小学生科学探究制定研究计划能力的培养研究

1、小学生科学探究制定研究方案水平的培养研究课题方案杭州市保俶塔实验学校金智一、课题研究的背景及意义?科学3 6年级课程标准?提出的科学探究过程是：“提出问题、猜测与假设、 制订研究方案、根据方案进行观察实验、搜集整理信息、思考和结论、表达与交流等步 骤.当前的许多科学课,一般都根据这样的程序进行教学,收到了很好的效果,但是 我们却经常遇到这样的现象：一节课师生感情融洽,气氛热烈,几个环节也过渡自然,时间在不知不觉中过去了, 已经到了下课的时间,但是学生的探究活动并没有完成,即使完成了,最后的表达与交 流环节也是草草收场,老师总觉得时间不够用.原因固然很多,但其中一个重要的原因 就是教师没有正确熟

2、悉制订研究方案在学生科学探究环节中的地位,重视了学生的 动手操作环节,无视了学生动手之前的方案的制定.在现在的科学课堂上,教师非常重视让学生亲自动手活动,经历科学探究过程,这 本无可厚非.但现在有些教师对于让学生通过“动手做的方式来学习科学的理解过于 片面,认为只要是科学学习都要动手,因而在课堂教学中设计了许多动手的活动,以至 于课堂上到处呈现出一派热热闹闹的忙碌景象,但是在看似热热闹闹的科学课之后学生的头脑动依然一片空白,学生的探究水平缺少实质性的培养和提升,以至于把实验课上 成了游戏课.小学科学课涉及了很多的小实验活动,这些活动跟游戏很相似.作为教师,应该把 游戏与实验区分开.“玩是为了愉

3、悦,发现与学习的欲望不强烈；“科学实验是为了 解决问题或找到答案,发现与学习是目的.因此,实验前的目确实立很重要,它有助于引导学生有方案地开展活动,让学生的 实验活动井然有序,而非杂乱无章.教师需要注意的是,在探究学习过程中,动脑和动 手都是非常重要的,不能厚此薄彼.相对于“观察、实验、制作、调查等实践活动而 言,制定方案属于“务虚阶段.但是这种“务虚是必要的.只要“务虚到位,“务实才可能更有成效.在制定方案这个“务虚阶段,练习学生运用已有的经验,想办 法解决面临的问题,通过表达与交流,将想清楚的说清楚,“实验、观察、制作、调查只是动手实践的问题.因此,制定好切实可行的研究方案是探究活动的前提

4、和根底,能 够使探究活动目标性增强,减少迂回,从而到达事半功倍的效果.本课题以“提升小学生制定研究方案的水平为目标,通过改变教师的教学行为, 为学生创设科学探究活动的情景,进而转变学生的学习方式.在科学探究课堂教学中, 强调师生互动,注重师生交流,重视师生问、生生问动态的信息交流,彼此形成一个真 正的“学习共同体.本课题研究形成的提升方案制定水平的策略将能够促进学生在科 学探究学习中形成良好的学习态度,增强自主学习的意识,学生进行科学学习的有效性 将有明显的提升.二、国内同类课题的研究综述探究教学的思想渊源可以追溯到 20世纪初.当时,针对脱离儿童生活经验、纯知 识灌输的美国传统教育,著名实用

5、主义教育家杜威提出以儿童为中央、 从做中学的主张. 杜威认为,科学教育不仅仅是让学生记忆百科全书式的知识,也是一种过程和方法,他 主张教学应当遵循以下步骤：设置疑难情境、确定问题、提出假设、制订解决问题的方 案并实施等.仔细分析这种教学模式便可以发现,它与我们今天所说的科学探究有着密 切联系.这种蕴涵探究思想的教学模式不仅对美国科学教育产生了深远影响,也为探究 教学的提出奠定了根底.科学教育的目标就是让学生在探究过程中,掌握科学知识与技能,理解科学探究的 过程和方法,培养科学探究的态度和情感.目前,世界各国都高度重视科学教育.美国的“2061方案和我国的“ 2049方案,都是针对科学教育、为提

