科学概念与科学探究.ppt

科学概念与科学探究,都匀市教育局教研室 周智,科学课程标准与科学探究关系,一、科学课与科学,科学的本质：人类探究周围世界客观规律的活动。科学活动的结果：构建博大精深的科学知识体系；科学活动的方法：观察、假设、实验、求证等；科学活动的价值：将人类与生俱来的好奇心与求知欲转化为一种卓有成效的认知模式，发展为宏伟壮丽的科学事业，从而推动人类社会的文明与进步。学科学（知识）、用科学（方法）、爱科学（事业）！,二、探究与科学探究,什么是探究1、探究的辞源学意义：是指“深入探讨、反复研究”辞海1989版2、探究的生物学意义是：动物的本能。3、探究的心理学意义是：人类满足好奇心的手段；人生的主要乐趣之一；获取“亲知”，学会学习；促进人际交流与协作；给人提供成功、失败以及审美的机会。,二、探究与科学探究,什么是科学探究是指以自然及认识自然的科学方法作为特定对象的探究，是指人们通过一定的过程和方法对客观事物和现象进行的探索、质疑和研究。科学探究的双重涵义1、科学家用来研究客观世界并根据研究所获证据而做出解释的各种方式；2、人们建构科学知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动；科学课强调的是科学探究！,二、探究与科学探究,科学探究活动可以区分为两种类型1、科学家的科学探究；2、学生的科学探究。,二、探究与科学探究,两种类型科学探究的异同 异：科学家的科学探究：对象是人类未知、方法既规范又创新、结果可深化人类对客观现实的认识；学生的科学探究：对象是学生自己未知、方法简单且需教师指导帮助、结果可深化学生对客观现实的认识；同：起因上都围绕着新颖未知的问题或情境或材料；过程上都必须经历同样的步骤或程序、心理机制上都是运用已有知识和经验去建构新的知识和经验。,二、探究与科学探究,科学探究活动中对“过程与方法”的学习可以区分为两种水平：1、外显学习：对过程与方法进行有意识的学习；2、内隐学习：对过程与方法进行无意识的学习；两种水平学习科学探究过程与方法的异同 异：外显学习有目的、需努力、效率较高；内隐学习无目的、无需努力、效率略低。同：没有显著的性别差异；都要求知识经验的支撑；儿童对于“得出结论”普遍感到困难。,二、探究与科学探究,科学探究活动的基本特征1、目标的双重性：具体问题Vs科学本质；2、活动的过程性：基本步骤或基本程序；3、方法的针对性：如物理测量化学分析社会调查等等；4、工具的有效性：恰当使用工具来帮助感官；5、证据的重要性：实事求是、不迷信权威；6、结果的可重复验证性：交流与完善；7、结论的开放性：提倡合理怀疑。,三、科学探究指导中亟待解决的问题,重视传授知识、忽略指导探究教师对科学本质的理解不够准确，仅仅将科学看成知识体系；例：讲“鸡的故事”，眼睛盯牢结论，抓不住探究的过程和方法，本末倒置。鸡卡片1去年夏初，小芳家乡流行鸡瘟，蛋鸡大量死亡。小芳家养的鸡也有一些染上了鸡瘟，虽然吃了兽医站买回的治鸡瘟的药，但效果不佳，已经死了十来只鸡，爸爸妈妈担心一窝鸡都会染上鸡瘟，愁眉不展。然而小芳发现鸡群中有几只小鸡特别有精神。,三、科学探究指导中亟待解决的问题,鸡卡片2A、赶快告诉爸妈；B、把这些无病的鸡与有病的鸡分开喂养，以免传染；C、问问村里的老人，这是怎么回事？D、观察这几只鸡会不会得鸡瘟？E、想办法弄明白这几只鸡为什么特别有精神。小芳该怎么办？,三、科学探究指导中亟待解决的问题,鸡卡片3 每天放学回家，我就寻找这几只鸡，并没有发现什么异样的表现。只是这几只鸡经常远离鸡群，跑到邻居家的菜地去觅食。邻居家的韭菜长得高高矮矮、参差不齐，到处都留下了被鸡啄过的痕迹。小芳想，难道韭菜对预防和治疗鸡瘟有作用？你赞成这个假设吗？接下来小芳该如何行动？,三、科学探究指导中亟待解决的问题,鸡卡片4我抱着尝试的心理开始做实验。