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小学科学生命世界知识系统整理
《科学课程标准》“物质世界”领域解读
一、关于“物质世界”领域的说明
“物体与物质”部分经过对物体--材料--物质这三个层次的观察与探讨,了解物质一些基本的性质与变化过程,使学生的认识逐渐由具体向抽象过渡。
“运动与力”部分使学生了解位置与运动的概念,知道力与运动变化的关系,了解常见的简单机械。
“能量的表现形式”部分讨论了声、热、光、电、磁这些物理现象,并使学生知道它们都是能量的不同表现形式,能量可以转换。
物质世界这部分所涉及的许多知识与技能都是现代科学和现代技术的基础,在这一部分应该充分体现出其与技术的关系。
物体与物质的关系:
物体是由物质构成的。
物质:
从广义上讲,列宁是这样给物质下定义的:
“物质是标志客观存在的哲学范畴,这种客观存在是通过感觉感知,它不依赖于我们感觉而存在,为我们感觉所复写、摄影、反映。
”
从狭义上讲,“物质所表现出的形态——物体,具有一定的结构、性质和状态等。
”
物质的基本特性:
第一、物质在不断运动,物质在运动中不断变化。
例如,蜡烛点燃后会慢慢的烧尽,蜡烛没有了,可是二氧化碳和水蒸气出来了,二氧化碳和水被植物吸收,二氧化碳和水没有了,可是植物里产生了各种各样的有机物和氧气等等;
第二、物质是永恒的。
物质无论如何运动,都不能被创生,也不能被消灭。
(物质不灭定理)一切新物质的产生,只不过是物质在一定条件下,由一种形态转化成另一种形态而已。
物质的分类:
根据物质的成分,物质可以分为混合物和纯净物两大类。
物质的三种常见状态:
第一、固态:
具有一定形状和一定体积的物体叫做固体;第二、液态:
没有一定形状,但是有一定体积,会流动的物体叫做液体;第三、气态:
没有一定形状,也没有一定体积的物体叫做气体。
二、“物质世界”内容标准结构图
三、“物质世界”领域具体内容标准
1.物体与物质
(1)物体与物质之一:
物体的特征
具体内容标准
活动建议
1.1能用感官判断物体的特征,如大小、轻重、形状、颜色、冷热、沉浮等,并加以描述。
·搜集、观察各种物体,描述这些物体的特征,并加以比较、讨论。
如哪个重?
哪些是透明的?
1.2能根据特征对物体进行简单分类或排序。
·让学生介绍自己对物体所作的分类或排序,说明分类依据。
1.3会使用简单仪器(如尺、天平、温度计)测量物体的常见特征(长度、重量、温度),能设计简单的二维记录表格,做简单的定量记录,并能使用适当的单位。
在此经验基础上,对其他物体进行估量。
意识到多次测量能够提高测量的准确性。
1.4了解通过加热或冷却可使物体的形状或大小发生变化,列举常见的热胀冷缩现象。
(2)物体与物质之二:
材料的性质与用途
具体内容标准
活动建议
2.1能判断物体是由不同材料组成的,如木头、金属、塑料、纸等,并能按材料对物体进行分类。
2.2认识某些材料的性质(如是否导电,是否溶解,是否传热,沉浮性等),根据这些性质对材料进行分类。
能将材料的特性与它的用途相联系。
·画一幢房子,说出各个部分应该用什么材料,根据是什么?