6、升公民的 科学素养而提出的.美国科学促进协会AAAS、国家科学教师协会NS邺TA都提出了 科学教育的目标-少教科学知识,多教调查过程水平；强调以探究方式开展科学教学, 重视激发兴趣,强调培养具有科学素养的公民.国家科学教师协会还特别强调“让儿童通过动手操作材料和动脑思考的活动,来学习科学概念与科学研究过程.探究对于科学教师而言,是一个较高层次的要求,需要 教师突破传统“知识传授的做法,提升学生提出问题、观察现象、设计实验、形成理 论、交流观点的水平,并能在探究中培养科学精神、情感和价值观.很明显,教师教给学生的是“渔,而不是“鱼,即像科学家那样发现某个科学 结论的探索过程,使学生掌握科学研究的

7、思维,即使在遇到未知的问题时,学生依然能 够根据头脑中已有的经验,探索未知事物的规律.所以,强调科学探究就意味着不再把教学的重点放在教师传授知识、讲解科学题目 这样传统做法上,而是提倡学生主体性,以学习者为中央,鼓励学生积极参与学习过程, 对从学生所经历的事物中产生的一些实际问题产生问题,提出假设,进行观察、实验与 验证,进行深度探究,通过总结、交流与评估获得对探究问题的具体熟悉和结论,这也 是科学学习所要采取的主要做法.使学生经历科学知识与科学过程和方法的相互作用, 就是提倡学生亲身 做科学,也就是亲自进行 科学探究.学生通过积极、能动的科学 探究活动,来掌握科学知识,受到科学过程和科学方法

8、的练习,并在二者的相互作用中 理解科学,从而能形成和提升自身的科学素养.科学探究作为科学学习的中央环节, 就要求我们科学教师在科学课程的教学中能指 导和帮助学生制定探究学习方案.所以研究本课题,能使教师进行科学课堂教学时观注 学生制定探究方案的制定,为学生准备所需材料,让学生通过方案的制定结合对材料的 操作、摆弄和思考,引起和形成探究发现的经历,到达科学探究的目的,增强探究的实 效性,让学生真正成为科学现象的发现者、科学原理的研究者和科学微妙的探索者.三、课题研究的理性思考一核心概念界定为便于理解,我们将课题分解为“科学探究、“制定研究方案、两个要素,下 面逐一加以解释.科学探究：人是天生的探

9、究者.婴儿自呱呱坠地起,就动用所有的感官去感受、 去了解周围的环境.当儿童发现令他们迷惑不解或者感到有趣的事物时,好奇心就会被 激发起来,接着他们会提出一些问题,并想方设法寻找问题的答案.所有的努力都是为 了理解周围的世界,这就是探究过程中最根本的东西.探究是人类寻求信息和理解的一 股过程,探究是用不同的方式来解决问题的途径.?美国国家科学教育标准?是这样定义“探究学习的：“能够帮助学生掌握科学概念、获得科学探究水平和技巧、增进对科学探究的理解的各种亲身经历.我国?全日制义务教育科学79年级课程标准实验稿»对科学探究也下了定义：提出科学问 题、进行猜测和假设、制定方案和设计实验、获取

10、事实与证据、检验与评价、表达与交 流.我们所说的科学探究是小学生的科学探究,是指学生在教师的帮助、指导下,从自 身的学习生活和社会生活以及自然界的各种现象中发现问题,以个人或小组合作形式进行,通过亲身体验主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动.制定研究方案：制定研究方案,就是从操作的角度把探究的猜测与假设具体化、程序化.一般做法是先分析该探究要解决哪几个问题, 每个问题有哪几种解决问题的方法, 根据现有的条件和探究的要求,各应该选择哪种方法为好,然后根据这些被选中方法确 定需要什么实验器材,按这些方法的逻辑关系构思出操作步骤.制定探究方案将使探究者明确收集信息的途径和方式、确定收集信息的

11、范围和要 求、了解探究所需的器材和设备以及建立分析数据的方法和思路.探究方案使探究步骤 更加有序、探究过程更加科学,如果没有探究方案和实验方案,科学探究的操作也就失 去了根据.探究方案不当或者实验方案不妥,将直接影响着探究结果的可靠性和科学性.教师在帮助学生制定过程中关注以下几点：1 .探究方案的内容可以以教材中为主,适当拓展.2 .探究方案的重点不在探究的操作方法和操作技能上,要通过探究满足学生求知欲和对身边世界的理解,获得对科学探究本质的理解,培养科学精神和态度,指导的重点 应在科学探究的根本过程和科学思维方法上.3 .探究方案的指导形式以课内为主,集体辅导,对特别有兴趣的同学也可在课外加

