小学科学探究式教学中若干问题的探讨--国培讲稿.ppt

小学科学探究式教学中若干问题的探讨,教科院科学教育教研室范增,背景一、探究式教学中实验的改进二、对教科书内容的“二次开发”三、对“学习内容”和“关键特征”的选取四、探究式教学中变易图式的应用五、帮助小学生提出合适的探究问题六、处理学生自主探究与教师指导间的关系,新课程计划中开设的小学科学课,小学科学课程开设在3-6年级周课时分别为三年级2课时四年级2课时五年级3课时六年级3课时三至六年级共10课时,10个课时的意义,1977的常识课（2）1978-1982的自然常识课（4）1982-1992的自然课（6）1992始的义教自然、常识课（8）2001开始试用的小学科学课（10）,25年间小学科学周课时增长表,在小学各学科中，能持续几十年以这样的速度增长的只有科学课！,在严格控制课程门类、控制学生在校时间、控制总课时数、控制学生负担的背景下,小学科学课时长达几十年的持续增长发展态势,告诉了我们什么？这门课程很不一般啊！,小学科学课的周课时数是不是到此为止呢？,科学课将继续迅猛发展的势头,全日制义务教育科学（1-6年级）课程标准基于国际比较，我国计划开设的小学科学课时仍然很少。（10-18-22）美国：具有法令效应的美国2000年教育战略（布什，1991）将科学课列为全国核心课程英国：1988年教育改革法，科学首次与英语、数学并列成为核心课程。法国：“科学与技术”课1-2年级每周2课时，3-4年级每周3课时。,社会发展推动科学课程的发展,科学技术已经渗透到人类生活的每一个领域（不再是少数人的事了）；人人都必须与之打交道，因而人人都必须具有与之相应的科学素养，这已经是现代社会的每一个人生存与发展所不可或缺的。科学课程应运而生！,懂科学，你才有可能领略到你在领悟自然界的事理时油然而生的充实之感和兴奋之情。有良好的科学素养，你才有可能运用科学的原理和方法去做个人的各种决策，去参加讨论关乎全社会的各种科学问题。美国国家科学教育标准前言,从“副科”发展到后来的支柱课程、基础课程，再到今天向着核心课程推进。科学课是一门发展迅速的课程，是一门充满希望、充满机遇的课程，是一门前程灿烂、前途无量的课程。,一、探究式教学中实验的改进,（一）精心挑选实验材料,1.模拟褶皱和地球内部构造,2.生态瓶,3.热是怎样传递的+传热比赛,（二）转变实验的思路,1.光和影,2.拉力大小与小车的运动,3.摩擦力大小与接触面状况的关系,4.观察钢条的热涨冷缩,二、对教科书内容的“二次开发”,目前，究竟怎样的教材内容对学生的发展更有价值和意义，仍值得深入研究。小学科学教材使用情况而言，仍存在不少问题：教材中的活动设计普遍较多，学期教学课时远远不够；一些教学内容脱离日常生活实际,太泛太杂；教材中一些活动操作起来困难,缺少配套的操作材料；教材中有很多问题涉及小学与初中的衔接。,两位科学教师对放大镜一课进行了同课异构。详见：特级教师李霞指导的放大镜同课异构.doc（二）对放大镜教学案例的评析1.对教师A的评析2.对教师B的评析详见：特级教师李霞对放大镜的评析.doc,（一）教学案例放大镜,（三）教材“二次开发”的策略,1.深度解读教材，厘清教材内容不对教材动“手术”，似乎就不足以体现“用教材教”的理念。每课必改，甚至对整课、整单元进行删改、变换。事实上，一线教师很难有时间对教材进行全面改编。小学科学教材集中了众多专家和教师的集体智慧。教材的每句话都有严谨的逻辑关系。细心体会每个问题的提出及活动要求，有助于理解教材设计的教学重点难点，了解教学方法，明确教学任务，合理安排教学活动。,2.深度研究学生，适度开发教材（1）删减学生已会内容，增加有效教学时间教材中探究活动安排较多、时间过紧，使学习只是蜻蜓点水放大镜第一部分提出了三个问题：“哪些工作需要经常用到放大镜？放大镜作用是什么？为什么要使用放大镜？”学生对第二、第三个问题能脱口而出，完全可以删减。第一个问题涉及到工具与生产生活的关系，值得保留。但学生要在领悟了放大镜“能帮助我们看到肉眼看不到的细节”之后才能够独立整理和建构，所以第一个问题必然应放在教学设计偏后面的位置。,2.深度研究学生，适度开发教材（2）补充学生需要的内容，建立有效情感联系使教材中的科学活动带上趣味色彩，是二次开发的起点。学生对放大镜的喜欢是浅层次的，怎样让学生真正喜欢用放大镜解决问题？这节课的重点就是认识用放大镜能观察到很多肉眼观察不到的细节，认识放大镜的特点及与倍数的关系。教学设计要体会学生的情感需求，要把学生的兴趣点与教学联系在一起。