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2
猜想与假设
进行猜想和假设
作出假设
3
制定计划
制定计划,
设计实验
制定计划与设计实验
4
观察、实验、
制作
观察与实验,
获取事实与证据
进行实验与收集证据
进行实验
实施计划
5
搜集整理信息
检验与评价
分析与论证
收集证据
得出结论
6
思考与结论
表达与交流
评估
解释与结论
表达、交流
7
交流与合作
反思与评价
8
从表1可以看出,在以上五个课程标准中对于科学探究的环节虽然不是完全相同,但都在6-8个环节之内,对其中的“提出问题”、“作出假设”、“制定计划”、“实施计划”、“表达与交流”这五个环节是这五个课程标准中共同提到的。
其中多数也提到“得出结论”这个环节。
日本义务教育阶段的小学科学课程标准(小学校学习指导要领理科)、中学科学课程标准(中学校学习指导要领理科)中都没有明确地提出科学探究的具体环节。
但是,在日本的科学教材中(例如东京书籍出版社的中学科学教科书)对科学探究的过程大致规定为:
产生疑问,发现课题;
设计观察、实验计划;
进行观察、实验;
收集资料、信息;
分析、总结结果;
发表汇报等环节。
对世界各国产生很大影响的美国国家科学教育标准中,指出了科学探究不仅指科学家们用以研究自然并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。
也指学生用以获取知识、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。
但是,没有指出探究过程的具体环节。
在美国权威的研究性学习教材《科学探索者科学探究》一书中,对科学探究提到了提出问题、形成假设、实验方案、收集资料和分析数据、得出结论和交流等环节。
从日本和美国对科学探究的环节上来看,与我国的课程标准中的情况可以说基本是一致的。
(二)界定本文的探究式科学教学的环节
基于上述的考虑及结合笔者参与的科学教学实践,把科学探究的过程梳理为以下8个环节,界定为本文的探究式科学教学的环节。
即1、提出问题;
2、作出假设;
3、制定计划;
4、实施计划;
5、记录结果;
6、得出结论;
7、表达与交流;
8、完善结论。
对于上述探究式科学教学过程的8个环节中,“提出问题”、“作出假设”、“制定计划”、“实施计划”、“得出结论”、“表达与交流”的6个环节在我国的有关科学课程标准中都是提到过的,所以,应该是没有异议的。
至于为什么要增设“记录结果”和“完善结论”这两个环节?
其理由为:
对于“记录结果”环节,可以说是等同于上述提到的“收集资料或证据、整理信息、分析数据”的环节,但是,又略有不同。
增设“记录结果”环节,目的是强调结果与结论的不同,不要混淆二者。
在探究式科学教学活动(观察、实验或收集信息)中,在结果和结论的环节上,首先,一定要事实求实地记录观察或搜集到的信息、证据或实验数据,避免只是片面地收集支持假设方面的信息或证据。
其次,在“记录结果”基础之上,通过“整理信息、分析数据”,再根据个人的经验、经历及认知结构等,得出符合个人所能理解的结论。
结果应该是真实的、客观的、可以再现的。
结果可能是支持假设的,也可能是否定假设的。
结果直接影响结论的得出。
而结论是带有“主观”意识的(与个人的经验、经历、认知结构有关系的)、抽象的。
结论是在整理、分析结果的基础之上得出的。
笔者在参与科学教学实践中,发现有的情况是学生记录的结果是正确的,结论是不完整的或不正确的。
还有很多情况是学生把结果当做成结论,没有注意到二者的区别,有时甚至教师也没有意识到这一点。
笔者认为“整理信息、分析数据”是为了从“记录结果”中得出结论,应该属于“得出结论”这个环节,也就是“记录结果”环节,与“收集资料或证据、整理信息、分析数据”环节的略有不同之处。
