第四章专题研究课件

专题研究第四章小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材专题研究是小学科学活动中一种重要的类型。小学阶段的专题研究其实就是小学生对科学过程技能的实践、应用、巩固和发展。科学活动中，专题研究最能体现小学科学教育的宗旨，培养小学生的科学素养，以探究为核心、以学生为主体，综合发展小学生科学探究能力。专题研究分为关系性研究、因果性研究、演示性研究及调查考察性研究这四种类型，各自有不同特点，教师指导要抓住要点。本章导读小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材专题研究关系性研究因果性研究演示性研究调查考察性研究关键概念小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材理论概述第一节小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材1.专题研究的定义小学科学活动中的专题研究就是小学生在探究活动中，模仿科学工作者，应用科学研究方法，自己提出问题、自己设计解决问题的方案，自己处理及分析数据，自己得出结论的过程。换句话说，专题研究就是寻找问题和解决问题的过程。2.专题研究的类型小学科学活动中的专题研究可分为两大类。一类是假设性专题研究，它的主要特点是学生以研究问题为基础，提出假设，然后通过科学研究方法去论证这个假设，最后得出结论。这是一种科学工作者常用的、比较规范的研究方法。这类假设性专题研究在小学科学活动中主要有两种形式，一种是关系性研究，另一种是因果性研究。另一类小学科学活动专题研究是非假设专题研究，它的主要特点是研究者在研究时并不严格遵循科学研究方法模式，实验方法多样、灵活、简单，虽然其“科研性”不及假设性专题研究，但由于受到小学生年龄、科学知识及其他因素的限制，在小学科学活动专题研究中往往占大多数。小学开展的非假设性专题研究也主要有两个类型：演示性研究及调查考察性研究。一、专题研究界定小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材1.自主性小学生具有自主探究的天性，科学活动中的专题研究充分体现了学生的主体地位，给学生提供了自主学习的机会。在开展专题研究活动的过程中，学生要自己提出问题，自己设定活动目标，要主动地通过动脑、动手、动口去探索，去实地操作，去展开实现目标的活动，最后自己得出结论。2.问题性专题研究活动是以问题为起点的活动，它的核心思想是：让学生通过问题解决来进行活动。3.过程性小学科学活动中的专题研究活动，重视活动的过程，而并不只重视研究活动的结果。4.开放性专题研究活动的开放性是指活动内容、活动环境和活动结果的开放。5.合作性在专题研究过程中，无论是单独进行的还是小组、班级集体进行的，都需要学生重视合作。二、专题研究的基本特点小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材1.指导原则启蒙和发展相结合。科学知识与社会生活相结合。创造与体验相结合。兴趣激发与价值规范教育相结合。2.指导内容在专题研究活动的过程中，学生是活动的主体，但教师的指导渗透在每一个环节中。激发学生探究兴趣，指导学生提出课题。给学生提供资料源，指导学生查阅文献资料，进行课题论证。指导学生运用观察、实验、调查等科学研究方法收集相关资料。指导学生分析、研究取得的资料，得出结论。组织并协助学生交流合作，并对研究成果进行表述、展示与交流，对研究成果进行评估。3.指导方法（1）传授探究过程技能。（2）激励创新意识。（3）引导研究方法。（4）培养科学态度。三、如何指导学生开展专题研究小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材为帮助小学生进行专题研究选题，下面汇集了一部分专题研究的题目供参考。课题的归类只是粗略划分，没有严格规定。有些题目如《沉积是怎样形成的》可以做成演示性专题研究，也可做成因果性专题研究，完全取决于研究者的出发点和重点所在。1.关系性专题研究温度改变对金鱼生活习性的影响平衡点对杠杆的影响衣服织料对保温的影响……四、专题研究的选题小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材2.因果性专题研究树皮在植物传送水分中的作用盐在水结冰中的作用种子发芽需要阳光吗……3.