提高科学探究活动有效策略的研究和思考.ppt

1、慈溪市慈吉中学 毛国永 （指导 叶镇源） 二0一一年七月,提高科学探究活动有效性策略的研究和思考,科学探究活动,低效,高效,？,缺少一个良好的探究学习环境,缺乏合适的操作方法（设计、开展、反馈评价）,学生缺乏一定的探究基础（方法、思维）,科学探究活动效率：,科学探究活动开展现状调查和学生科学素养调查,中考科学探究题得分情况分析,科学探究活动低效原因分析,低效,开放评价过程增强激励机制,开放评价权限激发参与动机,探究活动推进策略,“3+1” 策略体系,科学前置,细化过程,多元评价,创设良好学习环境提供自主探索机会,整合课程资源设计探究活动,时空,器材,氛围,教材中“显性”的探究活动,如“活动”、

2、“实验”、“思考与讨论”等,直接利用或稍作改进,教材中“隐性”的探究素材,主要指科学概念、规律教学,科学思想、观念教学,或复习教学,挖掘科学方法线索进行设计,在新课程理念指导下创造性地进行设计,探究活动铺垫策略,设置认知冲突，引发探究兴趣,增加实践体验，提供探究支撑,设置探究阶梯，降低探究难度,适时启发点拨，引导有效探究,引导合作交流，促进有效探究,鼓励自主探究，培养探究习惯,把命题权交给学生,把评价权交给学生,知错可改,合作考试,自由论坛,开放评价时空促进持续发展,在概念规律教学中渗透思维方法的教育,在解题教学中培养学生良好的思维品质,在探究教学中培养学生创造性思维能力,凸显思维,开放评价时

3、间,开放评价空间,“3+1”策略体系 提高科学探究活动有效性的,细化过程,我们的设计,创设情境，引入新课,提出问题： 浮力的大小跟什么因素有关？,建立猜想与假设： 浮力的大小可能等于物体排开 的水受到的重力。,分组实验,多元评价,巩固拓展,相应的策略,设置认知冲突，引发探究兴趣,增加实践体验，提供探究支撑,适时启发点拨，引导有效探究,设置探究阶梯，降低探究难度,引导合作交流，促进有效探究,鼓励自主探究，培养探究习惯,科学前置,分析,比较,类比,联想,综合,分析,比较,猜测,求异,多元评价,比较,归纳,反思,评估,课例1：阿基米德原理,教材的安排,提出问题： 浮力的大小跟什 么因素有关？,分组实

4、验： 测量物体排水的 重力并与浮力相 比较。,推理得出 阿基米德原理,程序简单,学习被动,能力低下,缺环境,缺方法,缺思维,分析,细化过程,凸显思维,“3+1” 策略体系,设计实验方案,激发了学习兴趣，提高了实验设计能力，培养了创新精神，体验到成功的喜悦。,限于初二学生的认知水平，很难理解阿基米德原理的本质。,只知其一，不知其二。,传统的做法：,用弹簧秤测出物体排开的水的重力，并与浮力相比较，得出F浮G排水。,公式推导：F浮G排水m排水g水gV排水。,我们的做法：,相应的策略：,【设计实验方案】,问题1：如何把被物体排开的那一部分水取出来?,方案一,方案二,方案三,组织全班同学进行交流、评价，

5、确定最佳方案。,策略5： 注重思维培养提高探究品质,问题2：如何测出这部分水的重力？,细化过程,策略1： 增加实践体验 提供探究支撑,策略2： 适时启发点拨引导有效探究,策略3： 引导合作交流促进有效探究,策略4： 设置探究阶梯降低探究难度,细化过程,训练了发散思维，提高了处理问题的应变能力，学会了如何用多种方式、从不同角度去描述同一个研究事实，加深了对科学本质的理解。,凸显思维,方案二,方案三,（07年宁波）某同学为了探究物体在水中不同深度处所受浮力的变化情况，按如图所示的方法，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓缓浸入水中(水足够深)。实验记录的数据如下表，则当液面到金属块底部的距离为6c

6、m时，弹簧测力计的示数为 N。,科学前置,多元评价,科学知识与技能,科学过程、方法与能力,科学情感、态度与价值观,方案一,提高了解决问题的效率,浮力一课在舟山地区成功展出,案例获宁波市一等奖,相关论文在物理教师上公开发表,开放评价权限激发参与动机,探究活动推进策略,科学前置,细化过程,多元评价,创设良好学习环境提供自主探索机会,整合课程资源设计探究活动,时空,器材,氛围,教材中“显性”的探究活动,如“活动”、“实验”、“思考与讨论”等,直接利用或稍作改进,教材中“隐性”的探究素材,主要指科学概念、规律教学,科学思想、观念教学,或复习教学,挖掘科学方法 线索进行设计,在新课程理念指导下 创造性地