第一部分的教学设计任务驱动型的研究活动：看清10元钱背面底部的三行小字，为了完成任务满足好奇心，学生要求用放大镜，接着要求用更大倍数的放大镜，进而让学生可以对细节进行进一步观察。,2.深度研究学生，适度开发教材（3）改编教材活动设计，建立有效认知联系学生对学习内容的掌握依赖于其现有的认知水平，教师需要对教材所呈现的活动进行改造，使其符合学生的“最近发展区”及操作技能水平，尤其是需对教材进行改编并寻找更适合的材料。教材第三部分指导学生探究放大镜镜片的特点及放大倍数与镜片凸度的关系。教师可提供有结构的材料直径相同放大倍数不同的凸透镜，找准学生认知的生长点，建立有效的认知联系，实现有效教学。,3.树立单元意识，整合教材内容教材体现了指向大概念的主题单元式的编写思想，二次开发要从大概念的层面、从单元的角度去思考一节课的教学内容，从一课一课的教材分析，走向一单元一单元的分析。微小世界的大概念为：所有的物质都是由很小的微粒构成的，生物体是由细胞构成的。人类为了更好地探索自然界，一直在不断地改进观察工具。观察工具的改进又使人类的视野越来越开阔，发现了许多原来不知道的秘密。进行教材二次开发时，要将每个内容的取舍、增删置于大单元的背景下，指向单元大概念。依据大概念的内涵解读每节课的科学概念，明确其所占位置及与大概念的关系。,三、探究式教学中对“学习内容”和“关键特征”的选取,（一）小苏打和白醋的变化不同的设计,任老师关键特征：新生成的气体是什么？2.闻老师关键特征：反应后的“废液”是不是小苏打与白醋的混合溶液？,总评：最大的不同就在于不同的教师对于相同的学习内容审辩出了不同的“关键特征”。不教“小苏打与白醋的变化”，选择其它喜闻乐见的化学反应，只要能说明化学反应的特点即可。我们可以选择不同的“学习内容”。,（二）选取学习内容和关键特征香港课例研修的初始循环,“怎么教”不是课例研究的起点，而且有枯竭的危险。“教什么”才是课例研究的起点，才能真正让教学富有创意。,第一，初步拟定学习内容。学习内容并非课标和教材中的内容，而是指从教师分享以往的经验及总结学生的需要出发，对课标、教材进行再度开发，甚至对科学概念本身重新钻研，从而形成的新的学习内容。第二，了解学生对学习内容的已有知识及不同看法，尤其是往届学生的理解。对学生进行访谈和测验，了解学生对学习内容的已有知识和天真看法，关注学生的需要和不同学生之间的差异，修订之前设计的学习内容。,具体来看，要基于以下的问题来确定学习内容和关键特征：学生对该学习内容已经懂了些什么？是否早已熟知答案？学生根深蒂固的天真想法是什么？在什么地方会遇到理解上的困难？学生真正想学的是什么？与生活有紧密联系么？是重要的学科知识么？不同学生之间的差异是什么？,（三）学习内容和关键特征选取的个案光和影,1.教师经验分享初步拟定“光”为此次研究的课题。教师觉得学生时时刻刻都能看见光，因此该课题与学生的日常生活息息相关。从教师过去的经验所得，学生虽然学过“光沿直线传播”、“光与影的关系”等概念，但学生对概念的理解不深。,2.了解学生的想法（1）第一次访谈。找来5个四年级学生以及5个五年级学生，成绩分别是优异、中等、欠佳。五年级的学生在去年已经学过与“光”相关的课题。访谈发现，成绩欠佳的学生虽能说出光是沿直线传播的，但却未能解释影子与光沿直线传播的关系，也未能解释“眼睛能看见东西”与光的传播的关系。,2.了解学生的想法（2）第二次访谈。第二次访谈找来了3个五年级学生。发现学生不知道光的传播与眼睛能看见东西的关系，学生无法画出影子的准确位置。根据访谈，研究小组将学习内容初拟为“光的传播与影子形成的关系”。,2.了解学生的想法（3）进行测试,学生不明白我们是怎样看到东西的，因此也不可能明白为什么会有影子。,3.确认学习内容与关键特征学习内容：光的传播与影子形成的关系。关键特征1：有光线从一个物体反射到眼睛时，我们才能看得见这物体。影子就是较少光线反射的地方。关键特征2：由于光是沿直线传播的，因此根据光源和障碍物的位置可以估计出影子的准确位置和长短，反之亦然。,4.教学实践教学的关键：让学生明白：影子的精确位置、长短均源于“光的直线传播”让学生有更多的时间讨论找出影子的方法。每组准备：一盏微型电筒、一个笔盖、一条绳子。,要探究的问题：在不开灯的前提下，如何准确预测出笔盖影子的位置和长短。,（四）对我们的启示,1.教材内容回顾,2.评析：P29最后一句中的“现在”的潜台词是：只有知道了光是沿直线传播的，才知道影子是怎样产生的。教参：利用光的传播规律解释为什么会有影子。