科学探究方式与科学课教学方法的有机融合Word文档格式.docx
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这里所谓的开放性是指允许对讨论的问题做出多种可能的科学合理解释,或者结论具有开放性的探究主题。
这样的探究问题会刺激学生萌发富有新意的、发散思维的联想,从而促进学生的创造性思维及解决科学问题能力的发展。
[例1]:
将a克KCl放入b克水中,充分搅拌,所形成溶液的溶质的质量分数为多少?
分析:
学生往往不做任何“怀疑”——是否全部溶解?
是否有剩余?
就把“a克KCl”当作溶质。
错因深究:
这本身是一个不确定的问题:
a克KCl是否全部溶解?
学生却把它当作确定的问题来处理。
解答:
当a克KCl在b克水中全部溶解,则等于a/a+b%;
当a克KCl在b克水中有剩余,则小于a/a+b%。
值得注意的是,如果,a、b用具体数字,再加上“tC0时KCl的溶解度”这一条件,那么设:
实际计算出来的质量分数为C算%;
tC0时饱和溶解的质量分数为C饱%。
那么,如果实际计算出来的质量分数小于饱和溶解的质量分数时,正确答案应为C算%;
如果实际计算出来的质量分数大于或等于饱和溶解的质量分数时,正确答案应为C饱%。
当然,像这样的“解题规律”是通过学生自主探究后得出,那就达到探究的真正目的了。
(二)以培养学生的探究技能为主要目的。
利用探究性学习讨论对某个问题进行探究时,在很多情况下,往往是教科书上往往没有现成答案或结论,教师要通过提问来启发指导学生进行思考,进而催生种种问题和推测。
通过进一步收集和处理相关资料,最后才会有所发现,得出自己探究的结论。
实践证明,学生参与讨论的过程就是一个获得知识、培养探究能力的过程。
[例2]:
某一研究性学习合作小组,在“研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关?
”的实验探究中,已经得出“当通电时间和电流相同时,电阻越大,电流产生的热量越多”的结论后,有一个探究小组的成员提出:
如果要进一步探究焦耳定律,你准备探究什么问题?
探究技能培养:
准备知识:
控制变量法
1.研究对象。
确定研究对象是控制变量法的重要内容,更是探究技能的基础。
在科学探究活动中,一个科学问题可能有多个变量(因素),而只能有一个变量是不同的,其它变量都要控制相同。
这就是控制变量法的核心内容。
根据问题中所提供的信息不同,确定“研究对象”的方法有两种:
一是“不同点”就是“研究对象”;
二是“研究目的”或“问题”中“连词”后的变量就是“研究对象”。
例析一:
“置于20C0环境下的A、B两试管。
A试管中加入2ml蛋清和2ml胃液;
B试管中加入2ml蛋清和2ml蒸馏水”一个实验探究的不同点是“胃液”和“蒸馏水”,或者说有无“胃蛋白酶”。
因此,该问题是研究对象就是“胃蛋白酶”。
例析二:
如某一实验的目的是“研究压强与受力面积的关系”;
“研究细菌滋生和温度的关系”。
或实验中提出的问题是“浮力的大小跟水的深度有关系吗?
”这里的连词“与、和、跟”后的“受力面积、温度、深度”就是“研究对象”。
2.结论的表述。
在控制变量法实验中,“除了研究对象一定要不同,其它因素都要控制相同”是问题、目的和结论表述的“参照物”。
如例析二:
中的“研究压强与受力面积的关系”就可以表述为“在压力相同的情况下,研究压强与受力面积的关系”。
可以说,教师要平时教学中,一遇到实验探究一类问题,就坚持不懈地将“探究技能”培养贯彻在各个环节中,学生的探究技能就会得到发展和提高。
[例2]解答:
由Q=I2Rt可知,电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关。
而电流产生的热量跟电阻的关系已经研究了,所以接下来要研究的就是电流产生的热量与电流或通电时间的关系。
这样,进一步探究的问题应该是“在电阻和通电时间相同时,研究电流产生的热量与电流的关系”或“在电流和电阻相同时,研究电流产生的热量与通电时间的关系”。
二者取一既可。
(三)重视小组合作,强调学生整体参与。
探究性讨论主要以小组为组织形式,要求所有学生都积极参与,让每一个人充分发表自己的观点,集思广益,而不是要他们重复教科书、教师或他人已有的结沦。
参加讨论的人,不必考虑自己的见解是否正确、是否恰当,讨论不由教师支配,也不是少数几个学生唱主角,而是要求全体学生都平等地参与其中。
在讨论中,要考虑并欣赏他人的想法和感受,学会从分歧中尊重别人。
[例3]:
这是我记录的七年级科学一堂小组合作课的片断
课间,两名学生正在给大家的课桌上摆放各种各样的蔬菜。
一声上课铃,把各色不同衣着、神态各异的一群学生瞬时归入五十多个座位。
“今天的《科学》课,我们要‘与蔬菜交朋友’。
大家看到课桌上摆放的蔬菜了吗?