首先，选2只病鸡作为实验对象，把生韭菜捣烂撮成豌豆大小（鸡刚好能够吞下）的丸，喂给病鸡吃，一天分早、中、晚3次，每次3丸，刚开始病鸡的症状没有什么变化，第4天它们略微出现了食欲，能够自己啄食小米，在按前3天的方法继续喂养3天，奇迹出现了：病鸡竟然活泼起来了！下一步小芳该怎么做呢？,三、科学探究指导中亟待解决的问题,鸡卡片5 为了保证实验的准确度，小芳把3只病鸡和3只没病的鸡分别进行笼养实验，并做好了病鸡观察记录：时间 处理 症状或特征第一天 早中晚各4丸 病情依然，无食欲第二天 同上 白屎略灰，病情无明显改善第三天 同上 偶尔走动，喝水，有时啄米第四五天 早中晚各3丸 大部分时间走动，有食欲，准 备的米粒全部吃完。,6天以后 同上 能自在走动，食量增大有时扑翅，提在手里能挣扎。小芳根据鸡的病情定时定量喂韭菜丸，结果病鸡痊愈了。这说明韭菜确实能治鸡瘟。接下来小芳该做什么？,三、科学探究指导中亟待解决的问题,鸡卡片6小芳把韭菜能治鸡瘟的结论告诉了父母和乡亲，大家都按小芳的方法进行鸡瘟的防止和治疗。思考：小芳是如何探究治鸡瘟的方法的？大致经历了哪些步骤？,三、科学探究指导中亟待解决的问题,鼓励学生探究，忽略指导程序教师自己尚未掌握科学探究的基本步骤，也未能区分科学探究的重要环节得出结论只要学生探究，不管其方法对其所要解决的问题是否具有针对性。案例：自行车的研究。车1自行车对交通、运动健身、环境保护等具有独特的使用价值。让我们来研究一下自行车吧！,三、科学探究指导中亟待解决的问题,车2A、好吧！应该怎样做呢？B、好吧！等老师来安排吧！C、自行车是别人研究出来的东西，我们用就是了。D、自行车太普通了，研究它干什么？E、最好让自行车方面的专家来研究。你选择哪一项？接下来你会怎么做？,三、科学探究指导中亟待解决的问题,车3第一组：决定研究自行车的摩擦力问题；第二组：发现不同自行车轮胎的宽窄、花纹等都不一样，他们决定研究各种自行车的轮胎；第三组：想要研究一下自行车的工作原理；第四组：准备研究自行车的发展历史；第五组：想做调查，了解各种交通工具的使用者，他们怎样看待环境保护问题？你愿意参加哪个小组？,三、科学探究指导中亟待解决的问题,车4通过查阅资料、搞调查、进行实验和测量等，收集有关研究课题的信息，并进行分析。下一步呢？车5写出研究报告，说明自己小组研究了什么？是怎样研究的，研究结果是什么？然后呢？,三、科学探究指导中亟待解决的问题,车6交流研究报告；听取他人的意见，看其是否接受自己的研究结果；他人重复实验或者重复测量得出的结果与自己鸡的研究结果是否一致；实践应用的结果能否证实自己的研究结果；发现自己的研究还需要作哪些改进。,三、科学探究指导中亟待解决的问题,只要求学生探究，不指导具体方法例如查阅资料、设计实验、编写调查提纲等；过分强调学生探究的自主性、完整性、严谨性导致学生望而生畏。探究的比例控制失调。,一、为什么要关注科学概念,我们发现了教学目标的两种表述方式,保护我们的消化器官（五年级上册）A.知道食物在人体内的消化过程。B.消化系统的不同组成部分具有不同的功能，目的是使食物被人体吸收。,形形色色的动物（四年级上册）C.能用不同的标准给动物分类。D.动物可以被分成不同的类别，这取决于所选择的标准。,两种表述方式有什么不同？,以A和C为目标的教学追求的是什么？教学将怎样进行？以B和D为目标的教学追求的是什么？教学将怎样进行？,由中国和加拿大两国政府部门联合开发的“加强中国西部基础教育能力”项目在小学科学领域选择了“食物”“水”“植物”“声音”四个主题进行研究。他们做的第一件事就是转化我国科学（36年级）课程标准中的相关要求。,他们转化了什么,将事实性目标转化成科学概念；将课程标准中的要求转化为学生可以学习、教师能够把握的具体概念。