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1、小学科学实验教学 河北省石家庄市教育科学研究所 李进起,用什么心态参加培训,此人傲慢，夸夸奇谈，但老禅师还是热情的接待了他，并为他斟茶。当茶水溢出了，老禅师依然还在倒水。此人不明其中之意，便问老禅师讨教。,科学课是一门什么样的学科,科学课是一门什么样的学科,科学课是第一性的学科。 科学课是一门认物 的学科。 科学课是一门培养学生科学素养的启蒙教育学科。 科学课是一门使人变聪明的学科。,什么是科学素养,科学素养包括运用科学基本观点理解自然界并能做出相应决定的能力。科学素养还包括能够确认科学问题、使用证据、做出科学结论并就结论与他人进行交流的能力。 它包括了科学知识、科学探究以及情感态度与价值观三
2、个方面。衡量科学素养的标准有四个：一是科学兴趣；二是科学精神；三是科学概念；四是科学方法。,科学课程的教学目标,科学探究 情感态度价值观 科学知识 （1）物质世界 （2）生命世界 （3）地球和宇宙,科学课课程理念,1.科学课程要面向全体学生。 2.学生是科学学习的主体。 3.科学课程要以科学探究为核心。 4.科学课程的内容要满足社会和学生双方面的需要。 5.科学课程应具有开放性。 6.科学课程的评价应能促进科学素养的形成与发展。,测测你的科学素养有多高？,判断题（写出题号用“”表示正确，用“”表示错误）。 1、地心的温度非常高 2、地球围绕太阳转 3、我们呼吸的氧气来源于植物 4、父亲的基因决
3、定孩子的性别 5、激光因汇聚声波而产生 6、电子比原子小 7、抗生素既能杀死细菌也能杀死病毒 8、宇宙产生于大爆炸 9、数百万年来，我们生活的大陆一直在缓慢地漂移并将继续漂移 10、就我们目前所知，人类是从早期动物进化而来 11、吸烟会导致肺癌 12、最早期的人类与恐龙生活在同一个年代 13、含有放射性物质的牛奶经过煮沸后对人体无害 14、光速比声速快 15、所有的放射性现象都是人为造成的 16、地球围绕太阳转一圈的时间为一天,科学观点答案： 1、对；2、对；3、对；4、对；5、错；6、对；7、错；8、对；9、对；10、对；11、对；12、错；13、错；14、对；15、错；16、错。 16道题
4、中答对10道以上，就算合格。 我国公众能答对10个科学观点的约89，答对12个的51，能答对14个的23，全部答对的仅04。,小学科学实验教学现状-从学生操作来看,从学生的实验方案来看,拍摄于2006年6月28日,一个日本学者来到中国，看到中国的幼儿园里的小朋友衣着整洁漂亮，他很惊讶，因为日本的孩子在幼儿园里时，一天得换 5 套衣服，一天到晚，日本的孩子在幼儿园只要是玩，不是学习。,拍摄于2006年7月2日,调查案例 三个班有多少学生会系鞋带。调查的结果是： 13 人，总数是 160 人。再看看他们的鞋，穿有鞋带的鞋子只有 5 人。这个结果说明什么呢？,美国哈佛大学的一些社会学家、行为学家和儿
5、童教育专家，对波士顿地区 400 多名少年儿童所作长达 20 年的跟踪调查，发现动手能力强的孩子与不爱动手的孩子相比，长大后的失业率为 1 ： 15 ，犯罪率为 1 ： 10 ，平均收入要高出 20 左右。这似乎从一个方面证明了动手能力与孩子的成才有着相当密切的关系，也启发我们从更广泛的意义上去认识动手能力对孩子成长的作用。,小学科学实验教学现状-从教师来看,存在的问题,教师、学生不会选择和使用工具，操作能力差。 教师不理解实验原理和实验目的。不会选择设计实验模型。 学生不会设计实验方案,教师指导设计方案不到位。 实验教学热闹有余，思维不足。,一、小学科学实验概述,（一）什么是实验,3,判断哪