7、进行设计,探究活动铺垫策略,设置认知冲突，引发探究兴趣,增加实践体验，提供探究支撑,设置探究阶梯，降低探究难度,适时启发点拨，引导有效探究,引导合作交流，促进有效探究,鼓励自主探究，培养探究习惯,把命题权交给学生,把评价权交给学生,开放评价过程增强激励机制,知错可改,合作考试,自由论坛,开放评价时空促进持续发展,在概念规律教学中渗透思维方法的教育,在解题教学中培养学生良好的思维品质,在探究教学中培养学生创造性思维能力,凸显思维,开放评价时间,开放评价空间,“3+1”策略体系 提高科学探究活动有效性的,课例2：太阳辐射能,活动：探究表面颜色不同的物体与吸热的关系,缺陷：,实验设计本身存在问题,活

8、动设计不利于学生能力的培养,改进：,改进实验设计,优化问题设计,课例获市优质课评比一等奖,如果学生在学习科学时，“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前。读者已体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难清楚地理解全部情况。”因此，新的科学教材在呈现科学知识（主要指科学概念、规律等）时，比较重视展示科学过程。既有科学过程，就必然存在科学方法，科学方法无非是科学过程的抽象。有鉴于此，我们以教材中的知识发展过程和伴随知识的发展过程所蕴涵的科学方法为基础，将知识的发展过程及其所运用的科学方法整理出线索，根据学生的认知规律来设计探究活动。这种处理方法一般适合于科学概念、规律的教学。,课

9、例3：力的教学,实践中，我们利用了这一方法线索，在让学生充分“感受”到力的现象之后，设计了下面几个探究活动： 探究1：每一种力的作用都涉及到几个物体？ 探究2：不直接接触的物体间能否产生力的作用？ 探究3：物体间力的作用是相互的吗？ 探究4：力能产生怎样的效果？ 通过这几个活动，帮助学生在探究的基础上，通过分析、比较、归纳，更好地建立起力的初步概念。,“力”是最基本的科学概念之一，教材首先呈现了生活中各种常见的力的现象，然后试图通过引导学生观察、分析、比较、归纳，提出力的初步概念。,力的教学一课在宁波市名教师课堂教学展示活动中展出，并送教到贵州省等地展示，获高度评价,课堂实录在全国中等教育类核

10、心期刊物理教学上公开发表,课例4：二力平衡,概念 规律,现象,归纳,共同点,二力平衡概念,求同比较,二力平衡条件,求异比较,实验,控制变量,反证法,受力分析,课例获市优质课评比一等奖,课例5：光的折射,教学设计在全国中等教育类核心期刊教学月刊上公开发表,光的折射一课在市教研活动中成功展出,课例6：植物生命活动的调节,生长素的发现,“在日常生活中，我们时常能观察到植物向光性生长的现象，如窗台上的花卉。什么样的光线能引起植物朝向光的方向生长呢？”,“固定方向的光线。”学生很快就作出了回答。,“怎样才能证明这一点呢?”,“做实验！”学生不假思索地回答。,“这个实验应该怎样做？”,学生开始热烈地讨论，

11、并提出了各种想法。教师没有对学生的想法作出评价，而是告诉学生早在1880年，达尔文曾用一种多年生单子叶草本植物研究过植物向光性生长，后来其他科学家用胚芽鞘又进行类似的研究。,接着教师呈现了这位科学家的研究过程（图1、图2），并提出下面的问题：“比较这两个实验的条件有何不同？从实验中我们能得出什么结论？”,学生和教师一起讨论，归纳出两个实验的条件只有一点不同，即有无单侧光照射。通过实验得出了单侧光能引起胚芽鞘两侧生长不均衡的结论。,教师又提出了一个问题：“我们知道有单侧光照射，植物就会向着光的方向生长。那么，植物的向光性生长与植物体的哪个部位有关？”,同学们纷纷提出自己的设想，有的提出切去胚芽鞘

12、的尖端，观察其生长情况；有的提出是否可以用遮光的办法，分别遮住胚芽鞘的不同部分，再比较各自的生长情况。,“既然是胚芽鞘的上端发生弯曲，那么这种弯曲就可能与它的尖端有关。”有学生很快就作出了假设。,“很好！”教师进一步追问：“怎样才能证明这种猜想？”,此时，教师适时地向学生介绍：“历史上，有位科学家也采用了遮光的方法进行研究。”并呈现了这位科学家的研究方案和实验结果（图3、图4）。谢老师接着说：“这个实验结果恰好与同学们的假设吻合，即胚芽鞘的弯曲生长与尖端有关，尖端是感受光刺激的部位。但如果没有图4的实验，我们能否得到这样的结论呢？为什么？”,“不能。因为没有图4的实验作为对照，就不能肯定只有尖