2.3能区分常见的天然材料和人造材料。
意识到人类为了满足自身的需求,不断在发明新的材料。
增强对新事物的敏感性,激发创新意识。
·调查有关新材料发明、性能和用途方面的信息。
(3)物体与物质之三:
物质的变化
具体内容标准
活动建议
3.1了解物质有三种常见的状态:
固态、液态和气态。
温度的改变可使物质的状态发生变化。
知道水的冰点与沸点。
3.2知道物质的变化有两大类,一类仅仅是形态的变化,另一类会产生新的物质。
·讨论生活中常见的一些变化应属于哪种变化(如糖溶于水,铁生锈等)。
·观察蜡烛燃烧前后的物质变化情况。
3.3了解物质的变化有的可逆,有的不可逆。
认识这些变化对人类生活的影响。
·讨论铁生锈的原因、过程和防止办法。
·讨论水泥与水产生不可逆变化的利弊。
·讨论水的污染与净化。
具体内容标准
活动建议
4.1知道物质有可再生的和不可再生的,认识保护资源的重要性。
·讨论如何保护当地的资源。
4.2意识到物质的利用对人具有有利和有害的方面以及正确使用物质的重要性。
注意安全与健康,知道一些常用的防范、安全和健康措施。
·利用自身经验和所搜集的各方面资料,讨论各种物质(如酒精)的利用对人有利的方面(如治病)和有害的方面(如酗酒)。
·组织学生搜集有关材料(包括实物、图片、录像带、学生自己的小文章、漫画等),举办一次小展览。
4.3意识到物质的利用会给环境带来正面和负面的影响,人对环境负有责任。
·调查白色污染,讨论防治方法。
·调查当地主要污染源。
·写一份给地方政府的建议书。
(4)物体与物质之四:
物质的利用
2.运动与力
(1)运动与力之一:
位置与运动
具体内容标准
活动建议
1.1能定性地描述一个物体的位置(前后、左右、远近等),理解物体的位置需要相对于另一个物体的位置来确定。
·游戏:
我在哪里?
(根据相对于不同物体或人的情况描述自己的位置,并画出示意图。
)
1.2能测量并记录一个沿直线运动的物体在不同时刻的位置,并能用简单的图表或图形来表示距离与时间的关系。
·分组进行合作测量,如测量一个玩具汽车的运动。
1.3知道描述物体的运动需要位置、方向和快慢。
·描述一个玩具汽车不同时刻的位置、运动方向和快慢。
(2)运动与力之二:
常见的力
具体内容标准
活动建议
2.1知道推和拉可以使物体的运动发生变化,推和拉都是力。
力有大小和方向。
2.2知道一些生活中常见的力,如风力、水力、重力、弹力、浮力、摩擦力等。
(3)运动与力之三:
简单机械
具体内容标准
活动建议
3.1探究怎样才能让天平和杠杆保持平衡。
3.2知道利用机械可以提高工作效率,了解一些简单机械的使用,如斜面、杠杆、齿轮、滑轮等。
3.能量的表现形式
(1)能量的表现形式之一:
声音的产生与传播
具体内容标准
活动建议
1.1知道声音是由物体的振动产生的,能区分声音的大小与高低。
·解释各种常见乐器的发声方法。
1.2知道声音要通过物质传播到达人的耳朵。
·制作土电话,或做实验,了解声音在不同物质中的传播情况。
·判断在月球上能不能听到声音。
1.3能区分乐音和噪音,了解噪音的危害和防治方法。
·提出在公共场所防止噪音污染的各种建议。
讨论对各种声音的感受以及减小噪音和保护听力的方法。
如轻声关门,不要大声喧哗,在吵闹场所捂耳朵等。
(2)能量的表现形式之二:
热现象
具体内容标准
活动建议
2.1知道热能从一个物体传到另一个物体。
·举例说明热传递在日常生活中的应用。
2.2知道温度是表示物体冷热程度的,知道温度的单位,会使用温度计。
2.3了解热总是从高温物体传向低温物体,直到物体温度相等为止。
了解常用的传热和隔热方法。
·解释棉被为什么既能保暖又能防止冰糕融化。
·调查材料的导热性能。
(2)能量的表现形式之三:
光的传播
具体内容标准
活动建议
3.1了解光的直线传播现象。
3.2了解平面镜或放大镜可以改变光的传播路线。
3.3知道光是有颜色的,了解日光的色散现象。
·做彩虹实验
(4)能量的表现形式之四:
简单电路
具体内容标准
活动建议
4.1认识电是生活和工作中常用的能量来源。
了解安全用电常识。
·调查家用电器,说明各种家用电器的用途。
4.2知道常用电器的工作需要一个完整的回路;知道开关的功能;能用一些基本组件连接一个简单电路。
·分组实验,用干电池、开关、灯泡和导线连接电路,并能演示开关的作用。
4.3知道有的材料容易导电,有的材料不容易导电。
(5)能量的表现形式之五:
磁现象
具体内容标准
活动建议
5.1探究磁铁的方向特性,磁铁的两极,以及磁铁间同极相斥、异极相吸的规律。
·制作指南针
5.2知道电能产生磁,探究影响电磁铁磁性大小的因素,了解电磁铁的应用。
·做改变电磁铁磁力大小的实验。
(6)能量的表现形式之六:
能量的转换
具体内容标准
活动建议
6.1知道任何物体工作时都需要能量,电、光、热、声、磁等都是能量的不同表现形式。
·列举能量的各种表现形式,包括生命世界以及地球与宇宙中所涉及的能量。
·说出一些常见物体工作时需要什么形式的能量,输出什么形式的能量。
6.2认识不同形式的能量可以相互转化。
·讨论各种能量转化的例子,如电灯、电热器、电磁铁、电话、电动机、电池等。
四、“物质世界”领域编写解读
1.“物质世界”为什么分成“物体与物质”、“运动与力”以及“能量的表现形式”这三大部分?