6、些活动是实验？,1.实验与观察、技术的区别,2 什么是实验,实验是人们根据研究的目的，利用科学仪器和设备，人为地控制或模拟自然现象(指自然科学实验)，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究自然规律。 实验是科学课教学的一种主要的方法。它是学生根据对问题的猜想，确定的实验方案，利用一定材料组装实验模型，控制实验条件，从而产生某种实验现象，并通过分析实验现象得出实验结论的认知过程。 小学科学概论,下面实验属于什么类型？,3.实验的类型,定性实验（研究对象的性质） 定量实验（用来测定某个数值） 结构分析实验（定性又定量）,根据实验中量和质的关系,3.实验的类型,根据量和质的关系，判断下列实验各是
7、什么类型？,定性实验,定量实验,定性实验,定量实验,根据实验条件的控制情况，判断下列各是什么类型的实验？,模拟实验,析因实验,对比实验,对比实验,小学科学实验有广义和狭义之分,广义实验：提出问题、构想假说、实验设计、实验操作、分析数据、得出结论的过程。 狭义实验：选择实验材料，组装实验模型、操作观察的过程。,4.什么是实验教学,实验教学：就是以指导学生开展实验为主的教学。 什么是仿真实验教学 ：就是在教学过程中大量使用多媒体辅助教学。这种教学的好处就是直观易懂，富有兴趣性,但不利于学生实验技能的培养。,小学科学实验教学的特点,1 非独立性（没有独立的教材、课时、教师） 2 开放性 （目标、材料
8、、时间、空间） 3 探究性 （科学课程是以科学探究为核心的） 4 非严密性 （不是十分的科学）,（二）科学实验教学的发展,孔子讲学,明清私塾,1.实验教学的发展,实验教学是随着教育进步而产生，随着教育的发展而发展的。 在农业经济时代，原始的农业生产是刀耕火种，农业生产不需要什么先进技术，也不需要什么科学知识，学校培养的人，会认字，会写地契，会算地积，会算账也就可以了。教师以授受式方法教学 ，学生通过死记硬背来获取知识，因此不需要实验教学。 在工业经济时代，工业生产离不开机器和电器，使用机器和电器的人要有一定的技术。这就要求学校培养出来的人要有一定的科学知识和基本技能，学习方法也由死记硬背增加了
9、实验内容。学生在教师的帮助下需要完成一定的实验内容。,为什么中国近代科技落后了,17世纪中叶世界上有两个伟人诞生。,康熙（1654-1722）,牛顿（1643-1727）,从小好学的康熙在比利时科学家南怀仁的影响下，对西学产生了浓厚的兴趣。 1688年，法国皇帝路易十四，便派了五位在科学方面造诣颇深的传教士来到中国。康熙安排其中的两位做他的教士，一位叫张诚，另一位叫白晋，他们都是法国科学院院士。 不久张诚、白晋的地理知识便在中俄冲突中大显神威，帮助康熙收回了两千里失地。科技在康熙心中的地位因此有了很大的提高，并萌生了这样的念头：请外国科学家搞一次全国范围的地图测绘。 白晋奉康熙之命，回国招募人
10、才，并于四年后带十几位科学家回到中国，随后与中国人员在最短的时间内完成了全国范围内的地理测绘工作。经过若干年的工作于康熙五十六年，全图告成。绘制出中国的第一幅地图。康熙将之命名为皇舆全览图 1720年左右康熙与罗马教皇发生了“礼仪之争”。不可一世的罗马教皇认为在中国拥有最高权力的应该是他，至尊至贵的康熙大帝当然不能容忍。于是他下令：禁止传教士在中国境内传教。康熙的一纸诏书将罗马教皇的权力梦赶回了大洋彼岸，同时也关闭了西方先进教育制度和科学技术进入中国的大门。此后再没有西方科学家来中国。直到1900年八国联军进入中国。 在近代120年间，正当西方科学技术飞速发展的时候，我们中国仍旧在读者圣贤书，
11、沿袭着“重文轻理”的科举制度。,我国工业技术为什么落后,2003年10月10日拍摄于瑞典首都斯德哥尔摩国际机场,我国工业技术为什么落后,国外的科技活动,国外的科技活动,中国经济技术落后的原因,中国经济技术落后的原因很多，但与一个民族的科学素养有直接关系。,2005年7月29日，国务院总理温家宝在北京亲切看望我国杰出的科学家、航天科学的奠基人之一的钱学森先生。 病榻上的钱学森坦诚建言：“现在中国没有完全发展起来，一个重要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学，没有自己独特的创新的东西，老是冒不出杰出人才。这是很大的问题。” “我们的教育还有些缺陷。”温家宝坦率承认，“全面
