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1、小学科学实验设计改进与创新研究结题报告一、课题名称：小学科学实验设计改进与创新研究, 课题编号LW2014207二、课题研究的背景1小学课程标准指出：科学课程是一门以培养学生科学素养为宗旨的义务教育阶段的核心课程，其核心活动是引导孩子通过观察和实验的方法去进行验证，强调学生探究的过程与方法的核心是以“探究”为轴心的科学活动。特级教师路培琦也曾说过：“不是讲科学、念科学、看科学，而是要做科学，提倡做，在做中学知识。”实验，是借助仪器的间接观察。由于实验是为了对假说进行检验，比直接观察更具有结构性，所以实验活动是最能反映科学方法的活动，是科学探究过程中收集证据的重要环节，也是认识较高层次的探究活动
2、。 2.科学课程的改革是以实验教学作为切入点和突破口的，是素质教育和创新教育的重要场所和阵地。科学实验强调学生通过自主参与一些类似于科学家从事科研的学习活动，获得亲身体验和产生积极情感，逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑、乐于探究、努力求知的心理倾向，产生运用所学知识解决实际问题，并且有所发现、有所发明、甚至有所创造的积极欲望。3.小学科学课程标准的课程目标、内容标准、教材编写及教学过程都体现了实验教学的重要性，但在科学课的实际教学实践中，教师常遇到科学实验教学中的仪器欠缺或者不够完善，科学教科书上还有很多内容没有现成的仪器配备，教科书上有些实验方法操作复杂，现象不够明显、欠直观，因而，我
3、将小学科学实验设计改进与创新研究作为课题，立项攻关，通过研究小学科学实验设计，从实验材料和实验方法两方面进行改进和创新，设计符合小学生的心理特点，易于操作、现象直观明显、学生喜爱的实验活动，来诠释不同的科学原理，把复杂的科学术语简单化，让学生在愉快的实验过程中，不知不觉地迈进科学的殿堂，提高科学探究活动的有效性，使学生得到更多的素质的培养。三、课题研究的意义1、有利于知识的意义建构 建构主义理论认为，学习是学生自己建构知识的过程，是通过新信息与学生原有知识经验的相互作用而实现的。教学不仅要将信息适当地呈现给学生，而且要善于激发学生的相关原有知识经验，促进新、旧知识经验的相互作用，使新知识在原有
4、经验的基础上建构起来。实验在学生知识的建构过程中所起的作用是多维的而且往往能收到不同凡响的效果。 2、有利于与生活的联系 “知识是生活的指南。”科学来源于生活，同时也是生活的指南。重视和回归学生生活世界是科技发达国家科学课程改革的基本特点，也是我国新课程的目标之一。科学已经广泛渗透到儿童的日常生活之中，科学教育应该联系学生的生活经验，为学生学习科学提供意义基础。科学无处不在。小学科学的很多实验都可以和学生的生活相联系。 3、有利于学生探究能力的培养 在小学科学（16年级）课程标准(修订送审稿）中详细列出了要求学生掌握的科学探究的内容标准并指出“科学探究是科学家发现自然规律、获取科学知识的主要过
5、程和方法。在小学阶段运用探究式学习方式，希望孩子在建立科学概念的同时，体验探究过程，了解探究方法，培养科学探究能力。”新课程改革的一项重要内容就是要求在教学中注重探究。虽然探究不一定要做实验，但毫无疑问，教学中许多探究活动都是通过实验来完成。托马斯.富勒说过：“知识是珍宝，但实践是得到它的钥匙。”在科学探究中，要想让儿童热爱科学并增长专业知识，就必须让他们体验到许许多多快乐的、富有成效的科学探究经验。 4、有利于学生好奇心与求知欲的培养 激发学生的好奇心和求知欲是科学教学的重要目标之一。皮亚杰指出：“所有智力方面的工作都要依赖于兴趣。”兴趣是人类认识客观事物的一种心理表现，是一个人获得知识、开
6、阔视野、推动学习的一种强劲的内部驱动力。在小学阶段，学生若能形成热爱科学的情感和志趣，不仅将极大地调动学生学习的内在动机，而且将为他们今后投身科学事业奠定坚实的基础，因此，培养学生的科学兴趣具有十分重要的意义。在教学中，实验是激发学生科学兴趣不可替代的重要途径。因为实验具有生动、形象的特点，有利于激发学生的好奇心和求知欲，而且实验是一种有目的、操作性很强的实践探索活动，既能满足学生的操作欲望，又能培养学生的探索兴趣。 5、有利于技术创新教育 利用课堂上所学的科学知识进行一些小发明、小制作，不仅能加深对科学知识的理解与认识，而且可以培养学生对技术的好奇心，激发学生进行技术创造的内心冲动，让学生学
