能被动的接受老师的建议 按部就班的 做 实验 热空气 一课的教学 又如 有的老师在没有创设情境 没有将种子与新植株两者相关联的情况下 就让学生猜想 种子里面有什么 导致学生认为里面有树 里面有水等猜想 1 确定适合学生猜想与假设的内容 当问题出现时 个体才能把外界刺激所提供的信息整合到自己原有认知结构内 新旧知识间紧密联系 才能有效的将教师提出的问题或现象做出假设性解释 即进行合理猜想与假设 如果针对某一问题时 学生完全没有经验或是很难学习的知识内容 学生就很难从自己的认知结构中提取出原有的相关内容 这样内容的学习是不适合进行猜想与假设的 皮亚杰 J Piaget 认为学生是在与周围环境相互作用的过程中 逐步建构起关于外部世界的知识 从而使自身认知结构得到发展 学生与环境的相互作用涉及两个基本过程 同化 与 顺应 同化是指把外部环境中的有关信息吸收进来并结合到学生已有的认知结构 也称 图式 中 即个体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有认知结构内的过程 顺应是指外部环境发生变化 而原有认知结构无法同化新环境提供的信息时所引起的学生认知结构发生重组与改造的过程 即个体的认知结构因外部刺激的影响而发生改变的过程 同化是认知结构数量的扩充 图式扩充 而顺应则是认知结构性质的改变 图式改变 例如 学生已经了解到定滑轮是一种变形的杠杆 能够改变用力的方向但不省力也不费力 依据这一原有认知来猜想动滑轮在用力方向与用力情况方面 就会得到比较合理的猜想 如果学习内容属于顺应的形式 那么学生原有认知结构无法同化新环境提供的信息 学生认知结构发生重组与改造 例如学习热对流及热辐射现象时 学生原有认知结构中不具备类似经验 无法合理的为新内容的学习进行合理的猜想 如果在这时引导学生进行猜想 那么猜想的情况就会很糟糕 可能是蒙的或者是无目的的遐想 如 在 机械与工具 单元中有 杠杆 滑轮 轮轴 斜面 四课 又如 热传导 热对流 热辐射 三课的内容涉及三种热传递的形式 三种传递形式之间差异性极大 热传导 的内容离学生的生活实际较近 学生具有丰富的生活经验 对热的这种传递形式的学习就属于同化的方式 可以设置猜想环节及内容 热辐射 的热传递形式 学生就缺乏具体直观的感知 没有类似的生活经验 主要采用顺应的学习方式 这样的教学中就慎重设定猜想环节及内容 下面的案例恰好说明以上观点 案例 这是由某位老师执教的一节 电池 当教师介绍完干电池的种类 型号 用途等信息后 引导学生对电池的内部结构进行猜想 这一猜想可不要紧 学生出现了五花八门的想法 生1 我猜想电池里面有制造电的小虫子 生2 我猜想电池里面还有无数小电池 生3 我猜想电池里面 我也说不清楚 2 教给学生一些猜想与假设的方法 1 运用类比法进行猜想与假设 类比法是根据两个对象之间的相似性 把信息从一个对象迁移到另一个对象的一种推理方法 例如 电磁铁 一课的猜想与假设 2 运用归纳法进行猜想与假设 归纳法是通过某类对象中个别对象具有的属性 猜想该对象全体都具有这种属性 例如 在学习液体的热胀冷缩时 学生做完 水 煤油 酒精有热胀冷缩的性质 的实验后 教师可以引导学生这样猜想 水 煤油 酒精都是液体 它们都具有热胀冷缩的性质 那么其他液体是否也有热胀冷缩的性质呢 学生便能做出 所有液体可能都具有热胀冷缩性质 的假设 并通过对醋 橙汁等常见液体进行进一步的实验以验证假设 3 运用联系法进行猜想与假设 联系法是指借助以前与之有直接或间接联系的其他问题或知识 例如 学生在三年级时学习过铜铁铝的知识 知道铜铁铝是金属可以导电 那么在四年级学习导体和绝缘体 对哪些物体是导体和绝缘体进行猜想时 就可以初步推测锡 锌等金属也可以导电 平时的经验又告诉他们 电器沾上水就容易坏 人会触电死亡 因此也会做出水和人可能也是导体的猜想 4 运用逆向思维法进行猜想与假设 逆向思维法是指从结论或现象开始 反向分析 来探究成因或条件 例如 学生在二年级时学习过语文课文 植物妈妈有办法 那么在三年级学习 植物怎样传播种子 时 可以直接出示一些植物的果实或种子 让学生根据它的外形特征去猜想它的传播方式并说明理由 最后建立结构与功能是相适应的科学概念 5 运用变量相关法进行猜想与假设 具体问题的猜想经常会指向对变量的识别与控制的猜想与假设 如 研究事物的变化和某一因素相关的话题 就需要学生先识别出相关变量 再进一步确定某一变量与事物变化的关系 例如猜想影响摩擦力大小的因素 影响摆的摆动快慢的因素 影响电磁铁磁力大小的因素等 例如 流动的水 一课的猜想与假设就利用了变量相关法 1 谈话 老师为大家带来一个小水轮 你们有什么办法使它转起来 试一试 估计学生会想到下列方法 嘴吹用手拨用水冲2 提问 刚才的小水轮都转起来了 你们想想为什么 预设学生说出 水有力量追问 什么样的水有力量 静止的还是流动的 板书 流动的水猜想与假设 小水轮转动的快慢与哪些因素有关 刚才实验时 我们发现小水轮转动有的快 有的慢 你们认为可能是什么因素影响了小水轮转动的快慢 生假设一 与水的高低位置有关 师假设一追问 与水的高低位置有什么关系 生假设一补充 水倒的低 小水轮转的慢 水倒的高 小水轮转的慢 生假设二 与水量的多少有关 水多转的快 水少转的慢 师假设二追问 与水量的多少有什么关系 生假设二补充 水多转的快 水少转的慢 生假设三 与水倒在叶片上的位置有关 师假设三追问 与水倒在叶片上的位置有怎样的关系 生假设三补充 水倒在叶片的边上 小水轮转的快 水倒在叶片的中间 小水轮转的慢 设计意图 此环节目的有二 其一 借助教师的追问 训练学生经历从识别变量 初步假设 确定假设的完整过程 其二 调出孩子们已有的知识 并能应用已有知识和经验对所观察的现象作假设性解释 6 推导原型法进行猜想与假设在认识事物的过程中 为帮助学生更容易的建构科学概念 教师经常为学生们呈现出事物一系列的变化过程及状态 通过对事物的变化过程的逐步观察 建立丰富的感知经验 再引导学生猜想事物