13、端与弯曲生长有关。”,“很好！我们已经知道尖端是接受光刺激的部位，尖端在单侧光的照射下会影响其他部位的生长。为什么会这样呢？”,在接下来的讨论中，学生的意见分歧很大。教师发现一组学生想到：是不是因为胚芽鞘的尖端产生了某种物质，这种物质对胚芽鞘下面的部分产生某种影响呢？教师向学生展示了胚芽鞘结构方面的资料，引导学生讨论所提出的各种猜测中哪种可能性更大。最后，大多数的学生认同了上述猜测的可能性更大，但仍有同学坚持自己的想法。教师在表扬那些坚持自己想法的同学的同时，指出多数同学认同的假设正与当时科学家所作的猜想一样。,接着教师又提出：“要判断是否因为胚芽鞘尖端产生了某种物质，向下传导，从而引起弯曲生

14、长的，我们该怎么做？”,“切断一个胚芽鞘的尖端与下方的联系，另一个不切断。然后比较它们在单侧光照射下的生长情况。”有一小组的学生经讨论后，非常明确地回答。,“非常好！”教师十分满意学生能深刻地理解对照实验的作用，同时适时地呈现了1910年丹麦生物学家鲍森詹森所做的实验（图5、图6），并组织学生讨论实验结果。,“原来确实是尖端通过产生的物质影响下部生长的。”学生高兴地报告自己的讨论结果。,此时，教师进一步提示：“鲍森詹森所做的实验存在一定的缺陷，你们认为在哪里？”,“他的对照实验存在问题。”有学生抢着回答。,“最好在尖端和下部间放上一块不透水的塑料薄片。”有学生补充说。,“很好！”接着，教师又呈

15、现了匈牙利科学家拜耳在1914年所做的更为深入的研究（图7）。,“拜耳为什么要将切下的尖端放在胚芽鞘的一侧？这个实验说明了什么？”,有同学得出了结论：“胚芽鞘放尖端的那侧，尖端所产生的物质分布较多。”,“尖端产生的物质较多的一侧，生长得更为迅速。”有同学补充说。,经过讨论和交流，所有同学达成了共识：胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端所产生的物质不均匀分布的结果！,“那么，单侧光所起的作用又是什么？”,“那一定是它造成了尖端所产生的物质在尖端下部不均匀地分布。”学生肯定地回答。,“非常好！”教师继续说：“科学家并不满足，在1928年荷兰生物学家温特提出了新的假设如果尖端确实通过产生某种物质来影响下部生长

16、，那么这种物质应该可以转移到一种载体里面，从而使该载体具有与尖端同样的效力。”接着就展示了温特的实验（图8）。,“从这个实验能得出什么结论？”,“这个琼脂块与胚芽鞘的尖端具有相同的效果。”,教师高兴他说：“很好！但尖端所产生的这种物质到底是什么？生物学家花费了大量的时间去研究，直到1934年荷兰人郭葛从人尿中分离出了一种有机化合物吲哚乙酸，将其混入琼脂中后做了下面的实验（图9）。”,“分析这个实验结果，能得到什么结论？”,“吲哚乙酸也能促进植物的生长。”学生很快地作出了回答。,“混有吲哚乙酸的琼脂块与温特实验中的琼脂块具有相同的作用。”另一位学生进一步作了说明。,“是的，这两者很相似。后来，人

17、们发现胚芽鞘尖端所产生的物质就是吲哚乙酸，它能促进植物的生长发育，人们将它命名为生长素。”,提出问题,呈现事实 （新的事实）,建立假说 （修正假说）,分析推理,（反复质疑）,利用科学史的材料设计探究活动的基本程序：,课例7：物质由微粒构成,原子的结构,课例获浙江省优质课评比一等奖,课例8：环境保护,教学内容：,环境污染的监测与防治,自然保护,教学设计：,角色扮演：,视频播放宁波某印染厂由于违规排放工业污水给周围居民生活造成严重危害的事例，要求学生分别思考：如果你是当地的一名村民、村干部、印染厂的一名员工、负责人、环保局工作人员、媒体记者、司法人员甚至是相关法律政策的制定者，你将如何看待这起事件

18、（或从这起事件中受到什么启发)？,辩论赛：,保护环境和发展经济哪个更重要？,环境保护一课在市教研活动中成功展出,课例9：信息的获取与利用,实践中我们不局限于具体的知识点上，而把重点放在教材着墨不多的“信息的失真”和“信息与生活”等内容上，我们把信息技术、信息的失真、信息与生活三个部分内容按照了解、认识、应用的层次由浅入深展开。同时，为了能让学生自己发现信息的失真现象、辩证地看待生活中的信息，我们设计了“看听做既看又听”四个小的探究活动及对“两个生活中的信息”等问题的探究，探究中产生的不同的结果激励学生更加仔细地去观察、去思考、去发现、去质疑，从而使学生在获得成功与快乐的体验的同时，自然地受到了科学思想观念的教育。,信息的获取与利用，既是一节知识的传授课，又是一节科学思想观念教育课。本课教材的重点内容是“信息及信息技术、信息的获取、处理及利用”等，但这些内容不仅抽象难懂，而且枯燥乏味，不符合初一学生的身心特点和认知规律。,信息的获取与利用一课在省内外多次成功展出,课堂实录在中学物理上公开发表,师：同学们好，今天我们一起来研究信息的获取、处理和利用。（板书课题）