12、 以指导.只要教师在教学关注学生的提问和质疑,善于发现与教学内容有关的探究活动, 并加以启发和引导,指导帮助学生制定课内外探究的目标和方法,久而久之,学生探究 的科学素养一定会得到很大提升,一定会使学生终身受益.学生探究方案的制定有一个循序渐进的过程,教师要由扶到放的加以引导：三年级可以完全由教师帮学生制定好探究的方案,学生按方案进行探究实验.四年级以及五年级上学期,教师要做好扶的工作,可以出示制定一半的探究方案供 学生使用,使之能了解方案制定的格式及一般步骤.五年级以后,教师就可以放手学生自己制定探究方案,当然教师要做好指导工作, 如可让小组汇报制定的探究方案,其他同学帮助提提建议,这样不仅

13、帮这组完善了探究 方案,而且也为其它小组提供了学习的时机.二研究的理论依据1 .美国研究理事会1966制定的?国家科学教育标准?一书指出：成功的科学教育 既能让学生学到科学概念；又能帮助他们开展科学的思维水平.思维水平的培养包括： 1探究性思维；2探究性活动水平：提出问题、制订方案、实施探究活动、利用 有关工具和技术去收集数据、证据和解释、分析和交流等.2 .美丹尼斯 M巴特尔斯在介绍?国家科学教育标准?同时指出：科学探究纳入 到目前的科学教育标准中原因：把科学探究看作是实现科学学习的三个重要组成局部的 途径.1科学知识概念、原理、规律等；2完成科学探究所需要的技能；3 引导学生进行科学探究所

14、运用的方法.3 .?走进新课程?一书指出：根据国家课程方案和课程标准的统一要求,在地方的 组织和指导下,学校实施课程改革的核心是：改变传统的教学方法,使学生由过去单一 的接受性学习变为接受性学习与探究性学习相结合,变被动学习为主动学习；让学生学 会合作学习,自主学习.探究性学习是一种现代的学习方式,其特点是“探究和“思考,即学生在教师的指导下,通过的条件去寻找和发现预知或未知的结论.探究性学习注重水平的培 养,它的终极目标是培养水平非凡的卓越人才.在探究性学习中,教师是学习的指导者 和评价者,学生是学习的主人.教师和学生是平等的关系.学生在探究过程中的努力程 度,是形成水平的决定因素.4 .?

15、科学36年级课程标准?中明确指出：“科学学习要以探究为核心.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.因此我们在强调让学生经历科学探究同时,一定要注重科学概念 在学生头脑中构建,全面促进学生探究水平的提升.四、课题研究的内容及预期目标本课题主要从小学科学探究教学的指导思想从科学探究制定研究方案的必要性、内容形式、教师的指导方法、学生的学习方法几个方面去设计具体的研究内容.一研究的内容1 .科学探究制定研究方案的必要性2 .科学探究研究方案的内容及形式1研究方案的内容：探究课题的提出实验器材和资料的准备探究的程序和过程设计包括观察、实验

16、、信息和数据的收集和处理分析整理得出探究结论探究过程进行评估反思2研究方案形式：口头方案、书面方案3 .教师如何引导学生制定研究方案1在课堂教学探究活动中引导制定方案5方法：先扶后放、先粗后细、先亮亮点后指缺乏.策略：指导学生根据问题、猜测、或假设制定研究方案.(2)在课外科学探究中引导制定方案创设问题情境,探索课外新奇.根据问题讨论,制订研究方案.交流研究方案,修正研究方案.执行研究方案,做好实验记录.汇报实验结果,反思实验过程.4 .如何使学生有效制定研究方案的方法(1)学生互相讨论制定方案(2)学生互相提问补充设计方案(3)教师提问补充设计方案(4)挫折反省再合理设计实验(二)预期目标制

