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科学探究


科学探究
摘要:小学科学是在自然的基础上更全面,更科学地培养学生发现问题、解决问 题、 探究科学真谛能力的一门学科。在科学教学中我们要以探究为核心培养学生 的团结协作精神, 充分发挥学生的个性特点,培养学生科学的态度和实践创新精 神,激励学生进行探究性学习,开展丰富多彩的教学活动。 关键词:科学 1前言 科学课程标准指出:“探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式。

亲身经历 以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。 ”科学课程应向学生提供充 分的科学探究机会, 使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中,体验学习科 学的乐趣,增长科学探究的能力,获取科学知识,形成尊重事实、善于质疑的科 学态度,了解科学发展的历史。教师是科学学习活动的组织者、引领者和学生亲 密的伙伴,如何在科学课上让学生更好地进行科学探究对小学生的科学学习有重 大的意义。 1.1有结构的探究 有结构的探究是指探究时给学生提供将要调查研究的问题、 解决问题所要使用的 方法和材料,但不提供预期结果。 学生自己要根据收集到的数据进行概括,发现某 种联系,找到问题的答案。研究者们称此种探究为一级水平的探究活动。有结构 的探究和相应的证明活动,又被人们习惯地称作“食谱式活动。 1.2指导型探究 指导型探究是指探究活动时只给学生提供要调查研究的问题,有时也提 供材料,学生必须自己对收集到的数据进行概括,弄清楚如何回答探究问题。 1.3自由探究 自由探究是指,在探究活动时学生必须自己独立完成所有的探究任务,当 然也包括形成要调查研究的问题。从许多方面来看,自由探究类似“搞”科学, 即科学探究。 加涅率先展开了这方面的研究。他于1963年在《探究所需的学习技能》 一文中提出,有效开展探究教学必须满足以下三个基本要求: 第一,有提高探究技能与策略的专门练习,因为这些技能与策略能迁移到其他情 境中; 第二,学生要有广泛的、 概括化的背景知识,因为如果学生对某个话题一无所知, 也就不能作相应的思考; 第三,具有辨别好假设与坏假设的背景知识。一些研究者也发表相同的看法。 ? Spears 于1977年在大学生中作有结构的探究与指导型探究对比实验,结果表 明: 大学生很少进行假设或预测,因为他们还没有在智力上为此做好准备。总体 来看,假设—演绎推理活动涉及作假设、预测、观察、把结果与预期相比较,它要 求学生具有形式思维能力。显然,缺乏这种能力的学生就不能在以假设—演绎推 探究

理为特征的环境中很好地学习。 还有研究表明,教师设计探究结构能降低探究活动的逻辑要求,如处在具体操作 思维阶段的学生,从采用分步解决问题的方法中获益更大,从教师指导较少的方 法中获益更小。 再如,当教师对希望学生形成的行为控制极强时,一些学生表现更 好。 另一面,成功开展探究教学需要形式思维能力,并非仅对学生而言的,教师也同样 要具备这种能力。 森纳尔(D.W.Sunal)等人在1985年的研究中提供大量例子,说明 教授行为涉及去自我中心化、假设—演绎推理、确定和运用变量、控制变量和逻 辑推理等。他们还列出大量证据,表明许多教师并不具备上述能力,完全是在具 体操作思维水平上开展探究教学。 2科学探究过程 科学探究作为一个过程, 有一定的活动程序或者操作步骤。尽管科学探究的内容 各异,进行的方式、途径也各不相同,但一般来说,其基本过程大致要经过六个 基本的环节或者步骤:提出科学问题,进行猜想和假设,制定计划、设计实验, 观察与实验,获取事实与证据,检验与评价,表达与交流。这些探究的环节实质 上也是科学探究的技能。 2.1提出问题 科学探究始于问题。爱因斯坦认为, “提出一个问题往往比解决一个问题更 重要。 ”在科学教学中,提出问题对于诱发学生探究动机,明确探究方向,引导 学生进入主动探究状态, 激发学生的创造性思维,做出大胆的猜想等具有重要的 作用。 这里的问题要与学生学习的科学知识与技能相联系,教师要引导学生在观 察、调查、实验、阅读、等情景中发现问题,能对自然现象,生活现象产生好奇 心, 经过启发或者独立发现一些有探究价值的问题,并能够清楚地表达所发现的 问题。 探究的问题应具有一定的挑战性,但又要能让学生尝到探究的成果,引发探 索、求知的欲望。否则引不起学生的兴趣。教师创设的问题情境应直观、生动、 富有启发性,能够唤起学生发现问题的欲望和解决问题的热情。 22.猜想与假设 科学猜想与假设是人们对未知的事实及其规律师性提出的推测性看法。猜想 与假设是学生科学探究中的一种预见性活动,也是探究中很重要的一个环节,在 学生科学探究的过程中起着举足轻重的作用。科学教学中,教师可结合具体的探 究问题引导和鼓励学生在已有的科学知识或者生活经验的基础上, 尝试对问题提 出可能的答案,做出大胆的猜想和假设。教师要赞扬那些异想天开的学生,努力 营造一种民主、生动、活泼的、和谐的教学氛围,让学生有一种安全感。另外猜

