科学探究技能

1、科学探究的技能科学探究的技能 长沙市开福区教育科学培训中心长沙市开福区教育科学培训中心 余炜炜余炜炜 一、科学探究一、科学探究 （一）什么是探究（一）什么是探究 探究是指探究是指“探索研究探索研究”，即努力寻找答案、解，即努力寻找答案、解决问题。探究可分为广义和狭义两种。广义的探究决问题。探究可分为广义和狭义两种。广义的探究泛指一切独立解决问题的活动。泛指一切独立解决问题的活动。 （二）科学探究（二）科学探究 狭义探究专指科学探究。科学探究是一种系统狭义探究专指科学探究。科学探究是一种系统的调查研究活动，其目的在于发现并描述物体和事的调查研究活动，其目的在于发现并描述物体和事物之间的关系。从广

2、义上说，探究是一种思维方式物之间的关系。从广义上说，探究是一种思维方式,其其 特点是采用有秩序的和可重复的过程，探究的操特点是采用有秩序的和可重复的过程，探究的操作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括、作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括、表达、运用等。表达、运用等。 （三）科学探究过程的主要步骤（三）科学探究过程的主要步骤提出探究问题提出探究问题形成假设预测形成假设预测设计研究方案设计研究方案收集数据资料收集数据资料整理分析资料整理分析资料得出探究结论得出探究结论二、科学探究技能二、科学探究技能（一）什么是科学探究技能（一）什么是科学探究技能科学探究所使用的方法即科学方法，又常

3、被科学探究所使用的方法即科学方法，又常被称为科学过程技能或探究技能。称为科学过程技能或探究技能。探究技能是指探究学习过程中常用的观察、探究技能是指探究学习过程中常用的观察、推理与预测、分类、比较、测量、记录、确认变推理与预测、分类、比较、测量、记录、确认变量、制表作图、假设、实验论证、描述、分析结量、制表作图、假设、实验论证、描述、分析结论、交流等能力。论、交流等能力。 （二）探究的技能（二）探究的技能技能涉及到动作和心智，所以技能分为动作技能涉及到动作和心智，所以技能分为动作技能与心智活动技能。动作技能就是操作技能技能与心智活动技能。动作技能就是操作技能,像像使用温度计、量杯、酒精灯、放大镜

4、、显微镜等使用温度计、量杯、酒精灯、放大镜、显微镜等仪器的技能。心智活动技能是指分析、预测、推仪器的技能。心智活动技能是指分析、预测、推理等活动技能，实际上也是一种思维。科学探究理等活动技能，实际上也是一种思维。科学探究活动过程中的一些主要技能有活动过程中的一些主要技能有: 1、观察、观察 观察是一种有目的、有计划、比较持久的知观察是一种有目的、有计划、比较持久的知觉活动。观察是利用感觉器官，通过看、听、嗅、觉活动。观察是利用感觉器官，通过看、听、嗅、触摸、品尝和皮肤的感觉来获得对事物的认识。触摸、品尝和皮肤的感觉来获得对事物的认识。观察通过感官和凭借仪器设备两方面。观察通过感官和凭借仪器设备

5、两方面。案例：观察蜗牛案例：观察蜗牛 观察的要点观察的要点 内容明确内容明确 抓住特点抓住特点 细致入微细致入微 准确、透彻准确、透彻 要有顺序要有顺序 要有重点要有重点 观察全面观察全面 2、分类、分类 分类是将观察到的事物加以整理的过程。分类分类是将观察到的事物加以整理的过程。分类有利于作进一步观察，使探究条理化。有利于作进一步观察，使探究条理化。 分类有各种方法，标准不同分类的方法不同。分类有各种方法，标准不同分类的方法不同。 案例：动物的分类案例：动物的分类。 标准标准1 体内有无脊椎体内有无脊椎脊脊 椎椎 动动 物物无脊椎动物无脊椎动物 标准标准2 动物生活环境和运动方式动物生活环境