这也就是增加“记录结果”环节的理由。
所以,在探究活动中,结果和结论是不同的,是需要区分清楚的。
因此,有必要单独另设“记录结果”这个环节。
它是探究式教学中不可缺少的环节之一。
对于“完善结论”环节,“完善结论”就是对“得出结论”的评价、反思和修改,并且需要通过“表达与交流”的方式来进行。
在“表达与交流”中,表达自己总结的结论的同时,还能够了解到他人总结的结论,通过自己与他人的比较、对照,其结果可能是坚定了自己总结的结论,也可能是借鉴了他人的结论,修改了自己总结的结论或是改变了自己总结的结论等。
增设“完善结论”环节的目的就是通过“交流与表达”来检验、评价、反思自己得出的结论,同时,使“表达与交流”更有意义,也使探究活动有一个“完整”的结局。
在表1中我国的五个课程标准中都涉及到了“结论”、“表达与交流”环节,并以“表达与交流”为探究活动的最后一个环节。
与日本和美国的科学教科书中提到的相同。
在中国的中学科学、物理和化学三个课程标准中虽然分别提到了“检验与评价”、“评估”和“反思与评价”环节,但是,都是设置在“表达与交流”环节之前。
与“完善结论”略有不同。
笔者认为设置在“表达与交流”之后,才能使交流更具有目的性,使评价、反思更具有针对性。
这样才能使探究式科学教学的各个环节紧密相连,环环相扣,使学生能够经历、体验到一个完整的探究活动过程。
以上8个环节是本文对探究式科学教学的一种“界定”。
下面,将按照上述“界定”的探究式科学教学的8个环节对具体的单元教学案例进行具体、详细分析。
二、探究式科学教学的单元案例分析
探究式科学教学的单元案例将以日本小学科学四年级“电池的作用”单元为例。
(一)单元教学案例介绍
“电池的作用”单元是日本小学科学四年级的一个教学单元。
这个单元共分为五个部分、设置了八个活动、课时安排为15课时。
详细参考表2。
表2日本小学科学“电池的作用”单元教学设计
各部分名称
课时安排
具体活动
一、如何让小车跑得更快
2课时
活动1:
制作小车
二、电池的方向与电流的方向
活动2:
调查电池的方向和小螺旋桨的转动方向
三、电池的节数与小灯泡的亮度关系和小电动机转动快慢的关系
5课时
活动3:
调查电池的节数与小灯泡亮度的关系
活动4:
调查电池的节数与小电动机
转动快慢的关系
四、光电池的作用
4课时
活动5:
使用光电池进行实验
活动6:
调查光的强度与电流的关系
活动7:
调查身边使用电池的例子
五、使用小电动机进行小制作活动
活动8:
小制作
注:
表2是参考角屋重树主编《新指导要领下的科学课展开与评价》p91-92制作。
“电池的作用”单元教学目标:
用电池和光电池连接小灯泡和小电动机,调查小灯泡的亮度和小电动机的转向、转动快慢的不同与电池和光电池的作用之间的关系,对调查中发现的问题产生兴趣,并进行追究、制作活动,通过开展这样活动,对电池的作用形成科学的看法和观点。
(二)单元教学案例分析
本文分析的案例是以“电池的作用”单元的第三部分(电池的节数和连接方式与小灯泡的亮度关系和小电动机转动快慢的关系)中的活动3(电池的节数和连接方式与小灯泡的亮度之间的关系),即单元15节课中的第5节课(使用两节电池连接一个小灯泡与使用一节电池连接一个小灯泡相比,哪种情况下的小灯泡更亮一些?
)为例。
从案例的课时目标、课堂教学过程及课堂教学评价三方面进行分析。
课时目标:
能够使用2节电池进行串联和并联的连接,改变小灯泡的亮度。
课堂教学过程:
即探究式科学教学过程的8个环节。
1、提出问题
教师让学生做用一节电池连接一个小灯泡,使小灯泡发光的实验,学生做完实验,小灯泡都亮了。
这个实验曾经在三年级做过,所以,学生很容易成功。
这个情景的创设,使学生回忆起与本课紧密相关的过去学过的内容,又很容易地进入本课的教学情景当中。
这时,教师提出问题:
想什么办法能够使这个小灯泡更亮一些?