想必须符合逻辑,有所创新。并要培养学生对猜想和假设作出论证的意识。 2.3制定计划,设计实验 学生能够针对探究的目标和条件,制定探究计划,设计并且选择合适的探究 方案。探究计划应包括探究的实验器材、设备、技术和资料的准备和选用;探究 的程序与过程(包括观察、实验、调查、实验变量的控制、信息和数据的收集与 处理,影响实验结果的因素,具体的操作步骤等) 。对少数学生可以让他们去设 计上些既有一定创新意识、又符俣学生认知特点的探究方案。 2.4观察与实验,获取事实与证据 学生在教师的指导下,根据探究方案,利用观察、测量、实验、调查、检索 和其他的方法与技术,收集与解决问题有关的数据、资料和信息。要求学生能够 正确、安全地使用基本实验仪器,能进行一系列观察、比较和测量,进行实验变 量的控制,科学记录实验现象和数据,实验过程中注意观察与思考结合,不断发 现问题和解决问题。观察、实验是获得科学事实和证据的最基本的方法,但不是 唯一的途径,学生也可以从教师、教材、网络或其他地方获取证据,对他们的探 究进行补充。 在科学探究的过程中, 教师要指导、 帮助学生不断改进探究的方法。 例如,在学生进行观察和实验时,要让学生设计多种可靠易行的实验方案,鼓励 学生多次收集和如实记录实验数据。 2.5检验与评价 这里的检验指用观察实验或者知识原理、 科学方法去确证探究结果是否与所提出 的假设一致,以获得正确的结论。因此,需要教师们引导学生整理收集到各种信 息、实验数据和证据,将其与有关的科学概念、原理、定律等建立联系,应用图 表,线图等方式分析、处理实验结果等有关的数据和信息,与猜想和假设进行比 较, 并注意到预想不一致的现象, 做出简单的分析, 对事实证据进行归纳、 概括, 最后得出符合事实和证据的结论,并用这些结论来解释所提出的猜想和假设。

学生要有对探究结果的可靠性进行评价的意识,能提出改进的方法或建议,收集 更多的事实和证据来支持解释, 检验解释在探究过程和方法上是否存在问题,能 对与事实不符的猜想和假设做出否定,提出新的假设,继续探究,直到得出正确 的结论。 2.6表达与交流 学生相互交流信息对建构个体和群体的理解来说是至关重要的,当学生公布

自己的解释时,别的学生就有机会对这些解释提出疑问、审查证据、挑出逻辑错 误、指出解释中有悖于事实证据的地方,或者就相同的观察提出不同的解释,讨 论中, 往往会引发新的问题, 导致进一步的求证活动和最终的建立在实验基础上 的共识。因此,在教学中要求学生能用语言、文字、图表、模型等方式表述探究 过程和结果(如书定科学探究报告、设计表格和图象等) ,能够表达探究计划以 及自己在探究过程中形成的见解。倾听和尊重他人提出的不现观点和评议,吸收 他人提出的有益建议。 3科学探究的基本方法 3.1观察方法 观察方法是人们目的、有计划地通过感官或科学仪器,对观察对象进行认识 的一种科学方法。 3.2控制变量法 实验变量指实验者所操纵控制的特定因素或条件,也称为实验因素或者实验 条件。科学是以实验为基础的学科,制变量目的在于获取良好实验结果。 3.3资料和事实的处理方法 资料和事实的处理方法是通过化学用语、线图和表格等形式,对所获得的资 料和事实另以系统化和简明化的一种科学方法。 3.4假说方法 假说方法是根据已知的科学事实和科学理论,对未知的自然现象及其规律师 所做的推断和解释。 3.5模型方法 模型是对客观事物(原型)的特征、本质的一种近似、形象和整休的反映。 模型方法是通过研究模型来揭示原型的特征、规律性和本质的一种科学方法。 36科学抽象方法 科学抽象方法是指在人们的思维中,排除认识对象的非本质属性而抽取其共 同的、本质的属性的一种科学方法。