现在就4人一组,认识各种蔬菜,把它们的名字、子叶类型、食用部位等填在你们课本第#页的那张表格里,4人填写的内容不能相同。
”老师微笑着给同学们布置任务。
安静的教室立即热闹了。
大家纷纷拿起他们熟悉的蔬菜,有带绿叶子的白萝卜、有大葱、有土豆,等等,真的太熟悉了。
但如果要说出它们的学名、可食用部位甚至是双子叶还是单子叶,还是有点难。
“老师,这是什么?
”一个女孩的声音。
“菠菜。
你们没见过吗?
”
“哦,对了,对了,是菠菜。
耳边又传来有趣的对话
“这是土豆。
“不对,是马铃薯。
“哎,土豆就是马铃薯。
”接着一阵欢快的笑声。
因为每个人都要写与小组其他成员不同的植物,所以,大家必须互相帮忙、互相请教,才能完成任务,而且没有人可以偷懒。
半个小时过去了学生们仍然沉浸其中,老师则轻松地徜徉在学生中间,听他们的讨论,给他们个别的指点。
“现在,请小组代表发言,把自己认识的蔬菜给大家讲讲。
一个被老师观察已久的小组代表被首先叫了起来。
“韭菜的食用部位是根、茎、叶子。
”话音刚落,周围踊跃的手立刻举了出来。
“不对,根不能吃。
“能吃。
一个全班性的讨论开始了……
从“片断”中不难看出,学生参与率高、互动性强、获取知识的方式新、学生学习的自觉性主动性强。
而且而这些恰恰是新课程改革所需要的东西。
(四)提问贯彻讨论全过程。
教师在恰当的时候以递进式的、前后衔接的、提问的方式进行点拨,可以对讨论起到提示和调节作用,否则讨论达不到深刻理解的目的。
学生的提问主要集中在收集相关资料或证实某种观点上。
教师不要直截了当地回答学生的所有问题,那样会限制学生的思维。
[例4]:
关于“工业炼铁”问题的教学设计
问题一:
根据你所学的化学知识,请说出得到铁有几种途径?
并用化学方程式表示。
问题二:
一般工业炼铁的原料是焦炭(主要成分是C)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4),放入开口的高炉(高温)中冶炼,请写出原料在高炉中发生的化学反应的方程式。
问题三:
在自然界有如下几种铁矿石:
赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、菱铁矿FeCO3、黄铁矿FeS2。
如果你是炼铁厂长,你认为哪几种矿石不适宜作为工业炼铁的原料?
请说明理由。
分析与解:
对于问题一,一般学生能说出四条途径:
一是C+Fe2O3氧化还原反应;
二是H2+Fe2O3氧化还原反应;
三是CO+Fe2O3氧化还原反应;
四是Zn+FeSO4置换反应。
而这些途径中的某些反应又是解决问题二的基础反应。
而由原料焦炭(主要成分是C)到CO是启发学生思维的焦点。
学生之间通过合作探究,可以从C到CO之间的变化找到原料在高炉中所发生的全部反应:
C+O2→CO2C+CO2→COCO+Fe2O3→Fe
问题三是一个理论联系实际的问题。
根据问题二和教材中学到的工业炼铁铁矿,再通过教师的启发。
学生1:
我不会选择黄铁矿,因为含硫元素,会产生二氧化硫污染大气。
学生2:
我会选择含铁量高的,所以不会选择菱铁矿。
学生3:
我选择价格便宜的。
……
最后教师小结:
FeS2中Fe的含量只有46.6%而S的含量度达到53.4%,所以常被用来提制硫磺,铁反而变成副产品。
而菱铁矿在炼铁之前多半先要在高温下进行煅烧,变成铁的氧化物再进行冶炼。
相比之下赤铁矿、磁铁矿中的含铁量较高,因而成为工业炼铁的主要原料。
成功的探究性讨论,有赖于教师精心设计讨论题,恰当的指导和帮助。
判断讨论内容是否恰当,一是看学生是否其备相应的科学知识和科学技能;
二是看这个内容学生是否理解或在科学上是否巳成定论,如果某个问题学生已理解或已成定论,而且学生对此确信无疑,那就无法引起学生的探究;
三是看所选问题是否有利于与其他学科的综合和培养学生的“共通”能力。
四、在初中科学课堂中提倡探究式学习的意义和作用
(一)探究式学习有利于发挥学生主体作用