12、培养人才，这个意见我将带回去和有关部门研究。”,2009年10月7日在北京市第35中学谈听课后的感受,教育的根本任务是培养人才，特别是要培养德智体美全面发展的高素质人才。从国内外的比较看，中国培养的学生往往书本知识掌握得很好，但是实践能力和创造精神还比较缺乏。这应该引起我们深入的思考，也就是说我们在过去相当长的一段时间里比较重视认知教育和应试的教学方法，而相对忽视对学生独立思考和创造能力的培养。,国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2020年),第二章战略目标和战略主题 坚持德育为先。 坚持能力为重。优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养。着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力
13、，教育学生学会知识技能，学会动手动脑，学会生存生活，学会做事做人，促进学生主动适应社会，开创美好未来。 坚持全面发展。,3.后工业时代（知识经济时代）对实验教学的挑战,21世纪是知识经济时代，新世纪要求的人才起码应具备5 种能力，即 （1）自己动手获取知识的能力，因为以后的文盲已不是目不视丁的人，而是不会学习的； （2）创造性思维的能力； （3）解决实际问题的能力； （4）实践能力； （5）语言文字的表达能力。 实验教学具有什么样的功能，才能满足后工业时代对人才培养的需要呢？,4.实验教学改革的趋势,1.实验教学应以培养学生的创新精神和实践能力为核心； 2.实验教学应体现科学课程标准的基本理念
14、； 3.实验教学应体现科学教材的特点； 4.实验教学应体现科学课教学的基本特征。,5.小学科学实验教学的变革,（1）演示实验向学生实验转化。 （2）验证性实验向探究性实验转化。 （3）封闭性实验向开放性实验转化。 实验内容的开放性； 实验方法的开放性； 实验时间的开放性； 实验空间的开放性。 （4）常规实验向趣味实验转化。,二、探究性实验教学的特征,我们一起来探究,科学探究的过程,科学探究包括几个环节 提出问题 猜想与假设 制订计划 观察、实验、制作 搜集整理信息 思考与结论 表达与交流,1、什么是科学探究,1 什么是探究？ “深入探讨，反复了研究”。 （选自辞海） 探究是“求索知识或信息特别
15、是求真的活动；是 搜寻、研究、调查、检验的活动；是提问和质疑的活动”。 （选自牛津英语词典） 2 什么是科学探究？ 科学探究是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。,2、什么是探究性实验,探究性实验是相对验证性实验而言的。 什么是验证性实验呢？,探究性实验与验证性实验的区别,土壤成分的实验 案例1 1 学生阅读课文内容。 2 教师讲解实验的过程和方法，分析实验现象，得出“土壤中含有空气、水、砂、小石子、粘土、腐殖质等物质”结论。 3 教师讲解实验操作的方法及注意的问题。 4 学生实验 5 汇报实验结果，教师总结。,土壤成分的实验 案例2 1 教
16、师引导学生提出有土壤中含有什么的问题。 2 教师讲解并通过课件出示实验的方法及注意的事项。引导学生理解实验的方法及注意事项。 3学生实验，教师巡回指导。 4 学生分析实验现象，归纳出土壤中含有空气、水、砂、粘土、腐殖质等物质”结论。 5 汇报实验结果，教师总结。,请你分析 两个实验案例有什么不同？ 探究性实验与验证性实验有什么区别？,什么是探究性实验,探究性实验，是指学生在不知道实验结果的前提下，在教师的启发性指导下，通过实验设计、实验操作、思考分析得出结论的实验形式。,三、选择和准备实验材料,1.实验材料的种类,学具,教具,2.选择实验材料的策略,刘默耕与兰本达,选择材料的标准1,兰本达教授
