如何培养学生的科学探究过程技能

如何培养学生的科学探究过程技能基本：观察、分类、测量、交流与表达、推断与预测综合：变量识别与控制、制作图表、假设、实验设计、模型思维技能：归纳、相关、推断、应用核心要素操作要点用什么内容承载，顺序（体验、初学、巩固、应用）

“学习进阶”是关于学生对某一核心知识、核心概念、探究技能在一段时间内进步、发展的历程所做的假定性描述。它包括学习目标、发展变量、成就水平、学习表现和成就评价五个基本要素。学习进阶是学能的发展型评价。其意义在于促使课程、教学与评价相互关联，形成有机的整体，在课改探索中处于非常重要的地位。新课标设计思想中重要的一条就是体现学习进阶。理解探究不是模式化的线性过程，而是循环往复、相互交叉的过程。能将科学探究的过程和方法应用于力所能及的探究活动。建立学生某种能力发展的结构图就成为评价的基础观察是对客观事物有目的、有计划、有步骤、比较持久的主动知觉。它是以视觉为主，融其它感觉为一体的综合感知，是知觉的一种高级形式，也是科学研究的重点方法之一。

学生的观察能力发展分为三个层次：运用感官辨别事物的特征（用单一或多种感官直接观察或间接利用仪器观察。能够依据时间顺序或空间位置的不同观察事物的变化。能够依据对某种概念的认知，有矛盾、有计划地观察（选择观察的方法、时间、角度、纪录方法等）。例如：学生观察能力发展及评价结构图

观察自然观察实验观察形态与组成观察性状观察过程观察验证实验探究实验自然观察能力的评价发展阶段

评价要点1目的明确、掌握观察顺序2目的明确、运用正确的观察顺序、

观察细节、描述有条理3自己设计观察记录表4观察中融入比较、分类、归纳实验观察能力评价发展阶段

评价要点1根据实验目的观察

假设每个步骤与对应的现象，评估是否

达到目的，思考原因3知道要通过实验设计达到观察目的4在教师提示下能够自己设计实验达到观察目的比较和分类学生的比较和分类能力发展包括下面的几个层次：用比较的方法（定性或定量）分辨物体的差异（如大小、强弱等）；通过比较找出物体的共同点和不同点；能够依据某个属性把物体分类；能够根据标准对物体或事物做分级的分类；能够根具分类做出检索表，能够根据检索表查找物体的特征；能够根据科学概念，提出分类的标准；能够用图表或其他形式表示分类的结果。基本的分类方法：科学研究中的分类有很多方法，适合儿童年龄特征的分类方法：“顺序排列法”，“多级二分法”和“集合法”有最基本的三种方法:例如用“多级二分法”把下列事物分类：猴，卵石，电话，猫，狗，橘子，橡皮泥，玫瑰花。这实际上也是皮亚杰理论中从具体的形象思维到抽象逻辑思维的过渡。分类能力结构图

发展阶段1

能力表现——教师给出分类标准实例——按照花瓣数量分类，发展阶段2能力表现——学生自己找出分类标准实例——如何给班里同学分类、如何给植物分类等发展阶段3能力表现——学生能够比较和评价不同的分类标准实例——如何给班里同学分类的不同方法，及优劣等发展阶段4能力表现——建立概念，运用概念分类实例——胎生、孪生；完全变态、不完全变态等发展阶段5能力表现——掌握二分法实例——运用用二分法给杂乱的食物分类发展阶段6能力表现——把分类作为研究方法实例——研究哺乳动物的食性与牙齿构造的关系等种子萌发条件体验影响蒸发快慢的因素初学不同物质在水中溶解巩固