多少年来,我们一再强调要发挥学生的主体作用,但从实际情况来看,还不尽如人意。
探究式学习把这一点体现得很充分,它引导学生从生活的经历和体验出发,关注种种科学现象,并鼓励他们的探究精神。
在学习地球的形状时,我并没有简单介绍,而是让学生举出种种事例来证明地球是球形的。
一石激起千层浪,有学生回答:
“站在高山上或高层建筑上观看,远处的地平线是呈弧形的,这能很好地证明地球是球形的。
”学生由被动接受到主动探究,他的主体地位自然体现出来了。
(二)探究式学习有利于学生的终身发展
探究式学习常常指向学生身边的,让他们感兴趣的科学现象。
这说明,在关注周围环境的同时,学生们学到的是活生生的科学知识,这种环境意识的形成,必将使他们终身受益。
(三)探究式学习有利于培养学生的创新精神和实践能力
对地图知识的学习,如果仅停留在认识的层面上,那是很肤浅的,老师可适时地布置制作学校平面图的任务。
怎样制作呢?
这既需要知识又需要动手的能力。
首先要用一定的符号表示不同的建筑;
其次要注意大小比例,还有方向问题。
此外,要具备绘图的基本技巧。
学以致用,在实践中遇到问题及时解决,解决了问题就巩固了知识,提高了能力。
从学生交上来的地图看,不乏绘得十分精确美观的佳作。
多布置各种小制作,多开展动手的游戏,是学习科学行之有效的手段。
(四)探究式学习符合心理学、教育学原理
“探究”本身就是探究者积极主动的心理过程。
我在教学时,一改传统教学中“老师唱主角,学生当配角,偏重知识传授”的做法,把学习过程变成满足学生好奇心、求知欲的过程。
国外有位教育家说得好:
“只有心理上主动的,结果才是有意义的”。
此外,探究式学习可使教师立足于教材,而又不拘泥于教材,能突破教材与课堂的局限,有效地利用各种科学信息资源,构建开放式的课堂,达到师生共同学习,互动共进的目的。
五、探究式学习在中学科学课堂教学的实践
(一)科学处理课堂教学与探究式学习的关系
科学学科具有区域性和综合性的特点,对学生来说又是个很有趣、很实用、实践性很强的学科。
但由于种种原因,特别是由于科学教学中主要采用灌输—接受式的教学方式,学生很少有实践和探索的机会,使得学生对科学学科的学习成了纯粹被动地接受、记忆科学知识及结论的过程。
这种学习方式压抑了学生学习科学的积极性、主动性,因而使一些学生失去了对科学学科的学习兴趣,当然也谈不上培养他们解决科学问题的能力和创新精神了。
探究式学习的特点十分有利于调动学生学习科学的积极性、主动性,有利于培养学生的创新精神和科学实践能力。
所以,科学教学改革,除了科学教学内容及其呈现方式等要发生变化以外,学生学习科学的方式也必然发生重大变化,有必要把学生主动参与的探究式学习方式引入到科学教学过程之中,改变学生被动接受、记忆的状态,引导学生运用探究的方法,联系身边的生产和生活实际,培养学生发现科学问题、解决科学问题的能力。
或者说使学生具备亲自获取和应用科学知识的学习能力,为其终身学习和全面发展打下良好的基础。
(二)将探究式学习引入中学科学教学应注意的问题
1.观念是先导,引领教学方式的转变
观念是行动的先导。
以新的教育观念武装广大中学科学教师,使他们的教育思想随着时代的前进、教育理论与实践的发展而不断进步,这是探究式教学引入中学科学课堂教学的关键。
科学教师要努力促使自己变革教育观念,并将新的教育观念转化为具体行动。
学习多学科知识,更新自身的知识结构,提高自身的综合素养,特别是科研素养和指导学生开展探究式学习的职业能力;
要将自己的角色重新定位,不能仅满足于做一个科学知识的传播者,还要成为学生学习科学的研究者、开发者、指导者和合作者。
可见课程改革所倡导的新观念,将深刻地影响、引导着教学实践的改变。
教师将随着学生学习方式的改变,而重新建立自己的教学方式。
当教师以知识传授为重点时,他的基本做法是,将知识、技能分解,并从部分到整体,有组织地加以呈现,学生通过倾听、练习和巩固,再现由教师传授的知识,回答教材中的问题。
而在探究性学习中,情形就大不一样了。
[例4]:
脚踏式垃圾筒主要应用哪咱科学原理?
