1、2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编1指向概念的科学探究教学对科学教学新方向的剖析与理解广州市教育局教学研究室 马学军一、探究式科学教育的发展趋势对科学概念的重新关注，无疑是近年来科学教学研究中最引人瞩目的新动态。理科课程内容要突显核心概念的传递 。关注学生科学概念的形成过程及特点有助于促进学生科学素养的提升。 科学概念具有条理化知识和逻辑化思维的功能。对于概念的学习，我们应该关注什么？学生应该学习哪些概念？学生是如何形成科学概念的？科学发展至今，早已形成庞大的科学体系，拥有多个科学领域和分支，产生和建立了大量的科学概念 。我们当然不可能期望小学生学习如此多的科学概念 。选择一
2、小部分最精炼、最重要的科学概念，构成最适合孩子在小学阶段有限时间里学习的“科学知识的内容标准” 。二、关注探究教学中的概念学习导向（一）为什么需要核心概念？ 我们的科学教育，采用基于探究的教学。探究教学会大大增加理解的深度。在有限的教学时间限制下，内容的广度必须要减少。因此，在推进基于探究的科学教育的同时，必然需要选定一些核心概念。这些核心概念及其学习过程，可以帮助学生理解与生活有关的一些科学事件和现象。（二）什么是概念？概念是反映对象的本质属性的一种思维形式，是事物本质特征的抽象和概括，反映客观事物的一般特征。可以使用术语来表达科学概念。但用描述概念内涵的方式来表述科学概念，可以更好地针对小
3、学生的年龄特点和认知能力。例：鸟的概念（三）什么是核心概念？2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编2处于学科中心位置。对自然或科学现象、规律、理论等的理解和解释。对学习科学知识有支撑的作用。有助于人们理解世界。（四）应选择哪些核心概念？小学科学学习领域及其相关的核心概念8 个领域：科学探究 、物质科学 、生命科学 、地球与空间科学 、科学与技术的联系、从个人与社会角度看科学 、科学史 、科学的性质 。（五）如何“传递”科学概念？小学科学教学所涉及的探究活动应与学生的生活相关，特别是能激发学生的兴趣。对教师而言，关键是要保证教学能让学生从特定的课题出发，建立小概念，再逐渐发展成较大
4、的概念。1、孩子们不是空着脑袋走进课堂的 在进行系统的科学学习之前，孩子们已经有了对一些科学概念朴素而直观的理解。他们从长辈的言传身教中、从过往的生活经历中，以及其他方面的经验或常识中，对自然的事物和现象已经有了初步的想法，形成了基础的概念。前概念 。案例 1：让小灯泡发光。案例 2：果实的结构。通过学生自身的经验积累和对周围事物的感性经验的直接概括而获得的前概念，通常是不完整的、与通行的科学概念不尽一致的，甚至是一些相悖的观念。科学教学就是要思考如何通过组织系统的科学学习素材和学习过程，使学生的前概念得以转变，形成科学概念。通过深入的探究活动，让孩子们直面错误概念，引发认知冲突，寻找证据，创
5、建新模型，与自己的初始想法进行比较，在新的情境中运用新模型进行解释，以改变原有的朴素理解甚至是错误的观念。2、建立在原有想法基础上的概念建构（1）概念同化 同化是一种科学学习的心理机制，即学习者新旧知识之间相互作用产生联系，使原有认知结构中的知识被吸收并固定新知识。科学概念建构的基点就是孩子们原有的真实想法。科学学习过程实际上就是不断修正和完善科学概念并做出解释的过程。（2）概念匹配 2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编3新经验与先前经验的匹配，可建构科学概念。学生往往会运用比对思维，将学习过程中所接受到的知识信息与头脑中的原有想法进行类比、整理和置换等匹配，形成其对科学知识的