17、定研究方案是学生在解决科学问题时必须经历的一个过程,是提升学生科学探究水平的一个重要方面.使学生在动手前弄清研究什么问题、如何选择变量、怎样限制条 件、如何进行操作等,它旨在让学生动手之前先动脑,使探究活动方法更明确、思路更 清楚、过程更科学,通过这个过程将有效培养学生的科学探究水平和水平,最终有利于 学生科学素质的提升.1 .实现有效探究.在学生的科学探究活动中,学生情绪亢奋,但要活而不乱；学 生探究时空大了,但要围绕预期目的；通过多变、自主的方式激发学生的学习兴趣,张 扬学生的个性,充分利用学生的个人优势.在这样宽松的环境中,每个学生都有时机参 与这样的活动,小组内成员可以根据每个人的优势

18、分工合作,共同制定完成探究方案, 从而也能有效地提升学生的自信心,鼓励学生积极参与究活动,最终实现有效探究,达 到预期目的.2 .培养科学素养.学生通过亲历科学探究的学习活动,获得亲身体验,产生积极 情感,提升发现问题和解决问题的水平,并在学习中学会合作与分享,养成科学态度、 科学精神和对社会的责任心.3 .有效提升小学生有效制定探究方案的水平.通过课题研究,教有效指导学生制定探究方案,不但要问题明确、讨论深入、要点重中,还要事先充分考虑好材料、学生 和教师在探究方案制定前的准备情况.使制定探究方案更贴近实际,真正起到从由现象 引发问题到实验操作之间承前启后的重要作用,最终到达学生的有效探究.

19、(三)研究的方法1 .以案例研究法和行动研究法为主：案例研究法是对典型的课堂教学案例进行分析 研究,归纳整理出相应的教师有效的教学行为方式.行动研究法即在教与学的过程中,边实践,边探索,边检验,边总结,边完善,把 研究与实践紧密地结合起来.2 .以文献分析法和调查法为辅： 文献分析法作为学习理论、收集信息的主要方法, 其中信息资料主要来源于教育理论书籍、报刊杂志以及网络下载的相关资料等.通过对 这些资料信息的分析与研究,可到达准确地界定课题研究的价值性、可行性及关键概念 的内涵与外延,并制定研究目标与实施方案,在课题研究过程中修正研究的方向等目的.调查法主要调查本课题研究之初课堂教学的现状、师

20、生理解情况以及对研究过程 中、研究之后的状况进行详细跟踪调查,为研究的顺利进行提供事实性依据.五、课题研究的步骤及分工(一)本课题实施方案用时一年,具体分四个阶段进行第一阶段：准备阶段(2021.3 2021.4)本阶段主要采取文献法和调查法,对课题提出的背景、课题研究的问题、课题研究 的必要性和可能性以及课题研究的主要内容和策略等进行深入、全面的论证.撰写课题 实施的方案,确定课题研究的主要内容和研究策略,明确课题研究的人员及分工.第二阶段：实施阶段(2021.4 2021.1)课题研究教师的课堂教学具体实践与探索.在课题组内广泛开展课题方案中所确立 的研究内容进行实践,探索在小学科学探究活

21、动教学的过程中怎样进行学生研究方案能 力的培养,及时总结出既符合小学生探究活动学习规律又能提升学生科学学习水平的教 学实施策略,以提升教师课堂教学的效率,培养学生的科学素养.我们准备在2021年12月对课题进行期中监测,总结前阶段研究情况,收集活动资 料及局部成果,填写中期评估表,参加中期评估.第三阶段：总结阶段(2021.2 2021.3)课题组成员分析课题实施过程,整理课题研究的资料,撰写课题研究报告,总结课 题研究成果.(二)人员分工：7姓名课题内分工徐春建课题参谋吴利坚课题参谋陈萍萍对本课题的研究策略进行指导金智课题组组长：负责课题设计,实验调控,撰写结题报告.盛国荣课题组副组长：负责