“物质世界”研究的是自然界中物质的基本性质及其运动规律。
“物体与物质”部分通过对物体——材料——物质这3个层次的观察和探究,让学生了解物质一些常见的基本性质和变化过程。
物体和物质的各种形式的运动都与能量有关,常见的物理过程,如电、声、光、热、磁,都属于能量的不同表现形式或各种形式之间的转换。
过去的小学自然课中孤立地讲授这些现象和过程,使学生缺乏一种对科学的整体了解。
现在我们利用“能量”这个大概念使学生理解它们之间的内在联系,对利学有更深刻的理解。
“运动与力”通过学生对最常见的一种运动形式——机械运动的认识,来了解力与运动的关系,以及一些简单机械的原理与应用。
2.机械能也是能量的一种表现形式,为什么不把“运动与力”归人“能量的表现形式”之中?
机械运动是最常见的一种运动形式,也是研究其他运动形式的基础。
它的研究方法相对于其他运动来说也比较简单,我们通过一个宏观物体的位置的变化就可以研究它的运动规律。
力也是生活中常用的概念。
对于小学生来说,他们的周围世界中处处存在着运动与力的现象,如他们从小接触的玩具,生活中常用的各种交通工具等。
所以,机械运动往往是他们认识各种运动的起始点。
对于简单机械的认识可以帮助他们认识和学习使用工具,产生对技术的初步认识。
同时,“运动与力”中含有许多适合小学生探究的主题,有助于训练探究的一些基本技能。
所以,在小学科学课程中,“运动与力”占有比较重要的位置,比其他形式的运动占有更多的教学时间,也有比较独立完整的体系。
《标准》为突出其地位,将它单独作为一部分。
3.在“物体与物质”中为什么要增加“材料”这个新概念?
“材料”是课程标准中新加入的内容,在原来的自然大纲中是没有的,加入此部分内容的原因主要有两方面。
(1)从学生的认知规律来看,一般都是从具体的事物逐步过渡到抽象的概念。
物体是非常具体的,有形状、大小、气味、颜色等可以直接凭感官体验的特征。
而物质是—个非常抽象的概念,研究的是其很本质的东西,如各种单质与化合物的基本性质,这些内容绝大部分要到中学的化学课中才学习,故小学生很难把握物质的真正含义。
材料可以作为这二者的中介,它比物体抽象,比物质具体,是小学生比较容易接受的概念,也是他们在日常生活中经常接触的东西,如木材、玻璃、塑料、金属等。
(2)材料及材料的使用情况反映了一个社会技术发展的水平,时常也成为社会文明进步的一个重要标志。
历史就经常用材料来作为某个时代的名称,如石器时代、青铜器时代、铁器时代等,可见材料在历史发展中的重要地位。
今天,能源、信息和材料已成为现代科学技术的三大支柱。
也有人说,如果把现代社会比作一个人,那么,信息是神经,能源是血液,材料就是骨和肉。
在今天这个科学技术高度发展的社会中,无论是对经济、对环境、还是对人们的日常生活,材料正在起着越来越重要的作用,新材料的发明、材料的正确使用,已成为人们日益关注的重大问题。
所以,材料又是一个很好的STS主题,学习这个主题既可以培养学生们的创新精神,又可以培养他们对社会和环境的责任感。
4.可以根据哪些特征对物体或材料进行分类和排序?