6、和运动方式 水生动物水生动物 陆生动物陆生动物 空中飞行动物空中飞行动物 分类的要点分类的要点 确定标准确定标准 确定事物的主要特点确定事物的主要特点 （3）测量）测量 测量是运用尺子、天平、温度计、量杯等工具测量是运用尺子、天平、温度计、量杯等工具有获取研究对象的准确资料。有获取研究对象的准确资料。 测量一般使用测量工具，像温度计、量筒、天测量一般使用测量工具，像温度计、量筒、天平、直尺、秒表等。平、直尺、秒表等。 案例：案例： 测量水沸腾时的温度测量水沸腾时的温度 测量的要点测量的要点 工具恰当工具恰当(重量、体积、长度、时间等重量、体积、长度、时间等) 仪器准确仪器准确 方法正确，减小误

7、差方法正确，减小误差 数据取值的精确位数数据取值的精确位数 数据的统计处理数据的统计处理 （4）应用数字）应用数字 应用数字指把观察所得的结果用精确的数学应用数字指把观察所得的结果用精确的数学关系表达出来。关系表达出来。 案例案例测量水沸腾时的温度测量水沸腾时的温度 应用数据要点应用数据要点 收集的数据准确收集的数据准确 数据的统计处理数据的统计处理 恰当的方式处理数据恰当的方式处理数据 数据中找出规律数据中找出规律 （5）预测）预测 预测是基于观察，预测一件将来会发生的事件。预测是基于观察，预测一件将来会发生的事件。 预测是验证假说正确与否的重要环节。预测要剔预测是验证假说正确与否的重要环节

8、。预测要剔除猜测的成分，它是在所获得的证据的基础上进一除猜测的成分，它是在所获得的证据的基础上进一步预测将会有什么情况发生。步预测将会有什么情况发生。 案例：案例：冰块在哪里化得最快？冰块在哪里化得最快？ 预测预测: 电炉上电炉上 阳光下阳光下 羊毛套衫里羊毛套衫里 通风的阳台上通风的阳台上 预测的要点预测的要点 获取观察的所有资料获取观察的所有资料 广泛搜集有关问题广泛搜集有关问题 选取中心问题选取中心问题 形成预测形成预测 （6）推理）推理 推理是对观察到的现象作解释、思考和逻辑分析推理是对观察到的现象作解释、思考和逻辑分析,是另一种猜测。是另一种猜测。 案例案例: 热胀冷缩热胀冷缩 现象

9、现象: 红水沿细管上升红水沿细管上升 推理推理: 水增加了水增加了 是烧瓶里的热空气把水挤起来了是烧瓶里的热空气把水挤起来了 塞子把烧瓶里的空气堵住了，空气变热，把水塞子把烧瓶里的空气堵住了，空气变热，把水推上玻璃管里去了。推上玻璃管里去了。 推理的要点推理的要点 对已有的事实现象分析对已有的事实现象分析 根据已有的知识进行推理根据已有的知识进行推理 善于联想善于联想 符合一定的科学逻辑思维符合一定的科学逻辑思维 （7）形成假设）形成假设 假设是对研究的问题提出暂时性的回答（对假设是对研究的问题提出暂时性的回答（对客观察事物的假定的说明）。借这种回答以考察客观察事物的假定的说明）。借这种回答以

10、考察观察所得的结果，以便能直接地、清楚地判断观观察所得的结果，以便能直接地、清楚地判断观察结果是否支持原有的理论。事实上，假设是一察结果是否支持原有的理论。事实上，假设是一种更高级的猜测，即有理论依据的猜测。种更高级的猜测，即有理论依据的猜测。 假设要根据一定的事实提出，经过实践证明是假设要根据一定的事实提出，经过实践证明是正确的，就称为理论。正确的，就称为理论。 案例：案例： 现象：烧杯中的纸是干燥的。现象：烧杯中的纸是干燥的。 假设：假设： 水的压力小进不了烧杯中水的压力小进不了烧杯中 水曹中水少了水曹中水少了 烧杯中空气占据了空间，水进不去。烧杯中空气占据了空间，水进不去。 （8）解释数