这个问题是教师在创设的真实的教学情景下提出来的,所以,问题提得真实,可进行验证。
使学生能够在真实的情景中去思考、解决问题。
2、作出假设
对于教师提出的问题,大多数学生的回答都是再增加一节电池,使用两节电池连接小灯泡。
根据学生的回答,可以做出假设,即使用两节电池连接一个小灯泡比使用一节电池连接时,小灯泡会更亮一些。
3、制定计划
首先,确定两节电池的连接方法有几种,并要求画出相应的电路图,然后,记录小灯泡与使用一节电池时相比的亮度情况。
尽管设计的电路连接方法的多少不同,但是,所有的学生都能够自己制定出计划。
4、实施计划
学生分组进行实验。
每个学生都能够按照自己制定的计划进行实验,基本上不需要教师太多的具体指导。
5、记录结果
实验结果大致有三种情况,使用两节电池连接比使用一节电池连接,第一种情况是小灯泡更亮一些(两节电池串联连接);
第二种情况是小灯泡亮度不变(两节电池并联连接);
第三种情况是小灯泡不亮了(两节电池正极与正极连接或负极与负极连接)。
在这个环节中,并不是课堂上所有的学生都能够连接出这三种情况来。
有的学生可能只有连接其中的一种或两种。
6、得出结论
根据由实验结果得出的结论有:
a使用两节电池连接的小灯泡不一定比使用一节电池连接时更亮一些;
b使用两节电池连接的小灯泡不比使用一节电池连接时亮;
c使用两节电池连接的小灯泡与使用一节电池连接时,小灯泡一样亮;
d使用两节电池连接的小灯泡时,小灯泡不亮了。
e只有串联连接的两节电池与小灯泡连接时,才能够使小灯泡比使用一节电池时更亮。
等等。
总之,得出的结论并不能够完全说明假设是正确的。
在这个环节中,有的学生自己能够总结出正确的结论e,有的学生只能得出类似a、或b、或c、或d这样的结论。
7、表达与交流
教师让学生把他们的所有连接方法都画在黑板上,并相互交流各自的想法和观点。
这时,教师帮助学生对所有的连接方法进行分类,最终只有三种不同的连接方法(参考5、“记录结果”环节的三种情况)。
通过大家的交流之后,教师让学生们再一次整理自己的实验结论。
在这个环节中,每个学生都有自己的想法和观点进行表达,这是交流的前提和基本条件。
在交流过程中,学生会倾听别人的想法和观点,以便与自己的观点进行比较,同时具有针对性地评价自己总结的结论。
使交流具有意义,使学生在交流中具有“实在的”收获。
例如,学生会思考——谁与自己的结论相同,谁与自己的结论不同,不同在哪里?
我的结论是否需要修改?
如何修改?
8、完善结论
最后,学生们自己很容易地得出以下结论:
只有串联连接的两节电池才能使小灯泡更亮一些。
在这个环节中,教师给学生提供了自己评价自己的机会,能够使学生在倾听其他同学发言时,发现自己的不足或错误,经过自己的思考,进行修改。
最终结论的得出是学生自己“悟”出来的,而不是教师代替学生总结的。
课堂教学评价:
评价标准就是本课的课时目标。
评价尺度分有A、B、C三个等级,A表示使用两节电池和一个小灯泡,自己能够连接出串并联的2种电路,并使小灯泡发光;
B表示使用两节电池和一个小灯泡,自己只能连接出串联或并联的1种电路。
在通过交流参考其他同学的情况之后,能够连接出另一种电路;
C表示使用两节电池和一个小灯泡,自己不能够连接出电路,使小灯泡发光。
三、探究式科学教学的单元案例的启示
(一)通过上述探究式科学教学的单元教学案例的分析,我们可以看出探究式科学教学是注重让学生体验到探究活动的整个的、完整的过程。
上述探究式科学教学的单元案例,探究的8个环节是紧密相连、环环相扣的,并且确保了探究活动的完整。
强调的是让学生体验探究活动的整个过程。
上述的单元案例中,在探究“使用两节电池连接小灯泡是否比使用一节电池更亮一些”的活动中,学生体验了探究过程的8个环节,尽管在“提出问题”环节中,不是学生自己提出的问题,但是,教师创造的真实的情景能够使学生对问题产生兴趣,并能够真正地参与、想办法去解决。
除此之外的几个环节,都是学生自己做出来的。
虽然,在日本科学教科书中没有明确提到“记录结果”和“完善结论”两个环节,但是,笔者通过留学日本五年半的时间里,跟随导师下校听评课数十节的经验,以及回国后参与中国科学教学实践的经验,感受到在我们的科学教学中,对“记录结果”和“完善结论”这两个环节做的不够充分,是今后的教学中需要注意的地方。
这也正是增设这两个环节的目的所在。
(二)通过上述探究式科学教学的单元教学案例的分析,我们可以看出探究式科学教学是注重让学生通过体验探究活动,学生自己“悟出”结论。
上述探究式科学教学的单元案例,在探究过程的“得出结论”环节中,结论的得出是学生自己在总结实验结果的基础之上,自己得出的。