影响摩擦力大小的因素放手50%杠杆平衡因素放手75%电磁铁磁力大小放手100%当实验结果受到多个因素影响时，使一个因素变化，看它对实验结果的影响，其他因素要一致。变化的因素与实验目的一致变量的识别与控制变量的识别与控制学习进阶水平测试与评价（以变量的识别与控制为例），测试方法;1.分为五次测试，每次测试结果作为下一实验的基础，教师对每次测试结果进行统计，并保留数据，作为分析每个学习阶段的学习成就的依据。2.最后一次，整理五个阶段学生学习进阶水平，做出整体评价题目1

张勇设计的水分对种子萌发的影响实验:选择相同的玉米种子种在四个相同的花盆里，种子埋得一样深，土压得一样实两盆放在向阳处，另外两盆放在背阴处1号盆每天浇3次水，2号盆每天浇1次水，3号盆每3天浇一次水，4号盆不浇水（每次浇水的量相同）你认为张勇的设计合理吗？

（）

如果有疑问请提出来，

如果认为张勇的设计需要修改，请帮助他

题目2

在比较砂和粘土渗水性的实验中哪些因素对砂和粘土渗水性会有影响？承上题，请填写实验设计单

比较砂和粘土渗水性的实验

实验目的发现砂和粘土哪种渗水性强实验中不变的条件是实验中变化的条件是实验中重点观察的事实是我观察到的现象我得出的结论是题目3

探究容器表面积对液体蒸发快慢的影响实验影响容器中液体蒸发快慢的因素有

这些因素都会影响容器中的液体蒸发快慢，我们应该使哪个因素变化，其他保持不变呢？

为什么？

实验器材应该有哪些呢？

题目4

探究影响摩擦力大小的因素实验第一步：识别影响莫财力大小的因素：

第二步，确定实验中变化与不变的因素

第三步：设计实验步骤，

。

题目5

探究影响电磁铁磁力大小的因素实验1.这个实验应该怎么做，第一步：

第二步;第三步

2.这个实验设计思路与以前做过的“水分对种子萌发的影响实验”、“比较砂和粘土渗水性的实验”、“探究容器表面积对液体蒸发快慢的影响实验“、”探究影响摩擦力大小的因素实验“有什么共同点？3.你从这类实验中学到了什么？

学习进阶水平测试与评价

题目1学习目标——知道有些实验结果受到多种因素影响，要控制这些因素发展变量——变量的识别与控制萌芽成就水平——体验学习表现——教师做，学生能够提出疑问成就评价——发现并提出相关问题题目2学习目标——在实验题目给出变化的因素的情况下（题目暗示，只有土的种类变化），识别变化与不变的因素发展变量——给定实验目的下的变量成就水平——初学学习表现——理解设计控制变量实验的要点成就评价——按照教师提示的步骤完成控制变量的实验题目3学习目标——在实验题目给出变化的因素的情况下（题目暗示表面积变化），设计控制变量实验发展变量——变量控制成就水平——巩固学习表现——学会变量识别与控制技能，并能够考虑相应的实验仪器和步骤成就评价——能够设计变量控制实验题目4学习目标——在提示思考顺序的情况下，学生自己识别变量，确定实验目标，确定变化与不变的因素。发展变量——控制变量实验设计成就水平——应用学习表现——学生能够识别变量，选择实验目的根据实验目的设计实验成就评价——掌握控制变量实验设方法题目5学习目标——给出实验题目，学生自己完成全部不设计过程揭示这类实验的本质与联系发展变量——建立关于控制变量实验的核心概念成就水平——应用学习表现——正确设计与完成实验，揭示这类实验的本质与联系成就评价——运用控制变量实验的核心概念之间设计实验测量：关于测量内容的上下位关系被测物体包含多少个测量单位对象、单位、工具、原理、使用方法、读数、注意事项长度时间角度测力液体体积温度质量1．测量中的效度与信度测量要有效度和信度。效度是测量手段测出所要测量的程度，即测量结果对测量对象解释的充足程度。信度就是测量的一致性程度。2.精确度与误差测量不可能十分精确，只能力求精确，尽可能减少主、客观上的各种误差，千方百计提高精确度。由于视觉的观察不可能估得太准，测得的数值和真实值之间必然存在差异，这个差异叫误差。3．精确测量中的“不确定数值”的确定在中小学科学实验中，测量结果是由三部分组成，即准确值、估计值和单位。三个部分缺一都是错误的，这样的数据是毫无意义的。测量的数据一般保留一位“不确定数值”。“不确定数值”就是测量结果的估计值，又称为“可疑数字”。信息处理表格、流程图、循环图、柱状图、折线图通过对柱状图和折线图复习，使学生初步适应坐标系；明白单位长度的含义；初步建立图中的点与横、纵坐标“一一对应”的概念。确定坐标系明确意义和作图根据图形进行分析（或从图形中获取信息，形成结论利用图形进行估算、推测、预言等。实验设计能力——根据情况计划的能力局部——整体口头-文字给出、扶持、半放手、放手要素分解：1．分析与确定问题、表述问题2．对结果初步猜想3．对解决问题方法思考（观察、比较、从数据的结论、关系有意致变、变量控制）4．实验目的5．对器材的认识6．步骤（流程）7．记录（设计）8．步骤和记录的关系9．怎么用解决问题的方法得出结论（归纳、比较、描述、数据、相关）10．问题讨论与解释（优化、下位思考、推理、归纳）问题、猜想教师提出、学生确定（口头）给出情景、提示、学生确定、教师提升（口头）给出情景、提示、学生确定、教师提升（文字）学生在提示下分析情景，确定问题（文字）目标教师提出，学生重复教师提出，学生明白学生领悟的基础上口头说出实验目的和解决问题的方法器材知道名称、用途、怎么使用