11、据）解释数据 解释数据是分析数据解释数据是分析数据,解释数据所表达的意义解释数据所表达的意义,从从中寻求所探究问题的答案。中寻求所探究问题的答案。 数据本身并没有什么意义，重要的是从数据中所数据本身并没有什么意义，重要的是从数据中所得到的启示。解释数据的目的在于进一步产生推理、得到的启示。解释数据的目的在于进一步产生推理、预测及假设，进而寻求所探究问题的答案。预测及假设，进而寻求所探究问题的答案。 案例案例: 探究动滑轮作用的实验记录探究动滑轮作用的实验记录 分析实验数据，这些数据说明什么？分析实验数据，这些数据说明什么？ 我们的发现：我们的发现： 实验次数实验次数直接提升物体的力直接提升物体

12、的力 （n） 用动滑轮提升重物用动滑轮提升重物的力（的力（n） 第一次第一次 20 10 第二次第二次 40 20 第三次第三次 50 25 解释数据要点解释数据要点 数据处理的方法数据处理的方法 对数据进行分析、比较对数据进行分析、比较 对数据进行归纳对数据进行归纳 总结数据中的规律总结数据中的规律 解释数据表达的意义解释数据表达的意义 得出结论得出结论 （9）交流）交流 交流是指把自己观察的结果、研究的结果以交流是指把自己观察的结果、研究的结果以数字、图片或语言文字等形式告诉别人，以取得数字、图片或语言文字等形式告诉别人，以取得大家的认识和研究，达成共识。大家的认识和研究，达成共识。 通过

13、交流，观察的结果、研究的结果才得以通过交流，观察的结果、研究的结果才得以公开、沟通、检验，并有利于研究者本人发现现公开、沟通、检验，并有利于研究者本人发现现象之间的关系，以便进一步预测和推论。象之间的关系，以便进一步预测和推论。 交流的要点交流的要点 主题主题 方式方式 互动互动 倾听倾听 共点共点 （10）下定义）下定义 用简明的语言对说明的对象或科学事理加以揭示，用简明的语言对说明的对象或科学事理加以揭示，从而更科学、更本质、更概括地揭示事物的特征或事从而更科学、更本质、更概括地揭示事物的特征或事理。理。 案例案例: 两栖动物两栖动物 卵生，幼体在水中生活，成体可适应陆地生活，卵生，幼体在

14、水中生活，成体可适应陆地生活，用肺呼吸，皮肤裸露而湿润，具有辅助呼吸功能用肺呼吸，皮肤裸露而湿润，具有辅助呼吸功能 。 下定义的要点下定义的要点 分析透彻、全面分析透彻、全面 确定内涵确定内涵 准确准确 文字简洁、明了文字简洁、明了 （11）控制变量）控制变量 控制变量控制变量有多种因素影响某一结果，保持有多种因素影响某一结果，保持其他因素不变，只改变其中的要检验的一种因素其他因素不变，只改变其中的要检验的一种因素（自变量）的值（自变量）的值 案例：探究影响电磁铁磁力大小的因素案例：探究影响电磁铁磁力大小的因素 因变量因变量: 自变量自变量 : 控制变量的要点控制变量的要点明确研究的对象和问题

15、明确研究的对象和问题确定因变量和自变量确定因变量和自变量保持其他因素不变，只改变要检验的因素（自保持其他因素不变，只改变要检验的因素（自变量）的值变量）的值观察记录因变量的情况观察记录因变量的情况磁力磁力电流大小、电流大小、线圈匝数、线圈匝数、磁芯材料、磁芯材料、磁芯长度、磁芯长度、线圈材料线圈材料 （12）实验）实验实验是根据研究的目的，尽可能地排除外界实验是根据研究的目的，尽可能地排除外界的影响，突出主要因素并利用一些专门的仪器设的影响，突出主要因素并利用一些专门的仪器设备，而人为地变革、控制或模拟研究对象，使某备，而人为地变革、控制或模拟研究对象，使某一些事物（或过程）发生或再现的认识活动一些事物（或过程）发生或再现的认识活动 。 实验事实上是人为的一种观察，观察是被动实验事实上是人为的一种观察，观察是被动的实验，实验是主动的观察。的实验，实验是主动