它有什么优缺点?
你何合理建议?
其具体步骤是这样设计的:
(1)提出问题:
脚踏式垃圾筒上有几个杠杆?
是省力还是费力?
有什么缺点?
(2)参与社区调查、家庭查看,收集事实依据。
如脚放开时,盖子掉下时太响、筒体太轻脚踏下时筒易移位现象等等。
(3)得出结论与解释。
(4)反思评价。
(5)报告与交流。
这种探究式学习是从学科或现实生活中选择和确定研究专题,通过学生自主、独立地发现问题、调查、信息搜集与处理、表达与交流等研究活动,解决问题,培养创新精神与实践能力。
在这样的学习中,教师的职责是什么呢?
很显然,教师应当引导学生不断地提出问题,使学习过程变成学生不断提出问题、解决问题的探索过程;
指导学生收集和利用学习资源;
帮助学生设计恰当的学习活动;
并能针对不同的学习内容,选择不同的学习方式,比如,接受、探索、模仿、体验等,使学生的学习变得丰富而有个性;
营造支持学生学习的积极的心理氛围;
帮助学生对学习过程和结果进行评价。
由此进一步体现了教师是学生学习的合作者、引导者和参与者,而教学过程则是师生交往、共同发展的互动过程。
交往意味着人人参与,意味着平等对话,教师已从居高临下的权威转向“平等中的首席”。
2.明确实施探究式科学课堂教学的途径和设计要求
把探究式教学引入课堂教学,要明确在中学科学课堂教学中实施探究式教学的主要途径和设计要求。
问题性是探究式教学内容呈现的主要形式。
科学课堂探究式教学需要依托相应的科学课程载体,通过提问、讨论、演示等大家所熟悉的途径来完成,但却对这些活动的设计提出了新的要求,赋予了新的内涵。
下面仅以探究性提问和探究性讨论为例加以说明。
应该说高水平的富于探究性的提问是教学的精髓,因为它易于激发和维持学生主动探究学习,积极进行发散思维。
在以往的科学教学中,常常是教师提问多,学生提问少,更有甚者有些教师也很少提问。
即使在教师的提问中,大多数是记忆型的问题,或对具体的科学事实只须用“是”与“否”来回答,较少是探究性的问题。
探究性提问能引起学生的积极参与和独立思考。
这种提问,从内容上看属于“高级”问题”,学生需要改变信息的形式或组织结构,通过比较、分析、综合、抽象、概括等高级思维活动才能回答。
因此我在教学时非常注意问题的探究性质量。
比如在学习“两半球分界线”的问题时,一位老师的提问是:
“请读书找到两半球分界线的位置在哪里?
”而另一位老师的提问却是这样的:
“如果我们把180度和0度经线组成的经线圈作为划分两个半球的分界线,你认为合适吗?
显然前一个提问属于常规性的记忆提问,而后一个提问就属于探究性提问,在教科书中找不到这个问题的直接答案,学生只有真正了解了两个半球分界线的位置,并真正理解了划分的含义,通过发散思维才能正确回答这个提问。
3.要明确适宜探究式学习的科学内容
在科学教学中要组织学生开展有效的探究式学习活动,需要考虑很多因素,有些知识内容,用探究的方式效率太低,效果不一定很好。
那么,哪些类型的科学知识内容适合用探究式学习方式来学习呢?