演示性专题研究海洋洋底模型河水冲刷对水土保持影响的模型……4.调查考察性专题研究蚂蚁（蚯蚓、蜜蜂、蜗牛……）的生活习性学校附近水体（河流、池塘……）水质的调查……小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材活动方案设计与指导第二节小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材背景知识与单元介绍蚯蚓是一种常见的陆生环节动物，生活在土壤中，昼伏夜出。蚯蚓是一种很特别的动物，它们喜欢吃腐烂的食物，胃口很大。它们能处理100%的废物，并且一点异味也没有。垃圾是城市的副产品，城市的规模越大，产生的垃圾就越多。处理过量的垃圾是各国面临的一个日益严重的社会问题。目前垃圾大多被填埋处理，这不仅浪费了大量资源，更让垃圾堆中有机废物释放出二氧化碳和甲烷，这些温室气体加剧全球变暖。现在，一项新的垃圾生物处理技术在发达国家开始逐渐盛行，这项技术利用了我们非常熟悉的古老生物——蚯蚓。蚯蚓的消化道是一个天然的有机废弃物处理厂。通过不断地吞食消化，蚯蚓可以把垃圾变成于人类有益的东西。蚯蚓肠道中能分泌出多种生物活性成分，一些矿物质经过蚯蚓处理后会变成易被植物吸收的养料。蚯蚓粪酸碱度适宜，具有保水、保肥性能，含有植物所需的微量元素，是绿色环保的生物肥料，用作高级的花卉林木、豪宅公寓及高尔夫球场绿化所需肥料，其无色、无味，作用显著且价廉物美，的确是肥料的最佳选择。养殖任何一种动物，都必须先了解它的生活习性，然后根据它的生活习性进行恰当的日常管理。养殖蚯蚓也是一样。要想养好蚯蚓，并收到良好的效益，就必须首先了解蚯蚓的生活习性，再根据蚯蚓的生活习性搞好日常管理。由于蚯蚓品种较多，生活环境和喜食饲料也各不相同，所以它们的生活习性也略有差别。但是喜温、喜湿、喜暗、喜透气、怕光、怕盐、怕震、怕辣食却是共同的。第1单元关系性假设研究——蚯蚓的观察与研究小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材本单元活动包括四个环节：环节一：采集蚯蚓。采集足够数量的蚯蚓以便开展后续研究活动，同时观察蚯蚓喜欢的生活环境特点，为饲养蚯蚓奠定基础。环节二：认识蚯蚓。通过观察和实验初步认识蚯蚓的外部特征和部分生活习性；通过查询资料，了解蚯蚓的内部结构和生活习性。环节三：蚯蚓处理有机垃圾。利用有机垃圾作为饲料，研究蚯蚓数量和有机垃圾分解速度的关系，同时收集蚯蚓粪作为下一阶段实验材料。环节四：蚯蚓粪的肥效实验。利用蚯蚓粪作为肥料，研究使用蚯蚓粪数量对植物生长高度的影响。活动方案见书小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材背景知识与单元介绍人听到的所有声音都是由每秒至少振动20次的物体产生的。振动越快，音调越高。像小提琴、吉他、钢琴这类乐器都带有琴弦，当弹拨时琴弦就会振动，调节琴弦的长度、粗细和松紧都可以改变振动的快慢，从而改变声音的调值。而像喇叭、口琴、长笛、大号、萨克斯管和风笛这些乐器都是没有弦的，但当演奏这些乐器时轻轻接触它们就会感觉到它们在振动。许多乐器是中空的，当弹奏这些中空的乐器时，其内部的空气首先振动，这个振动又会使乐器的其他部分振动。在水瓶琴实验中，向每个瓶子吹气时，实际上是让瓶内的空气振动。装水最多的瓶子，它上方的空气柱就最短，吹气时会发出调值最高的声音。用汤匙敲击这个瓶子时，会发出调值最低的声音，这是因为它振动的水柱是最高的。越长的物体振动得越缓慢，产生的声音的调值越低；越短的物体振动得越快，产生声音的调值越高。第2单元因果性假设研究——声音的奥秘小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材声音的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质。声音在不同的介质中的传播速度分别是：真空0m/s（也就是不能传播）、空气（15℃）340m/s、空气（25℃）346m/s、软木500m/s、煤油（25℃）1324m/s、蒸馏水（25℃）1497m/s、海水（25℃）1531m/s、铜（棒）3750m/s、大理石3810m/s、铝（棒）5000m/s、铁（棒）5200m/s，声音在不同的物质中的传播速度不同，而且还和温度有关系，例如声音在空气中的速度随温度的变化而变化，温度每上升/下降5℃，声音的速度上升/下降3m/s。本单元分成四个环节：环节一：声音的传播。