对物体,可以根据大小、轻重、形状、颜色、冷热、沉浮、结构、所用材料等特征进行分类或排序。
对材料,可以根据软硬程度、透明性、可溶性、导热性、导电性、磁性、隔音能力等进行分类或排序。
但是,不要用这些标准来束缚学生,可以让他们自己设立分类或排序标准,尽量开拓他们的思路,鼓励他们去探究物体或材料的各种性能。
5.“材料”是小学科学课程中的新内容,在教学过程中应着重哪些方面?
《标准》对“材料”的要求主要有3个方面:
(1)让学生根据材料对物体进行分类,使学生认识一些常见材料,如木材、金属、纸、塑料等。
这里可以利用学生在家庭、学校、社区或其他场所见到或用过的物品。
对材料的品种或数量没有一定的要求,可根据地区特点、学生的经验或其他情况,表现出不同的特色。
(2)认识一些常见材料的基本性质和常见用途,重要的是要使学生能够将这二者进行联系。
学生应能明白材料的性质决定了它的用途,人类为了改善自己的生活或出于工作的需要,总在不断地改进材料的性能,或发明新的材料。
(3)让学生认识材料的使用给个人、社会、环境带来的正面积极的作用和负面消极的影响。
6.“材料”与其他部分内容有什么关系?
《标准》对“材料”有单独的要求,但实际上,材料的重要性又体现在许多其他内容部分。
例如,“简单电路”中的导电材料、“热现象”中的导热材料、“声音的产生与传播”中的隔音材料,等等。
这正是因为生活中处处离不开材料。
在教学中,可以根据情况自由处理。
可以将材料作为一个主题集中进行,也可以将其分散在各部分内容中进行。
7.“物质的三态”与原小学自然教材中的“水的三态”有何不同?
“水的三态”是“物质的三态”的一个特例。
在自然界中,水是最常见的物质,是与人类关系最密切的物质,也是比较容易在常温下发现其3种状态的物质。
所以,一般情况下,有关物质状态变化部分的教学都是通过水这种物质来实现的。
但《标准》要求学生不仅要认识水的三态及其变化条件,更要通过对水的认识知道其他物质也存在着不同的状态,不同的物质的各种存在状态主要取决于温度。
如空气中的氧气在低温下也可变成液体,用于人工降雨的干冰就是固态的二氧化碳,平时表现为固态的铁在高温下可变成液态的铁水。
水又是一种重要的地球物质,因而“地球与宇宙”部分的某些内容,如雨雪的成因,实际也与三态有关。
因此在教材中,也可以将它们结合起来一起处理。
8.认识“可逆变化”和“不可逆变化”有什么意义?
自然界中,物质的变化根据其是否可以恢复原状可分为“可逆”和“不可逆”。
如水加热后变成水蒸气,冷却后又能变为水,这种状态的变化是可逆的,只需要满足它的温度要求,这类变化为可逆变化。
但有些变化是不可逆的,如用面粉和水蒸成的馒头,就不可能再变成面粉和水。
学生通过对这两类变化的调查和认识,可以对物质的变化有更深刻的理解。
此外,对“可逆”与“不可逆”变化的认识,还有更重要的现实意义。
有些不可逆变化会给我们造成不希望产生的后果,如森林大火带来的巨大损失,建筑工地上的水泥淋雨后结块不能再用,这些都是无法挽回的。
对于这些不可逆变化,我们应该事先采取一定的措施防止它们发生。
如我们给各种铁器刷上漆就能防止它们生锈。
有些变化是可逆的,但恢复原状需要一定的条件。
如某些被污染的水,我们可以通过一些方法使它净化,但净化过程的成本会很高,所以应事先做好防止污染的工作。
9.如何认识“物质的利用”中3条标准的重要性?