以现代认知心理学的广义知识来考察,可以把科学知识分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识三类。
陈述性知识是有关世界“是什么”的知识,如科学名称、概念、事实、原理等。
这类科学知识通过听讲或阅读就可以为学生掌握和记忆,不适合也不需要学生去探究或发现,如“我国的疆域和面积、我国的行政区划分”等等内容。
程序性知识又称为操作性知识,回答“怎么做”的问题,如有关操作、步骤、方法等方面的知识,涉及学生解决科学问题的技能、方法策略的形成等。
策略性知识是回答“为什么”的问题,即科学知识产生和发展过程的知识,它也是一种程序性知识,不过,一般程序性知识所处理的对象是客观事物,而策略性知识所处理的对象是个人自身的认知活动,主要涉及对科学概念、规律、原理的理解和应用。
后两类知识单靠老师的讲解很难为学生掌握,只能通过学习者亲身的参与、探究或实践才能逐渐被体验或内化。
如“月相变化的规律”,这类知识是内隐的个人化的知识,通过学生的观察记录获得亲身体验才能为学生所掌握。
这种从实践中获得的科学知识,学生更容易理解和记忆,并更容易被应用到实践当中。
因此,这类科学知识更适合通过探究式学习这种方式来学习。
适宜科学探究性课程类型的特点大概有以下几点:
1、强调师生在交互过程中共同建构科学课程内容,完成学习内容的选择、组织和编排;
2、课程的主要目的也不是理解前人发现的知识,而是让学生进入主动探索知识的过程;
3、强调在科学学习活动展开的过程中,必须创设一种有助于探索研究的开放的情景和途径,使学生围绕某一主题主动地搜集信息、加工处理科学信息,并应用科学知识解决问题;
(三)科学探究式学习的操作步骤:
1.提出科学问题
学习要求:
在观察、调查、阅读等情境中发现问题,尝试提出可以通过科学探究来解决的问题。
达成目标:
能对科学事物和现象产生好奇心,提出可能通过探究解决的问题;
领会提出问题的途径和方法;
理解提出问题对科学探究的意义。
引导探究的策略:
教师必须提供某种有意义的问题情境,使学生产生提出问题的兴趣;
问题可以是学生自己提出的,也可以是教师通过特殊的问题情境诱导学生提出的,甚至可以是教师或教材提出的。
2.提出假设或猜想
根据已有的知识经验,或者收集相关信息,将已有的科学知识与问题相联系,提出对问题解答的猜测和假设。
能针对所提出的问题,依据已有的科学知识、经验,通过思考作出猜想假设。
让学生广泛开展讨论、合理猜想。
引导学生考虑我们能作什么样的预测和假设?
应以什么为中心展开探究?
鼓励学生提出尽可能多的、能够解决思想中暴露出来的不一致或不足之处的假设。
3.收集证据
为验证猜想和假设,通过各种途径、形式搜集数据资料,决定收集资料的范围和要求,并制订相应的计划。
能针对探究的目的和条件,选择合适的方法;
考虑影响实验结果的主要因素;
理解制订计划和设计实验对科学探究的意义。
引导探究策略:
指导制订探究计划,明确要收集哪些方面的证据以及收集证据的方法;
让学生初步学会收集一手和二手资料的方法,具有初步的从一手或二手资料中提取有价值的科学信息的能力。
4.整理分析资料
使用有关设备和材料进行实验、调查、观察、检索;
安全地操作、记录观察和测量的结果。
(1)整理资料:
能够选取资料绘制成地图;
制成图表、表格、模式图等;
能够运用其他媒介手段进行统计、归纳。
(2)分析资料:
学会运用统计等方法分析科学信息、资料;
学会运用地图等手段进行推理和得出结论;
学会从各种信息源中选择科学信息进行分析、综合、评价、预测等思维活动。
指导学生绘制图表的方法;
教给学生一定的统计分析方法;
指导学生利用信息源。
指导学生运用其他媒介手段进行统计、归纳。
5.解释
分析观察和实验的结果,与猜想和假设进行比较,做出解释;
收集更多的证据支持解释,检查解释及过程、方法上是否存在问题,必要时提出改进措施。
将证据与科学知识建立联系,得出基本符合证据的解释;
能注意与预想的结果不一致的现象,并做出简单的解释;
能提出改进工作方法的具体建议。
指导学生正确地描述、解释观察、实验所见到的现象;
在学生提出证据说明和验证猜想和假设时,引导学生复习相关知识,使之与已有科学知识建立联系。
启发学生注意与预想的结果不一致的现象,并让学生做出简单的解释。
6.表达与交流
表达自己在探究过程中形成的见解,并且和别人进行交流。
能用语言、文字、图表等方式表示探究的过程和结果;
能倾听和尊重他人提出的不同见解,并交换意见;
认识表达与交流对科学探究的意义。
培养学生能够从各种探究结果中得出有用的概念,作出明确表述;
对问题的答案进行检验与评价;
采用恰当方式(如运用模型、图表、公式、文字等)总结和表达结论。
六、探究式学习在科学教学中的制约性
探究性学习虽有许多优点,但由于这种学习方式在科学教学中的运用需要许多相应的条件,而且目前的科学教学还存在着
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