通过真空状态下声音的传播情况与有媒介的声音传播情况对比，了解声音的传播需要媒介。媒介可以是固体、液体、气体。此外不同媒介中声音传播的情况有差异，比如响度、传播速度不同等。环节二：影响声音高低的原因。向不同水瓶内注入不同水位的水形成水瓶琴，通过金属汤匙敲击瓶身，或是用嘴对着瓶口吹气，观察声音高低，探究水瓶琴发声高低的原因。环节三：设计小乐器。利用声音产生的原理，设计能运用身边的材料制作小乐器的方案。环节四：制作和演奏小乐器。运用简单工具对收集到的材料进行加工，制作小乐器，并进行音阶调试，尝试独奏与合奏小乐器。活动方案见书小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材背景知识与单元介绍泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地区，因为暴雨暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快、流量大、物质容量大和破坏力强等特点。泥石流的形成需要三个基本条件：有陡峭便于集水集物的适当地形；上游堆积有丰富的松散固体物质；短期内有突然性的大量流水来源。泥石流常常具有暴发突然、来势凶猛迅速之特点，并兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的双重作用。其危害程度比单一的崩塌、滑坡和洪水的危害更为广泛和严重。它对人类的危害具体表现在四个方面：一是对居民点的危害。泥石流最常见的危害之一，是冲进乡村、城镇，摧毁房屋、工厂、企事业单位及其他场所设施，淹没人畜、毁坏土地，甚至造成村毁人亡的灾难。二是对公路和铁路的危害。泥石流可直接埋没车站、铁路、公路，摧毁路基、桥涵等设施，致使交通中断，还可引起正在运行的火车、汽车颠覆，造成重大的人身伤亡事故。有时泥石流汇入河道，引起河道大幅度变迁，间接毁坏公路、铁路及其他构筑物，甚至迫使道路改线，造成巨大的经济损失。三是对水利水电工程的危害。主要是冲毁水电站、引水渠道及过沟建筑物，淤埋水电站尾水渠，并淤积水库、磨蚀坝面等。四是对矿山的危害。主要是摧毁矿山及其设施、淤埋矿山坑道、伤害矿山人员、造成停工停产，甚至使矿山报废。第3单元演示性研究——泥石流成因研究小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材本单元旨在让学生通过泥石流演示模型的制作、模拟泥石流形成的过程，初步探索泥石流形成的条件，对避免泥石流形成及减少其危害应采取哪些措施产生初步认识。本单元分成三个环节：环节一：认识泥石流。通过观看泥石流发生的视频资料，对泥石流的发生过程和周边环境及危害产生初步认识，进一步查找资料分析泥石流形成的相关因素。环节二：制作地质模型。运用身边的简单器材和石块、土、草皮等物，搭建地质模型。环节三：模拟泥石流。在自己搭建的地质模型上，运用对比实验的方法，比较不同坡度、地表植被的地质模型上形成泥石流的可能性，同时也对水量对泥石流形成的影响进行比较。活动方案见书小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材背景知识与单元介绍噪声是指妨碍人们工作、生活和其他正常活动的声音。声音过响或者频率偏高时往往被视为噪声。由小提琴产生的声音通常被视为悦耳的音乐，但如果考虑其他因素，这些声音也可能被视为噪声。人耳对噪声的感觉是主观的。一些因素如声音的大小、特性、持续时间及发出噪声的时间等，都可影响个人对噪声的主观印象。声音的大小与水平用声压级表示，单位是分贝（dB）。城市环境噪声主要是由运行中的各种工业设备产品噪声以及人群活动噪声向周围生活环境辐射而产生的。在工业生产活动中使用固定机械设备产生工业噪声，在建筑施工过程中产生建筑施工噪声，各种交通工具运行产生交通运输噪声，除此之外，还有各种人为活动产生的社会生活噪声。据近年的统计，在影响城市环境的各种噪声来源中，工业噪声来源比例占8%～10%；建筑施工噪声影响范围在5%左右，因施工机械运行噪声较高，施工时间不加控制，近年来扰民现象较频繁；交通噪声影响比例将近30%，因交通工具运行噪声大，又直接向环境辐射，对生活环境干扰最大；社会生活噪声影响面最广，已经达到城市范围的47%，是干扰生活环境的主要噪声污染源。第4单元调查考察性研究——校园、家庭噪声调查小学科学活动设计与指导21世纪小学教师教育系列教材本单元旨在让学生对噪声产生足够重视，学习调查研究的方法，了解噪声来源和危害，防止噪声污染并提高自我保护意识。本单元分成四个环节：环