学生在体验探究活动的过程中,首先,从感性的、具体的认识开始,然后,在感性的、具体的认识基础之上建立抽象的、理性的认识。
抽象、理性的认识一定要有与其相应的具体、感性的认识发生联系时,才能使学生对得出的结论有真正的理解。
在我们目前的探究式科学教学中,虽然也能够看到上述提到的探究8个环节,但这几个环节的衔接、学生的参与程度等方面还是需要进一步地深入研究。
有的课堂教学安排的环节偏向形式,所以,容易导致最后只有教师替学生总结结论的情况。
选择适合开展探究活动的内容进行探究式教学,应该是进行探究式科学教学的一个值得思考的问题。
并不是所有的科学教学内容都适合运用探究式教学方法进行。
探究式科学教学不是科学学习的唯一方式。
只有选择适合开展探究活动的内容开展探究式教学才能让学生在体验探究过程中,自己能够“悟出”结论。
这才是探究式教学的“真味道”。
(三)通过上述探究式科学教学的单元教学案例的分析,我们可以看出探究式科学教学是注重让学生在探究过程中,能够把日常生活中的认识转化、提升为科学的认识。
上述探究式科学教学的单元案例,探究活动开始之前,学生的认识是使用两节电池连接一个小灯泡比使用一节电池连接时,小灯泡会更亮一些。
通过体验探究活动之后,学生自己就能够使“使用两节电池连接一个小灯泡比使用一节电池连接时,小灯泡会更亮一些。
”认识转变为“只有串联连接的两节电池才能使小灯泡更亮一些。
”。
使学生能够认识到使用两节电池不一定比使用一节电池时,小灯泡更亮,关键是看两节电池的连接方式。
科学教学的目的是让学生能够科学地认识自然事物和现象,并能够从中发现它们之间的联系和规律,然后,才能按照规律与自然和谐相处。
通过探究活动,能够更好地实现上述目的。
学生在探究活动的过程中,只有自己亲身经历了,自己总结出规律,使学生能够真正懂得、理解、明白其中的道理,才能使学生的认知发生转变。
才能使学生能够把学到的东西真正地整合到自己的认知结构体系当中,能够把日常生活中的认识转化、提升为科学的认识。
才能使学生的认知结构得到发展。
探究活动的过程就是学生思维发展的过程。
学生的思维没有参与到探究活动中来,探究活动就将失去它的价值。
最后,需要再一次说明的是,探究式科学教学不是科学学习的唯一方式,本文所界定的探究式教学的8个环节也不是探究式科学教学的唯一方法,但是,适合本文所界定的8个环节的探究式教学的教学内容应该是具有一定范围的。
这一点也是值得我们今后需要更加深入研究的问题。
参考文献
1.[美]国家研究理事会著、戢守志等译:
国家科学教育标准,科学技术文献出版社,
1999。
2.角屋重树等:
新指导要领下的科学课展开与评价,(日本)小学馆出版社,2002。
3.Padulla,M.J.主编、华曦译:
科学探索者科学探究,浙江教育出版社,2006。
4.三浦登等:
新しい科学1分野上(日本中学科学教科书),(日本)东京书籍出版社,2002。
5.新科学4上(日本小学科学教科书),(日本)东京书籍出版社,2002。
6.中华人民共和国教育部制订:
全日制义务教育科学(3~6年级)课程标准(实验稿),北京师范大学出版社,2001。
7.中华人民共和国教育部制订:
全日制义务教育科学(7~9年级)课程标准(实验稿),
北京师范大学出版社,2001。
8.中华人民共和国教育部制订:
全日制义务教育物理课程标准(实验稿),北京师范大
学出版社,2001。
9.中华人民共和国教育部制订:
全日制义务教育化学课程标准(实验稿),北京师范大学出版社,2001。
10.中华人民共和国教育部制订:
全日制义务教育生物课程标准(实验稿),北京师范大学出版社,2001。
三、教育故事精选与点评
我和我的学生
作者:
李小飞
我觉得在课堂上我和我的学生关系融洽,非常民主。
学生有问题就提,不用害怕,也不用担心提的问题害臊。
因为生物现象与生命息息相关。
科学就应尊重现实。
今天我上课的课题为“高效的工厂化养殖”。
学生自己阅读“实际应用”。
我提问“中国黑白花奶牛喂什么产奶量高质量好?
”吴美同学说:
“喂干草、青饲料、块根、多汁料、糖渣,混合精料(油饼、麸糠、大麦、玉米、豆类等)。
老师,它比我吃得好。
”瞧,多可爱的学生!
我微笑着对她说:
“我们喝牛奶,是不是比牛吃的更营养?
”
口齿伶俐爱动脑的李煌问:
“老师,奶牛没产子,怎么有奶呢?
公牛也生产牛奶吗?
”哈哈哈哈!
学生都乐开了花。
同学们都想听我回答。
我说:
“看书去,答案在等着你们呢!
接下来“想一想:
羊是爱啃草根的家畜,请结合草原的生态保护问题,分析一下牧民们将成群的羊放养好还是圈养好?
为什么?