其实影子产生的根本原因是“从某个区域反射到人眼的光线很少，该区域显得黯黑”，而不是光的直线传播，即使光是弯曲传播的，也可能形成影子。光的直线传播是影子的精确位置、长短、轮廓、大小的原因。,两点启发：第一，我们有必要在本单元中解释清楚“人是怎样看到东西的”以及“影子是怎样产生的”。这些问题都很基本，值得深入挖掘，而不应满足于“光源、遮挡物和屏是产生影子的条件”。第二，学过光的直线传播后，我们完全可以深入挖掘，光的直线传播是如何精确地决定了影子的位置和长短的？（含影子和光源的相互预测）。因为第二节只能粗略地得出“影子总是和太阳的方向相反，太阳越高、影子越短”。,四、探究式教学中变易图式的应用,（一）变易图式应用的个案凝结,附件：变易图式应用的个案-凝结.doc,（二）教材内容的回顾与点评,1.P52仅通过逻辑思辨来否定错误直觉，学生可能会想“冰水的穿透力特别强”。P53的对比实验更加突出地显示出，凝结离不开冰，其实凝结不是离不开冰，而是离不开低温。这个实验有可能强化了学生的错误想法“冰水的穿透力特别强”。2.P55“加热能加快水蒸发吗”不重要，学生都知道，而且其中还涉及多个变量。,3.P56课文中的“水会蒸发成水蒸气跑入空气中，大海中的水一直在蒸发，空气中充满了看不见的水蒸气”这句话没错，“充满”是指空间中每个角落都有水蒸气。但学生可能将“充满了”理解成“水会蒸发成水蒸气跑入空间中，把空间填满，空气中100%都是水蒸气”。,五、帮助小学生提出合适的探究问题,一个吸引学生且适合学生探究的科学问题是驱动探究深入下去并取得实效的关键。小学科学探究式教学中的问题到底应该由谁提出？我们认为，应该尽量做到由学生提出问题、且该问题正好符合教师的备课意愿。,附件：一杯水的观察.doc点评：教师提供的学具缺乏严密的结构，不能明确地指向水的物理性质，而且更重要的是，学生提出的问题不是在活动中遇到困惑和矛盾自然产生的，而是脱离学生实际体验、信口开河提出的问题。可以说，在孩子活动之前就逼迫孩子提问题，是没有成效的教学设计。,美国课例玩水的好运气中，提供了：七八个各种形状的容器、两个塑料漏斗、两只细孔滤勺和一大灌的水。孩子们面对有结构的学具，可以产生自主活动的冲动，产生科学问题，不需要教师的“开场白”。孩子们全神贯注地进行关于水的实验，找出了水的一些性质，并对水的形状、质地和状态做出说明。“水没有形状，什么形状的容器都能放。”,案例2：美国国家科学教育标准中的课例单摆中，孩子们是先经历了制作单摆并测量15秒内摆动次数的活动，然后发现了矛盾，想要进一步探究单摆周期的影响因素，问题的产生基于孩子们的直接体验，是很自然地提出来的。,让学生提出符合教师备课意愿的问题，关键在于给孩子提供直接经验或间接经验，并保证这些经验与待学习的知识有必然且紧密的联系。,六、正确处理学生自主探究与教师指导间的关系,学生是科学学习的主体。当践行这一理念时，却出现了理解上的混乱和困惑，教学实践中也出现了很多的误区，有三种误区颇具代表性。,第一，学生执行教师布置的探究任务，被教师牵着鼻子走。在这类课堂上，“教”的痕迹特别重，教师不是根据学生的意愿和需求组织探究，而是让学生按教师的意图和想法进行活动，导致教学活动生硬、呆板、枯燥，缺乏生气与活力。学生的思考受制于老师，依赖、被动，很难获得思想和智慧。,例如，一位老师执教研究磁铁时，在研究磁铁性质这一环节的处理上没能够充分放开，学习效果和课堂气氛均不理想。磁铁具有若干性质，如：能吸铁、有南北两个磁极、两极磁性强、中间磁性弱、同极相斥、异极相吸、使铁制品磁化等。对于磁铁的每一个性质，老师都是带着学生逐一做实验研究，每一次放手给学生的活动只限于研究一种性质，待归纳总结完这种性质后，再开展下一个活动，带领学生研究磁铁的下一个性质。表面看来，学生参与了探究，对磁铁性质的认识也是基于活动体验。但在研究磁铁性质的整个过程中，老师教什么，学生学什么，老师怎么教，学生就怎么学。连研究的先后顺序都被老师安排好了，学生照着老师的要求一一做下来就是了，自己无需费心，谈何自主探究和创造性思维的发挥？在这样的课堂上，学生的学服务于老师的教。,第二，留给学生的活动时间不足，探究流于形式。时间是否充足是探究活动能否取得实效的关键。章鼎儿多次强调要保证学生有充足的自主探究时间。一节实验课，起码要保证学生有25分钟以上的自主探究时间。由于生怕得不出知识点，教师留给学生的探究时间常常不足。或是由于一节课安排许多项探究活动，结果每一项活动都探究得不深。在学生尚未对现象有充分感知时，就要求结束，学生对事物的认识只能停留在问题表面，导致教师的“收”只能是捉襟见肘、陷入困境。,第三，完全放任自流，缺