4实践部分 科学探究的常用的探究方式有有结构的探究、指导型的探究、自由探究三种 方式,本论文选择了有结构的探究和指导型的探究这两种探究方式来进行研究。 最后得出结论, 看那种探究方式更合适小学三年级的学生进行科学探究,从而优

化教学方式。 我选择了三年级的两个班来进行研究,现分别称为A班和B班。 教学内容: 《水和食用油的比较》 、《磁铁的两极》 研究过程:1、在A班用有结构的探究的方式来进行《水和食用油的比较》 的探究,在B班用指导型的探究方式来进行《水和食用油的比较》的探究。然后 两班通过小测试的结果来比较那种探究方试更好。 2、在A班用指导型的探究方式来进行探究《磁铁的两极》的探究,在B班 用有结构的探究方式地行磁铁的两极》的探究,然后两班通过小测试的结果来比 较那种探究方式更好。 3、最后通过比较全部的结果来判断那一种探究方式更全适小学生进行科学 探究。 教案: 《水和食用油的比较》 教学目标: 1、比较水和油,知道它们在颜色、气味、透明度、黏度、液滴的形状、重量等方 面有差异,但它们都会流动,没有固定形状。
2、运用不同感官仔细观察,比较水和油,学会用图表方式记录比较的结果,并进行分析和 交流。 3、培养学生注重事实、细致地观察、尊重他人、乐于合作与交流的科学态度。 教学重点:观察、描述水和食用油在颜色、气味、透明度、黏度、液滴的形状、重量等方面 具有差异,但它们都会流动,没有固定形状。 教学难点: 运用不同感观比较水和食用油有哪些相同和不同, 用图表的方式记录比较的结果,

并进行分析和交流。 教学准备:给每个小组准备:2个烧杯(一杯水,一杯食用油) 、2根木棒、科学 记录纸1张、1块玻璃、1张报纸、2支滴管、教师: (油和水各一瓶预备)形状不 同的容器3样 教学过程(有结构探究)1: 一、 直接导入师:老师今天带来两杯液体,这杯是水,这杯是食用油,你有 什么好方法来比较它们、找出它们的异同吗? 二、 板书课题:水和食用油的比较 三、 引导学生回答:用感官观察水和油(观察方法) :看一看、摸一摸、闻一 闻(不能尝) 师: 原来有那么多方法可以比较水和油,假如把这样的一杯水和一杯油放在你们 的桌上,你们能快速把它们的不同点和相同点都找出来吗? 生:能

师:那就请各组上来领取材料开始观察吧!比一比哪组发现的特点多。 小组观察比较。 交流 师:通过我们细致的观察,一定有不少新发现了吧!哪个小组先来说说你们的发 现。 四、观察、比较不同的液滴 1、师:刚才,我们进行的是一杯水和一杯油的比较,如果从它们中各取一滴分 别滴在报纸上或者玻璃上,它们又有什么不同呢?你们想知道吗? 2、设计活动方案:把水和油同时滴在玻璃上(滴两滴左右) ,观察记录后再把它 们同时滴在纸上观察(滴好后,不准移动玻璃片和报纸,我们可以蹲下来,从正 面、侧面仔细观察。 )3、在记录表上记录现象:在报纸上,润湿纸的面积水比 油大;水的渗的速度比油快; 在玻璃上,水滴更圆,而油滴要扁一些。 五、比较水和油的轻重 水倒进油里搅拌 油倒进水里搅拌
师:搅拌后会有什么现象呢? 生:水还是在下面,油浮在了上面。 师:咦,这是为什么呢? 生:大概是水比油重吧! 师:挺有可能的,你还有好办法比较它们的轻重吗? 生:用秤称。 师:这种方法很好,可以准确称出谁轻谁重。(比较轻重时,水和油要一样多),就可以把水 和油分别放在天平的两边了,如果水重,天平会怎样?如果食用油重又会怎样? 生:如果水重,天平倾向水的一方;如果食用油重,天平就会倾向食用油的一边。演示实验 师:原来水真的油重,怪不得油总浮在上面呢 六、研究水和食用油的相同点 师: 今天, 老师还给大家带来了形状各异的容器, 你们看 (直接演示: 将方形管中的水倒入) , 谁能说说这里面的水是什么形状的? 生:正方形的 师: (出示 U 形管)你现在观察到的水是什么形状? 生:U 形的 师:出示 H 形管,直接演示:将水倒到 H 形管里 师:你现在观察到的水是什么形状的? 生:H 形的 师:你发现了什么? 生:我发现水装到什么形状的容器里就是什么形状。 师:这就是说水有没有固定形状?