”学生你一言我一语讨论开了。
有的说圈养好,可以保护草原的生态环境,省得羊把草根吃掉。
有的说放牧好,到处跑的羊肉好吃,这样牧民的收入高。
同学们又想听我的看法了。
可我赞成圈养。
一学生说:
“老师,你去网上查一下。
”吴美说:
“这两种方法都有好处,也有不好的地方。
有些题目本来就没有标准答案。
”学生都讲的那样了。
我只好说:
“大家回答都有理。
我们这节课是讲高效的工厂化养植,我们能不能让牧民建一个工厂,让羊肉好吃的工厂。
这样就可以保护草原生态环境了?
我的课堂经常会生成许多知识点来。
学生是遇到什么问题就会问什么。
我们教师可要准备好。
我的课堂总是好活跃。
学生好喜欢跟我探讨问题。
点评:
在轻松愉悦的气氛中进行教学和学习是新课程追求的学习环境,在这样的学习环境下,能激发学生以积极而热烈的情绪积极参与到学习活动之中。
这种积极的情绪很快被大脑所接受,“情绪信息总是比其他信息优先得到加工”,使学生的思维活动在最佳的情绪状态中进行。
积极的情绪参与是学习的关键,“情绪记忆是最高效的记忆”。
实际上,这正是科学家们对情绪研究领域的三大发现:
情绪的生理通路和优先性,情绪与化学物质,情绪与记忆的理解与认识。
可以说,没有什么比情绪与学习的联系更为紧密的了。
王老师能为学生创设这样的学习环境,摆脱了“老师教的辛苦,学生学的辛苦”的困境,值得我们学习、借鉴。
四、光荣榜
北原中学李小飞老师是一位善于调节心情的老师,他将他的“植物园”呈献给我们研修班的生物老师,供大家欣赏。
特别希望大家能给予补充,让我们共建一个属于我们大家的“植物园”。
我的植物园
李小飞吉安县北源中学
我有一个“植物园”,里面一年四季都有植物。
有枇杷、葡萄、桔子、桑树、桂花树、棕树大大小小许多。
还有黄花、紫叶梅、兰花等。
好喜欢这个“植物园”。
它是工作之余调节心情的好去处。
它还是我生物教学的好帮手。
五、研修感言
感谢你-----远程研修
帅强
修水县黄港镇中学
感谢你-----远程研修
时间过得真快,不知不觉中,研修已进入第十天,回顾这段学习的日子,不是炎热、寂寞的,而是清凉、充实的,更是学习与提高的过程。
看视频、写作业、写评论、看简报。
专家引领——高瞻远瞩,高屋建瓴,让我们茅塞顿开;
研修感悟——犹如一颗颗心灵在碰撞,溅起的浪花,朵朵相映,折射出一道智慧的彩霞;
作业选登——让我们感受到一个个草根教学专家在成长。
远程研修期间我虽然辛苦,但我很欣慰——我收获很多:
远程研修-------让我开阔了视野。
远程研修是一个很好的平台。
在这里我每日坚持观看网络视频,聆听专家讲座,学习优秀教师课例,写自己的感悟与反思。
按时提交作业,及时浏览学员作业及评论文章,做到积极交流,虚心学习。
很多专家老师的文章观点独特新颖、方法理念先进。
在和这些老师交流的过程中,我和各位同行互相讨论,交流,认真学习他们的经验,结合自己的教学来思考,反思自己的教学,让我受益匪浅,业务水平有很大提高。
远程研修-----让我转变了观念。
研修中大量的案例设计,让我深受启发,他们的许多活动设计都是我很少使用甚至未曾想到过的。
通过与专家、学员的在线互动交流,专家的精辟见解,以及同行的好方法、好点子,使我明确了素质教育的方向和要求。
通过深入学习,我更加明确自己作为一名教师必须具有丰富的文化底蕴、阔的文化视野、扎实的教学基本功,从而增强了自身学习的危机意识和责任感。
远程研修------让我懂得了反思的重要。
通过了解优秀教师的成功做法以及他们的成长经历,我清醒地认识到:
教无定法,贵在反思。
教学中缺少的并不是经验,而是及时的反思、总结。
正像一位专家所说,与其写三年的教案,不如认真写好一年的反思与总结。
远程研修------让我发现了自己的不足,明确了努力的方向。
近十年的平凡工作,已磨去了曾有的激情和梦想,留下许多的茫然与困惑。
这次培训让我远离喧嚣和忙乱,静静地聆听讲座,静静地读书,让人又重新体会到学习的快乐。
通过远程研修,我更清醒地看清了过去的自己:
安于现状,视野狭窄,缺少紧迫感;
工作惰性大,闯劲小;
课堂上展示自己才华
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