,例如：将“能指认植物的六大器官，知道各种器官的作用”（标准2.3.1）改为“植物由不同的部分组成，这些部分在植物的生长过程中发挥不同的功能”因为他们认为儿童了解这个概念比认识植物的组成部分更为重要。,例如：将“知道消化系统的主要器官及作用，养成良好的饮食卫生习惯”（标准4.1.2）转化为:1.吃进去的食物首先要经过牙齿的初步磨碎，才能被身体所利用。2.不同形状的牙齿在磨碎食物的过程中，发挥着不同的作用。3.我们应该细嚼慢咽，保证食物得到很好的磨碎。4.我们应该保护好我们的牙齿，因为它们是重要的工具。,引发的思考,我们从来都是用这种方式表述教学目标，这样的表述有问题吗？他们为什么要那样表述？当前一些课堂上存在的学生的探究方向不明确，教师提问和引导的方向也不明确的现象是否与教学目标的表述有关?,进一步的研究,从教学目标表述的差异中，我们发现了一些深层次的问题 对科学概念的关注和研究是当代科学教育的一个特点 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。,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。,512岁儿童科学教育的价值，是使孩子们在接受正式教育之初就能够发展起对自然以及对自己周围的世界的理解，建立起自己的观点和想法。如果他们在探索世界的过程中没有被科学地加以引导，那么他们形成的那些观念，就有可能是非科学的，并且可能妨碍到孩子们以后的学习。我们要让孩子们用系统的调查来解释和检验自己的观念，从而缩短孩子自己的观念和科学的观念之间的距离。,科学素养这个词指的是对科学的一种广而宽的基本的理解和能力，而不是要去细致地掌握每一条规律或是所有的博大精深的学问。所谓具有科学素养的人是指那些能够轻松地掌握关键的科学思想和科学技能的人。（512岁儿童科学的教学、学习与评估英威尼哈伦）,这一特点的形成是当代科学教育发展的需要 以主题和事实为中心的教学，属于较低水平的认知。超越所给的信息进行思维，获得重要的和可迁移的观念，才能适应知识膨胀和复杂的环境。因此促进和发展学生的深层理解力，提高思维标准，已成为各国科学教育的热门话题。,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。,编者的初步想法,从关注事实性知识到关注科学概念，是我国小学科学教育必须迈出的关键性一步。从自然到科学，我们的许多方面发生了变化，但在对事实性知识的追求上，我们没有变（这反映在教学目标的表述中，包括课程标准）。,二十年前，刘默耕先生在美国小学自然课的点滴情况（1980年10月）这篇报告中，曾介绍了美国的一套名为科学概念的教材，最后他说，“现在是1980年，如果我们从现在起开始研究，花个十来八年功夫也搞出一套满意的来。到80年代末也还能赶上趟儿。问题在于必须真正起步；慢得站不得，十来八年一晃就过去了，机不可失，时不再来。希望我们大家共同努力！”,张之仁老师在2005年发表的“编写生物与环境的回顾”这篇文章中也大声呼吁“怎样教育学生科学地看待自然，需要我们在自然课改革的基础上，向前迈进一步。”他认为美国STC教材的精华之处在于“用什么观念看待自然？”应记住我们的任务不是单纯地教小学生研究植物学。,加强对科学概念的研究，有助于解决当前课堂教学中存在的一些问题 对三维目标的关系，我们始终把握不好。面对知识，我们既怕回到知识中心的老路上去，又不敢放弃。知识与过程的脱节，也是我们的科学探究活动往往流于表面的原因。,教学目标表述的笼统与空泛，使我们的教学常常处于较低的认识水平，教师也难以把握。具体概念的提供，有望使教学目标变得具体和清晰，进一步解决课堂教学中如何“做”的问题。,二、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。,用概念改变教学策略研究补充关于概念教学的改变与实施理论,