7、习技术设计和技术创造的方法，并进行简单的技术设计，从而培养学生的创新能力。 6、有利于优化实验操作过程 实验操作过程优化就是改进与创新实验时，对传统实验操作过程进行简化与优化。实验操作过程的合理化、科学化是实验顺利完成的保证。传统的科学实验一般都有较为合理的操作过程，是一定历史时期教学经验和教学科研的产物，但随着对科学实验要求的提高和人们对实验认识的发展，有必要对某些实验操作过程进行优化。优化实验操作过程一般可以从简化实验操作、强化实验现象和提高实验效果入手。例如覆杯实验能很好地说明大气压的作用。如果再将实验稍加改进实验效果会更好。方法相同只是将杯子改成大瓶子，并在纸片上用针刺许多小孔，一张带
8、孔的小纸片竟能托住一大瓶水，更有利于学生科学概念的建构。起到“豪华落尽见真淳”的效果。 四、与课题相关研究的概述山东省淄博市周村区凤鸣小学成毅提高小学科学课堂教学效率从小环节做起科学实验设计的改革一文中指出：小学科学是一门以实验为基础的学科,不进行实验和探究就无法学到技能和知识,无法体会到探究的乐趣,也无法真正理解科学,因此可操作的、成功的实验是课堂教学的基石。教学实践证明,实验设计的优劣直接关系到教学的成功与否。长春师范学院马一兵在硕士论文小学科学实验设计的研究中指出小学科学实验是科学教学的主要内容,也是探究的主要过程，对于学生的观察能力、动手操作能力,创新思维能力的提高是一种有效手段;对于
9、落实科学(3-6年级)课程标准的要求,发展小学生科学素养也有着重要的意义。所以小学科学实验的合理设计是科学教学正常进行的重要保障和后备力量。提出了在小学科学实验的设计过程中,应该考虑到的因素和应该遵循的原则。从而建构出一个符合小学生身心发展的规律和认知水平的,既能够使之直接体验科学又紧密联系生活实际的实验体系。江苏省名教师、自然学科特级教师、苏州市叶圣陶实验小学校长张洪鸣作科学探究需要有结构的材料报告中指出“搞科学”“有结构的材料”“巧妇难为无米之炊”，课堂教学要让学生经历、体验，要活动。怎么才能活动呢？空口说白话，黑板上种田，不是胡扯嘛，要有点东西才行。这东西就是材料，材料是死的，怎样使死的
10、材料活起来呢？这就必须加上老师的智慧，根据一堂课的教学目标，精心选择，精心设计，为学生的探究活动提供典型的教学材料，这样的有机组合，便称为“有结构的材料”。有关小学科学实验设计方面的诸多成功经验，有助于我们更深刻地去思索着推动本项课题的深入研究。五、研究课题的界定 “实验设计”是指在教师的组织和引领下，通过学生动手操作、动脑思考、亲自实践，在感知、体验的基础上能够获取科学核心概念的探究活动，包括实验材料的组合，探究活动的实施方法等。“实验设计的改进与创新”是应用到科学教学中，为获得实际教学中更大效益，按科学性、趣味性、易操作性的原则，而对教材建议实验活动进行的改进或创新的探索与研究。六、课题研
11、究的主要目标：1.改进现有实验的效果现行教材有很多精彩的演示实验，教师教学时，由于种种原因，教材给出的一部分实验效果要么不明显，要么不便于操作、过于复杂，需要我们大胆地改进，重新设计。重点可以从实验设计上本着实验操作简单化、实验材料生活化、实验制作低成本化等原则来改进。2、撰写实验教学的典型案例与反思撰写实验教学的典型案例与反思 在教学实践中探索、收集自己或他人的一些典型案例，通过分析，改进和提高实验教学的设计，同时完成改进实验材料的汇编，为其他教师的教学提供和积累素材，实现资源共享。3、查阅相关的资料，掌握物理、化学实验改进的最新信息，并及时通过仿制或改制的手段充实学校实验室中现有的实验教学
12、资源。四、课题实施步骤与方法（一）课题实施步骤本课题计划周期为一年，主要分五个阶段完成：1准备阶段（2014、022014、03）（1）制定详细的课题研究和实施计划。我们对课题进行了细致的前期准备工作。根据小学科学的教学特点和我校科学教师配备情况将整个课题组分为两个研究小组，集体制定了详细的课题研究计划和实施方案，严格按照课题研究计划进行了课题的分工研究，定期集中讨论研究进展及出现的问题，这些为我们有条不紊地研究奠定了很好的基础。（2）制作了教师和学生调查问卷，随后对低调查问卷进行细致客观的分析，发现小学科学实验教学中存在的问题和我们的预测相符，让我们看到进行课题研究的现实意义，意识到研究此问