“物质的利用”中的3条内容标准关系到当前与科学有关的最重要的社会问题。
第1条是资源的合理利用问题;第2条关系到个人的健康与安全问题,这实际上也是一个社会性问题;第3条是环境保护问题。
这些也常常被称为文明进步的伴随问题。
经济的高速发展,人口的过度膨胀,对环境维护和资源利用造成了巨大的负面影响,已成为严重的社会问题,它不仅危害我们的生活质量,也关系到子孙后代的生存。
基础科学教育有责任让学生了解有关的科学常识。
设想一个人对自然资源可分为可再生的与不可再生的以及对可再生资源的再生周期缺乏了解,我们怎么能指望他在资源的合理利用上做出正确的决策呢?
近年来,地球温室效应的出现,酸雨的增加,热带雨林的减少,许多野生生物品种濒临灭绝,全球灾害性天气增多等,使环境问题日益突出;社会、经济的发展,又造成了一系列城市问题的产生,如大气污染、交通堵塞、青少年吸毒、性病传播、暴力增加等。
科学教育应该对学生加强人体教育、安全教育、生态教育、环保教育以及有关的道德伦理教育,使他们既“学会生存”,也“学会关心”,对个人、自然、环境和社会具有高度的责任感。
10.为什么要在小学科学教育中加强安全与健康教育?
在“物质世界”中如何体现?
我们的教育要使学生具有强壮的体魄、健康的思想、健全的心理,要让他们学会关心自己、关心他人,也让他们能逐步认识并理解对社会应负的责任。
所以,安全与健康教育应是科学教育中重要的组成部分。
再者,在学生的日常生活中和科学课的学习活动中,都存在着许多不安全和不健康的因素,我们应该让学生养成科学的行为和习惯,掌握一定的科学常识,学会保护自己和他人的健康与安全;
在“物质世界”中,有许多内容与此有关。
例如,在“物质的利用”中,应让学生了解对烟草、酒精、药品等物质的正确使用与防止滥用,让学生知道在不同的环境(家庭、学校、交通、工作或休闲活动)中如何注意个人安全。
在教学过程中,一定要对这个问题给以足够的重视。
11.在“运动”部分的学习中,为什么要让学生树立“参照物”和“相对性”的观念?
每个物体的位置和运动都是相对的,在描述它们时,都需要事先找到一个参照物。
有了参照物,才能根据相对于它的方位和距离来描述物体的位置,并进一步来描述此物体的运动。
所以,树立“参照物”的观念,是学习力学知识的起步。
同时,这些观念在日常生活中也是很重要的,它们可以培养学生的生活能力。
例如,利用大楼、广告牌等一些特殊的参照物记住去一个陌生地方的路线。
12.如何准确描述一个物体的运动?
要准确描述一个物体的运动,需要知道它在每一时刻的位置和速度,这就需要精确的测量。
但对于小学生来说,这种要求超出了他们的能力水平。
在《标准》中,我们不提速度这个概念,仅用方向和快慢来代替。
但“速度”是日常生活中经常出现的词汇,学生可能早巳知道,尽管这个“速度”实质上是物理学上的“速率”,我们也不必细究,只要求学生有方向和快慢的认识。
这些认识是建立在不同物体的运动比较或同一物体的不同运动比较的基础上的,这里没有定量的公式计算的要求。
但这里涉及测量,可以用两种方法进行测量。
一种是测量一个沿直线运动的物体在不同时刻的位置,这需要同伴的配合,一个报时,一个作记号,然后测量。
如果因为物体运动太快,不好控制,也可用人工拉动的方式。
测量结果记录在表格中,或绘制一个二维线图。
另一种比较简单的测量方法是固定距离,测量每个物体通过这段距离所需要的时间,根据记录结果来比较运动的快慢。
13.教学中需要详细介绍每一个“常见的力”吗?
不需要,只需要让学生知道自然界存在着各种各样的力,这些力都可以使物体的运动发生变化。
至于各种力产生的原因或决定力大小的因素,在有条件的地区、学校或班级,可以让学生做一些探究,但《标准》没有要求。
14.为什么将“风力、水力”与“重力、弹力”等列在一起?