生:没有。 师:让我们再来看看食用油吧!师用同样方法演示食用油。 师:你又发现了什么? 生:我发现油装到什么形状的容器里也就是什么形状。 师:这就是说油也??生:没有固定形状。 师:这是水和油共有的特点,仔细想想,水和油还有相同的特点吗? 生:会流动;都会形成液滴??六、 总结师:通过这节课的学习,我们找到了水和食用油 许多的相同点和不同点,其它液体有没有这些特点呢?你们想研究吗? 生:想 师:让我们课后继续研究吧!

教学过程(指导型探究)2 一、直接导入师:老师今天带来两杯液体,这杯是水,这杯是食用油,你有什么好方法来比 较它们、找出它们的异同吗?(板书课题:水和食用油的比较) 二、提出问题、提供材料: 师:这节课我们要解决的问题有: 1、比较水和油颜色、气味、透明度、黏度、液滴的形状、重量等方面有差异 2、找出水和油之间的相同点 师:提供的探究材料有:给每个小组准备:2个烧杯(一杯水,一杯食用油) 、2根木棒、科 学记录纸1张、1块玻璃、1张报纸、2支滴管、教师: (油和水各一瓶预备)形状不同的容器 3样 师:那就请各组上来领取材料,并利用所分发的材料进行以上问题,同时同学们之间也可能 讨论交流其他的方法 四、 探究完毕,各小组总结探究结果并分享心得。

水和食用油的比较课后小测试 一、 判断 1、在科学观察中,我们一般不用尝的方法来比较物体。 ( ) 2、把水和食用油混合在一起,我们会发现水会浮在油上面。 ( ) 3、相同体积的水和食用油比较,水比食用油要轻。 ( ) 4、水能流动,而食用油不能流动。( ) 5、我们可能用秤来称重量的方法来比较水和食用油有重量。( ) 二、选择 1、水和食用油的共同点是( ) A都是固体 B都是液体 C都是气体 2、下面哪种物质会浮在水上 A铁块 B石头 C食用油 三、简答

1、观察、描述水和食用油在颜色、气味、透明度、黏度、液滴的形状、重量等 方面的异同可用( ) 、 ( ) 、 ( )等方法 2、水和油滴在报纸上,润湿纸的面积( )比( )大; ( )的渗的速度比 ( )快; 在玻璃上, ( )滴更圆,而( )滴要扁一些。

《磁铁的两极》 一、教学目标 科学概念 1.磁铁上磁力最强的部分称磁极,磁铁有两个磁极。 2.两个磁极接近,有时相互排斥,有时相互吸引。磁极间的作用是相 互的。 过程与方法 1.在观察中发现问题、提出问题,对问题作出假设性解释。 2.通过实验获取证据,用证据来检验推测。 情感、态度、价值观 1.体会认真实验、细致观察的重要性。 2.体验重复实验的必要性和重要性。 五、教学重难点 教学重点 1.鼓励学生设计不同的实验方案,研究磁性强弱的问题,从某方面对不同 的实验方法做出比较和评价,体会同一问题可以用不同的方法解决。 2.指导学生在探究活动中要注意收集数据,利用数据验证磁铁的两个磁极 磁力最强。 教学难点:

1.通过活动,认识到磁极间有吸引和排斥两种不同的作用,并且这种吸引、 排斥的作用是相互的; 2.磁铁的两个磁极不完全相同,磁极不同,作用不同。 六、教学方法 主要采用探究研讨法 七、课时安排 一个课时 八、课前准备 教学准备 分组材料:一角硬币、无标识的条形磁铁、回形针、塑料盘、实 验记录单、记号笔、木支架、棉线 演示材料:无标识的条形磁铁、蹄形磁铁、 回形针、木支架、棉线的等。 九、教学过程 有结构探究 一、课前探索,发现问题 1、教师出示条形磁铁和一枚硬币,将硬币放置磁铁中间,问“我将手放开 后硬币会怎样” 。 2、学生交流发现。 (硬币由中间往边上跑??) 二、实验探究磁铁有磁极。 1、提出假设 谈话:你认为是什么原因导致产生的这种现象? 孩子猜想, 做出假定性解释。 2、设计实验 谈话:这只是大家初步的想法,你能想到用什么方法来比较 条形磁铁各部分磁力的大小吗? 1)孩子分小组讨论。 2)交流汇报实验方案。 要求:注意倾听别人的发言,后面的发言作补充 或发表不同的意见。 (教师引导孩子完善实验方法。 ) 3) 教师小结: 同学们想出了很多的好办法。 由于课堂时间和实验材料有限, 我们就选择(比回形针的数量)这个实验吧,可是怎么做这个实验呢? 4)生小组讨论并汇报 3、实验操作步骤 1)教师示范演示规范操作的实验要领。 ①定点的统一:先在条形磁铁上找到定出的5个点,并用写有修正贴字母 A、B、C、D、E在条形磁铁上表示。 ②将条形磁铁一端留出桌面,另一端置于桌面并用手压住。 ③挂的统一:在每个点下挂回形针,要求轻轻的挂;如果,挂钩满了,就 往下加;如果加上去的那根掉了,那根不算。 2)提出实验要求。

①一个点做完后,记录员马上记录,再做第二个点,依次往下。记录单上 的记录就是我们收集的证据。 ②在实验中,同学之间要比一比哪组的合作能力最好,能快、静、齐地完 成实验。提前完成的小组思考怎样清楚的交流汇报给同伴听。 3)学生分组实验操作,并完成记录表(一) 。 A 吸的回形针数量 B C D E

4、学生汇报交流 教师收集数据,并板书 5、师生分析数据得出结论 (如数据一致,可直接向下进行;如有不同结 果要排除少数不准确意见,分析产生的原因) 6、 教师小结:我们把磁铁磁力最强的部分叫做磁极。条形磁铁有几个磁 极?(2个) 板书课题:磁铁的两极。 6、知识运用 谈话:你能说出蹄形磁铁有磁极吗? 孩子猜测。 教师演示 用蹄形磁铁去吸回形针,证明蹄形磁铁有两个磁极。 三、实验探究磁极间的相互作用 1、猜测磁极间的相互作用。 通过刚才的实验我们知道了磁铁有两个磁极, 如果把两个磁铁的磁极相互靠近,会怎么样呢? 学生猜测。 2、实验论证 ①教师演示实验方法。 (手拿一根条形磁铁,用其中的一个磁极分别去靠近 悬挂在木头支架上另一根条形磁铁的两个磁极。 ) ②孩子交流观察的现象。 (有时会相互推开,有时会相互吸引) 3、教师小结 ①给出吸引和排斥的定义。 我们把磁极之间相互吸的现象 叫做吸引(板书符号“→ ←” ) ;把磁极之间相互推开的现象叫做排斥(板书符 号“← →” ) 。 ②磁极间可以相互作用的。有时吸引,有时排斥。 (板书小结) 四、师生小结 今天这节课你学到了什么? 五、课外延伸 摔断的磁铁有两 极吗?你能找出磁极之间相互作用的规律吗?请孩子们找到答案告诉老师。 六、板书设计 磁铁的两极 磁极(2 个) 吸引(→←) 排斥(←→)

十、板书设计

2 指导型探究 一、课前探索,发现问题 1、教师出示条形磁铁和一枚硬币,将硬币放置磁铁中间,问“我将手放开 后硬币会怎样” 。 2、学生交流发现。 (硬币由中间往边上跑??) 二、提出问题、提供材料 1、什么叫磁极? 2、条形磁铁那个部分的磁性最强呢?设计实验,找出条形磁铁的磁极。条 形磁铁有几个磁极? 3、猜测并设计实验对两磁极之间的相互作用进行探究。 三、探究完毕,记录好现象,小组讨论并向老师汇报探究方案及探究结果。

《磁铁的两极》课后小测试 一、选择 1、磁铁可以吸引以下物体( ) A 铝勺子 B 竹筷 C 图钉 2、条形磁铁磁性最强的地方( ) ,磁性最弱的地方是( A 中间 B 两端 C 以上都对 3、条形磁铁有( )个磁极



A 1个 B 2个 C 3个 二、填空 1、磁铁上磁力最强的部分叫( ) 2、当两块磁铁的磁极相互靠近时有时会往一块吸,我们叫它为( ) ,有时会 往两边推,我们叫它( ) 3、磁铁的某个部位吸的回形针越多,说明该部位的磁力越( )


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