13、题的必要性，进一步明确研究方向。 2、初步整理、探索阶段（2014、042014、05）（1）将教科版小学科学三至六年级教材中的实验设计整理出来，包括实验材料和实验方法。分析实验材料和实验操作的可行性、有效性。在此阶段，课题组两位老师共收集编排三年级实验研究方案47个。四年级实验研究方案55个。五年级实验研究方案48个。六年级实验研究方案47个。并逐个分析其材料和操作的可行性与有效性，最后确定将其中的？个作为重点研究对象。（2）整理之后，初步对教材预设实验设计进行改进或创新，通过实践、分析、对比，初步进行验证，完成阶段性论文。课题组结合教学实际开展实验教学研究活动，活动的形式有教学实验的改进创
14、新比赛，上有关实验材料探究的研究课、示范课，撰写实验研究的教学案例与论文等。利用实验在教学中的重要作用，突出实验的开放性和有效性教学，既为学生参与实验的改进与创新提供了很好的机会与平台，又为实验教学理论研究提供了丰富的素材。挖掘实验探究功能，将演示实验与学生探究实验相衔接。从不同角度发挥了学生的主动性和能动性，让学生在主动设计与探究中完成多种实验的改进与创新。这样既很好地完成了教学，又对实验进行了最好、最大范围的研究。在此期间课题组成员成员定期不定期进行碰头，讨论课题研究中的困难和问题，汇总课题研究的资料与材料。每星期将撰写的课题研心得进行交流，解决研究过程中遇到的困惑，分享研究的成果，在交流
15、与勾通中，课题组成员不断优化实验设计方案，使实验改进与创新更严谨，更科学。每个人均感到受益非浅，收获颇多，撰写了阶段性总结。3、初步实践阶段（2014、062014、09）和完善时间阶段（2014、10） 在这一阶段，课题组成员以本校学生为载体，以科学课堂教学为着力点，对初步形成的实验设计进行实践、修改。为了能够有针对性地观察改进创新后的实验是否具有科学性和有效性，我们设计了课堂观察量表，并在实践中进一步完善课堂观察量表的内容，使观察更有目的。与此同时对存在疑惑的实验反复研讨，最后确定出最终方案。在这一阶段，课题组成员通过设计了有针对性的教学设计及教学反思，并根据反复实践和改进，总结了实验改进
16、创新的六个方法，分别是1.设计创新实验 提高教学效果2.改进实验材料 突出实验现象 3.自制创新教具 突破教学难点 4.改进试验方法 增强实验效果 5.增加试验步骤 提高教学质量 6.利用有利时机 进行实验教学 撰写了？个实验改进方案，积极地在教学中予以应用。4、 完善实践阶段（2014、10）（1）完成课题组实践成果展示。包括教具展示，实验创新，教学论文，各种教学实践课例等成果评价、汇总。进行课题总结，尝试寻找科学实验改进与创新的扎实有效方法，进行自我回顾和反思，以期达到在以后的教学中能进一步对实验材料的改进和创新，扎实有效的进行新课程学生探究实验。四、研究成果1.分析了教师在科学实验教学中
17、存在的困惑以及期望改变的2. 探索出实验改进创新的六种方法。五、研究效果经过一年的研究与实践，较好地提高了学生对科学学习的兴趣及科学探究的能力，同时促进了课题组成员教师的专业成长。（1） 学生层面：1. 学生对科学课的学习兴趣明显增浓。2. 能够通过规范科学的实验探究建构起完整的科学概念，应用科学的意识和能力明显增强。3. 在任课老师的感染下，学生愿意动脑、动手，三小制作的数量和质量都有了明显提高。（2） 教师层面：1. 更新了教师的教材观和教学观，使之认识到教材只是教学目标的载体，课堂教学时应该根据教学目标有目的的用教材，而不是盲从的教教材。2. 扩展了教师获取知识的途径并丰富了教师的知识储
18、备。课题研究过程中需要课题组上网或查阅相关资料。查阅的过程使很多教师掌握了获取知识的渠道和方法。同时使他们理论的专业知识有了很大的进步与提高。同时了解了以前所不知的实验方法，开阔了教学思路。实验研究带来的教学效果使他们提高了对课题研究的兴趣。3. 提高了教师的教科研能力。课题研究锻炼了教师，提高了课题组成员的科研能力，提高了课题组教师的自身素养。从个人的自学相关理论，集体学习交流，到外出培训学习；认真做好读书笔记，培训记录。教师在课题开展中认真学习，勤奋耕耘，及时进行反思和总结。撰写了让等课题研究论文。与此同时。我们的学生也有所收获，具体表现在对科学课的学习兴趣明显增浓，能够通过规范科学的实验探究建构起完整的科学概念，应用科学的意识和能力明显增强。在任课老师的感染下，学生愿意动脑、动手，三小制作的数量和质量都有了明显提高。五、结论与思考