22、三、四年级实践操作黄富春负责四、五年级实践操作孙静负责五、六年级实践操作高虹负责四、六年级实践操作六、课题研究的条件分析含已取得的与本课题有关的研究成果一环境条件本课题负责人金智老师有较丰富的教学经验和一定的科研水平,多篇论文在国家 级、省市区论文评选中获奖.指导学生参加市区科技节及省市区电子比赛,成绩优异, 屡次获得区、市、省级的“优秀指导老师奖.课题组其他成员,多年来一直从事科学 教学工作,有丰富的实践经验并取得了一定的成绩,能提供课题实践的丰富资源.1 .环境：增强科学教学设计在全区已成为一种共识.提升学生科学素养是科学教 育的宗旨.因此促进学生科学素养全面开展的科学教学设计研究,成为当

23、前科学教育的 一个重点.2 .根底：对本课题的研究已进行了理论学习,技术素质、物质条件准备,并初步 设计方案积极进行实践.本课题具有时代性、科学性和可行性.3 .条件：杭州市保俶塔实验学校是一所九年一贯制实验学校.学校非常重视科学 学科建设.本课题邀请了专家,校科研骨干作为课题的筹划指导,使课题的研究有一定 的理论支撑,也保证了课题的标准进行.我们课题组的常务参谋有我市小学科学教研员徐春建老师及区小学科学教研员吴 利坚老师.他们的教学、科研水平非常强,对我们有效开展课题研究奠定了一定的理论 和实践根底.我们课题的指导陈萍萍老师,是学校科研处副主任,同时承当学校“校本研修的 具体治理负责人.有一

24、定的学校“校本研修治理经验,有非常丰富的科研经验,曾做 过全国级和省级立项课题.在教师教学、德育、科研等方面有很强的治理经验课题组副组长盛国荣老师年年都进行课题研究,参与省、市、区各级立项课题超过 10项,目前是学校科研协作小组工作成员. 撰写的论文获得全国一等奖,有多篇学生的 论文被全国性的科学杂志刊登,同时获得了 “优秀指导员的荣誉称号.黄富春老师是学校的科学教研组长,有着丰富的指导学生水平,曾屡次获得市、区 “优秀科技指导老师奖.区、市、省级立项屡次,所撰写论文曾获市一等奖.对科学 课堂的实施有其一套做法和心得.孙静老师工作有经验,多位学生在历年的全国“小探索者科学小论文比赛中获奖, 并

25、获“优秀指导老师奖.科学探索的过程一直是孙老师非常关注的,她强调制定好切 实可行的研究方案是探究活动的前提和根底.高虹老师带着学生参加过屡次的野外考查,参与的论文曾获省优秀科研成果二等 奖.对于科学课堂实效性方面具有自己独特的看法,她觉得制定好研究方案是上好科学 课的重要环节.二初步研究成果本人参与和主持过多个区级及以上课题.曾参与过学校省极立项课题有效课堂教 学,以下为研究过的一篇有关“培养学生制定研究方案的课例：课例：教科版四年级上册?100毫升水能溶解多少克食盐?一、背景：一、教学资源分析：本课是四年级?科学?上册溶解单元的一个内容,意在指导学生根据问题初步学习 制订简单的书面研究方案,

26、并按方案开展研究活动,通过对"100毫升水能溶解多少克食 盐这一问题的自主研究活动,初步感知和经历科学探究典型的探究性实验的方法和步 骤,同时获得"在一定的温度下,一定量的水只能溶解一定量的食盐 的熟悉.这个探究 性实验中涉及了研究问题确实立、变量的选择和限制、实验操作的方法,甚至具体到了 学生的如何分工和合作等,这对学生的探究水平提出了新的挑战,因此让制定方案和实施 方案贯穿于探究过程的始终,动手和动脑有机结合,对于提升学生的探究水平和科学素 养、丰富探究活动的内涵有着重要的价值.二、教学目标1、让学生通过实验获得"在一定的温度下,一定量的水只能溶解一定量的食盐

27、的熟悉2、让学生学会根据问题制定简单的研究方案,通过自主探究活动,初步感知和经历探究实验的方法和步骤.3、培养学生观察研究溶解现象的兴趣.二、教学实录1、创设问题情境,从实验观察中提出研究问题.师：大家看一下老师这里有哪些实验材料？生：盐、杯子、水、勺子,还有筷子.师：我们可以用他们来干什么？生：齐声做实验！师：你们想看老师做个实验吗？生：想！谁愿意和老师合作？生：纷纷举手我来！我来！师：出示一杯水,请学生放一平勺盐,教师搅拌大家看到盐怎么样了？生：溶解了.师：如果再放一勺,它还会溶解吗？生：大声会！学生又放一勺,教师搅拌一下,食盐又溶解了.师：如果老师请这位同学不停地加盐,盐会不停地溶解吗？