领会为什么选用这样的器材（1、2次）步骤教师给出、强调注意事项（要点）教师给出、思考注意事项（要点、预见可能出现的问题）初步建立流程概念、分工、文字载体

假设研究假设是根据现有的证据和以往的经验，对所要研究的问题的结果做出的估计。

假设可以指引我们更加集中地收集证据。假设包括三个发展阶段；根据事实和自己原有的经验做出合乎逻辑的猜想（关键是有事实依据），将要发生的事情；设计适宜的方案证实自己的假设；当发现自己的假设不正确时，是能够反思自己原有的经验和检查方案及实验过程是否有问题。推理推理指对观察到的现象做出的一种推论，而预测则是根据现有证据和既往经验对将来的事情做出推论。这样得出的推论并不一定是正确的。它只是对现象的多种解释中的一种。推论需要经过进一步的调查和实验来证明是否是正确的。学生推理能力发展可以分为两个阶段：低级阶段：察觉事出有因，且能感觉到它有因果关系；能由所得的资料作出分类。整理出规则；能依椐资料，提出自己的看法來解释资料。高级阶段：能将观测所得资料做一概括性的整理，提出看法或想法來解释资料。能将提出的想法客观地经历资料的考验，来決定取舍。归纳归纳是由一系列具体事实概括出一般原理的推理方法。科学的认识活动总是从认识个别事物开始，然后认识事物的普遍规律。归纳正是从个别到一般，从特殊事例到一般原理的科学思维方法。模型通过研究模型来揭示原型（被研究对象）的形态、特征、本质及发展规律的方法称为模型方法。它既包括利用各种实物模型来模仿、再现原型的某些特征、状态和本质的模拟方法也包括对各种思想模型的具体运用。任务描述：量筒、圆盖、扁盖和100毫升大口杯4种容器，各自放入25毫升水，2小时后测量各个容器中剩于的水量。2人一组完成探究实验、实验报告、陈述探究问题：表面积大小对水蒸发快慢的影响案例：美国小学科学探究能力测评观测点测量：用方格纸测量表面积估算能力变量的识别变量控制表达能力操作技能：用量筒测量水量记录

有刻度的量筒100毫升的烧杯大杯盖子中等大杯盖开始的水量最后的水量水的蒸发量排序运用事实，解释、因果关系归纳，运用术语