“风力”、“水力”看起来不像是科学常用的力的名称,但却是日常生活中最常见的力,也是小学生最容易理解的力。
“风力”和“水力”还经常与许多技术问题有关,如风帆的作用、水力发电、房屋的结构与抗风能力的关系等,所以往往是科学技术学习中很好的主题。
其实,如果按严格的物理学分类来讲,其他的几种力也不在同一个层次上。
科学家把所有的力分为4类,其中在宏观世界中起作用的只有两类:
万有引力和电磁力。
重力属于万有引力,而弹力、摩擦力等都属于电磁力。
对小学生来说,没有必要去过分强调严格的科学概念与定义。
15.“探究天平和杠杆平衡”应掌握到什么程度?
学生通过对天平的探究,首先掌握在等臂情况下天平平衡的条件,然后再对不等臂的情况进行研究,能定性地总结出此情况下的平衡条件。
对于有能力的学生,也可能总结出定量的公式,但《标准》对此不做要求。
最后可由天平的平衡引申到杠杆,让学生明白杠杆省力的原理。
16.对“简单机械”应掌握到什么程度?
对于“简单机械”的学习应包括两个方面。
(1)让学生认识几种最简单的和最典型的机械,如斜面、杠杆、滑轮、齿轮、轮轴等。
最好能让他们动手操作这些机械,真正体验到这些机械能提高我们的工作效率,能改善我们的工作环境。
对这些机械只要求定性的认识,没有定量公式的要求。
(2)让学生了解这些简单机械在日常生活和工农业生产中的应用,每种机械有什么功能,大致可用于什么场合,会在自己的周围环境中做简单的应用。
也可以让他们了解这些机械的改进、结合和发展,培养他们的创新意识。
17.在“声音”部分的教学中应注意哪些问题?
声音是由物体的振动产生的,但声源的振动有时不太明显,不易观察。
我们可以利用一些比较明显的现象,如鼓面上小纸片的跳动,也可以利用录像或计算机软件来放大这种振动,但最好是让学生亲自体验到。
“声音要通过物质传播”这部分内容可以与材料相结合,让学生对不同材料的传音能力进行比较,了解传音材料和隔音材料的不同应用。
噪音是一个社会问题,所以这也是一个STS的主题,同时也有利于培养学生良好的行为习惯。
18.《标准》对热传递的3种方式有要求吗?
没有要求。
“热现象”部分主要是两方面的要求:
认识热传递现象和热传递规律;知道温度的概念并掌握测量温度的一般方法。
对于传导、对流和辐射这3种热传递的方式不做规定性的要求,但在有条件的地方可以拓展。
在讲授液体或气体中的对流时,千万不要给学生造成一种错误的观念,即所谓“热往上跑”。
热是能量的一种形式,它可以被传递,它总是从温度高的地方传向温度低的地方,并不存在上下左右的问题。
而在对流中“往上跑”的是受热的液体或气体分子,这两者不能混同。
19.如何理解“平面镜或放大镜可以改变光的传播路线”?
光的直线传播是有条件的,它必须在同一种均匀介质中进行。
当光在行进过程中遇到另一种介质时,会改变传播路线,它会被反射或(和)折射。
平面镜起反射作用,放大镜起折射作用,它们又都是学生常见的和常用的光学设备,所以是使学生认识这些现象的很好的特例。
“反射”和“折射”这两个词汇可出现,也可不出现,但对成像规律不要求。
这部分的内容也可以与“生命世界”中生物的感官之一——眼睛相结合来进行教学。
20.如何理解光和颜色的关系?
这部分主要涉及两方面的问题。
(1)让学生认识到光是有不同颜色的,通过光的色散现象,让学生知道日光实际上是不同颜色的光的混合。
(2)让学生知道光是一切颜色的来源,没有光,也就没有颜色。
但光的颜色又不等于物体的颜色。
对于不透明的物体,如一片绿叶,它反射了绿光,而吸收了其他颜色的光;对于透明的物体,如一块红玻璃,它只让红光通过,其他颜色的光则被吸收。
21.为什么《标准》中没有提到静电?
在传统的电学内容的教学中,静电是必不可少的内容,并总是放在电学的开头,这是根据人类对电的认识过程的先后来安排的,但教学过程和学生的认知过程不一定非要按照此顺序。
为此,《标准》
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