28、生：会.生：不会！师：这里的一杯水有200毫升,请你推测一下这杯水能溶解多少食盐呢？10生：猜测各不一样师：那么谁的猜测是对的呢？你们准备怎么办？生：做实验就知道了.师：今天由于时间关系,我们的实验不用那么多水,用 50毫升.教师让学生看看50 毫升水大约有多少所以我们今天研究的问题就是：一杯 50毫升的水里能溶解多少食 盐？投影出示【评析】教师在引导学生进行实验观察后主动设问：如果你认为不会,那么这杯水里能 溶解多少食盐呢？学生进行猜测,答复各不相同,那怎么办呢？问题催生了学生的探究 欲望,激起了学生强烈地探究冲动,为探究活动的开展指引了方向.课堂上由于时间的 关系,实验研究时教师提议用50

29、毫升的水,这样教师巧妙地用200毫升的水过渡到50 毫升的一杯水,把一个不能研究的生活化的问题转化成了一个可以研究的科学问题.2、根据问题讨论研究方案的制定师：现在我们问题有了,可以开始研究了吗？生：能.生：不能,我们还没有材料呢！师：我们的材料还没有,也就是我们的准备工作还没有做好.那么我们要做哪些准备工 作呢？你们小组内先讨论一下吧！生：小组讨论、汇报师：大家刚刚说得很好,我们可以把实验前做的一些准备写在研究方案上.出示研究方案模板研究方案：一、研究的问题11二、准备的材料三、人员的分工四、研究的方法和步骤：【评析】制定方案就是“事先想",想好了再做".有了问题,我们就

30、得思考一下具体做 哪些工作呢？如进一步明确问题、准备材料、确定方法步骤等.为使探究活动更具目的 性、方案性,我们把"事先想的内容记录下来,想好了才能更好地做.研究方案的制定过程也是一个探究的过程,是提升学生探究水平的一个重要方面.制订 方案的教学重点是充分利用学生已有的经验,在交流研讨中逐步学会制订方案.学生在 日常的生活和学习中已经积累了一定的知识和经验, 这些已有的知识和经验是制订方案 的根底.每组学生群策群力写方案,学生劲头十足,一丝不苟,俨然一副“小科学家的样子,虽然这个过程用时较多,但对于学生今后的研究活动意义重大.教师应该在这个方面舍得 花时间.3、交流研究方案,修正研究

31、方案.师：哪几个同学愿意代表自己小组向全班同学介绍你们的研究方案？请你们到台前来.生：学生代外表向全班逐一介绍自己小组的实验方案师：老师也有一些想法想和大家交流,你们说一勺盐怎么算？生：满满的一勺.生：不行！这样每一勺还是不一样多.生：那你说怎么办？师：谁有方法？生：用尺刮一下就可以了.到台前示范.12 师：第一勺加进后,什么时候加第二勺？加到什么时候不要加了呢?生：等溶解了再加第二勺,一直加到不能溶解为止.师：那你是搅拌的时候观察,还是搅拌后等一下再观察？生：搅拌后等一下再观察比拟科学.师：那么一共溶解了几勺你们怎么算？如果放到第七勺不能溶解了算几勺？生：大声6勺.师：根据刚刚的讨论情况,大家觉得方案中哪些地方想得还不够周到,可以修改一下.【评析】在交流准备的材料有哪些时,为了表达科学材料的生活化,可以选择一次性杯子、筷子、勺子、尺等.小组如何分工呢？引导学生在这个实验中可以分为：一名材料 员、二名实验员、一名记录汇报员,分工合作,明确责任,提升小组学习的效率.方法 和步骤如何？在这个实验中,一勺盐是多少又是一个变量.教师强调取一勺盐为一平勺, 用尺子把高于勺子边缘的盐轻轻刮去,实验前教师让学生做示范.同时让学生明白,必 须在溶解