17、在小学科学教育的“探究研讨”教学法一书中是这样说的： （1） 选择的材料与概念有关 材料应和科学上一个重要的概念有关；使用这些材料应该能揭示许多有关的现象。这就是我们称之为“结构”的特征。 材料的结构是由材料的种类 数量、质地决定的。 比如：溶解实验材料的选择,选择材料的标准2,（2）材料能满足不同层次学生学习的需要 这些材料应能引起孩子们的兴趣。事实上，任何一套好的材料都能适应不同年龄或能力悬殊的的孩子们。学生由于这些材料带给他们的经历，可以在不同水平层次上得出意义。 什么样的材料可以引起孩子们的兴趣？,选择材料的标准3,（3）材料内涵要丰富 这些材料应有多种的相互作用；能使用许多不同的路子
18、进行探究。应该让孩子们在讨论会中获得不同的发现，提出新的问题。 例如：“不倒翁”,选择材料的标准4,（3）材料要有足够的数量 每个孩子都应该有足够的材料。每样东西的数目不一定和孩子们的人数相等，但是每个孩子都应该有足够的、在探索相互作用中关键的材料。 如：浮与沉,选择材料的标准5,5 根据实验的目的、要求和材料的性质、功能选择合适的材料。,比如量筒的选择 量筒是用来量取液体体积的一种玻璃仪器,一般有10ml、25ml、50ml、100ml、1000ml等规格。10毫升量筒每小格表示0.2ml，而50ml的量筒每小格表示1ml . 可见量筒越大，管径越粗，由视线的偏差所造成的的读数误差也就越大。
19、分次量取也能引起误差。 所以，试验中应根据所取溶液的体积，尽量选择能一次量取的最小规格的量筒。 思考：分别量取24lm、52lm的液体选择什么规格的量筒。,设计有结构实验材料的策略,从实验目标出发确定材料的性质和种类。 （哪些材料） （1）实物材料是首选的 （2）材料不是档次越高就越好 （3）材料不是越多越好 从材料的具体 用途（兴趣性材料、探究性材料、概念性材料、巩固性材料）考虑材料的性质和数量。 从当地的实际出发确定具体的材料的结构。 总的原则是：综合性、操作性、实效性、安全性。,四、设计实验,1 为什么要设计实验,（1）体现科学课教学基本理念； （2）培养学生的创新能力和运用知识解决实际
20、问题的能力； （3）明确实验的目的和要求； （4）明确实验的原理 。,2 .什么是实验设计,所谓实验设计，就是指导学生根据实验目的，设计实验模型，实验方法、步骤，观察实验现象，收集、处理实验数据的方案。,3. 设计实验的类型,根据实验提示设计 根据示意图设计 根据实验材料设计 根据实验题目和实验猜想设计,4 实验设计的原则（1）,实验设计的原则（2） 对照性原则,实验设计的原则（3） 对照性原则,实验设计的原则（3） 对照性原则,实验设计的原则（4） 控制变量原则,实验设计的原则 控制变量原则,4 实验变量,y=f(x1、x2、x3、x4、xn),（1）什么是变量,变量：是相对于常量而言的，实
21、验中随外界环境变化而变化的量。包括自变量、应变量、控制变量。,自变量：又称操作独立变量，是操作者可以自由控制的变量，是直接影响实验结果的量。,应变量：又称反应变量，是随自变量改变而改变的量。,控制变量：除了自变量之外，还会影响应变量的变量称为控制变量。又称无关变量、参变量、额外变量等。,分析变量,分析变量,（2）操作性定义,为了保证科学结果的可操作性，探究者必须对探究过程中的术语或确认的变量进行准确而简练的描述。 实验者必须对颜色、材料、阳光、温度计等依次作出说明。,5.怎样指导学生设计实验方案,（1）经验法 （2）分析法 （3）综合法 （4）分析、综合法 （5）归纳法 （6）模型引导法,（1）经验法,教师通过引领学生对已往知识和经验的回忆来引导学生设计实验方案。,