6、理解。这种比对或匹配过程，可能会以科学概念的理解来置换其前概念，也可能会受较顽固的原有观念的影响，或教师对概念的引导方式的不当而偏离正确的认知，形成模棱两可的甚或是错误的“迷思概念” 。 这种继发性的“迷思概念” ，比原发性的前概念对学生的科学思维的干扰更甚，有的甚至是影响终生。（3）概念转化 如果探究者已有的概念系统无法解释某个感知事件，需要提供一个更为充分的概念系统。或者他自己调整原有的概念系统使用其更充分，或者建立一个新的概念系统，结果会产生转化，形成新的概念。3、建构科学概念的形式爬梯子式逐级递进的概念建构方式。拼图式利用对相关概念的理解来获得的概念建构。 螺旋训练式不断建立不同水平的
7、“准科学”概念，直至形成正确的科学概念。4、科学知识的类别与教学目标安德森知识分类体系事实性知识概念性知识程序性知识元认知知识2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编4月相变化广州市海珠区昌岗东路小学 朱智毅【教材分析】本课是教科版六年级下册第三单元宇宙的第 2 课。主要是让学生认识到月相是变化的，变化是有规律性的。教科书安排了四部分的教学内容，第一部分：画月相。让学生根据生活中的记忆，画出月相的变化。第二部分：给月相排序。通过小组以及全班的交流比较，初步了解月相变化的规律。第三部分：模拟月相变化。通过模拟月相变化的实验，让学生初步认识月相变化跟月球不发光有关，跟太阳照射有关，跟月
8、球在围绕地球公转有关。第四部分：观察白天的月相。安排了一个课后观察月相的活动，希望学生在实际观察中验证并形成较稳固的认识。【学情分析】在与学生交流的过程中，我们会发现学生知道许多有关地球、太阳、月亮、星球的知识，但尚未对此形成一个系统的理解。月相的变化是学生从生活中就可以感知的，他们在过去的生活中对月亮有一定的观察，但由于以往的观察往往是无意识的、无目的的，所以不会深入关注其变化规律。因此，帮助学生将头脑中零散的影象进行修正、整理，从而发现月相变化的规律。本课的课外探究活动任务艰巨，虽然六年级学生对于科学观察已经有一定的方法技巧，但是一个长达一个月的观察任务，将是对他们观察探究能力的一次大的考
9、验。【教学设计思路】1.对教材的重组教科书安排了四部分的教学内容，在有限的 40 分钟课堂教学时间内，如果按部就班来学习，势必是蜻蜓点水，难以达成目标。因此，在设计教学时对教材做了以下处理：把第一、二部分内容合并成前测活动，引出本课要探究的问题“月相变化的规律是怎样的？” 。第三部分的模拟实验，把验证活动改为探究活动。另外，把用一半涂黑的球体代表月亮被照亮的部分改成直接用手电筒的光模拟太阳光照射月球，提高模拟条件的相似度。第四部分只作为延伸活动。这样的处理是力图突出教学的核心活动，把探究活动建立在学生的原有认知的基础上。2.教学线索设计本课内容属于模型建构范畴，对于宇宙知识概念的模型建构需要借
10、助相对准确的模拟实验以更具形象与直观的表象来帮助学生理解相关的知识概念，并激发学生对实地观察天体运动规律的好奇和兴趣。2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编5在本课的教学中，要通过模拟实验来模拟月相变化规律，对学生来说天体运动比较抽象，而且空间想象能力不足，因此模拟月相变化既是本课的教学重点也是教学难点。从教学思路来讲，先暴露学生的迷思概念，引起认知冲突，然后通过模拟实验探究，建立科学概念。为此，设计了以下几个环节：第一，月相是会变化的。要了解月相变化，首先要知道什么是月相，知道月相是月球在圆缺变化过程中出现的各种形状。这是该课内容的奠基，并且通过观察大量的事实经验知道月相是会变
11、化的；第二，月相是怎样变化的。让学生在模拟活动中，初步感知到月相是由月球、地球和太阳三者相对位置变化引起的。学生通过模拟月相变化活动，观察了解到月相是怎样变化的，这样一个过程，确实对后面认识月相变化是有规律的形成强而有力的支持作用。第三，月相变化是有规律的。通过对前面两个环节的学习，让学生充分了解到月相是如何变化的，通过对观察表象与月相实际变化初步原理的整合，了解月相变化的规律便是顺理成章的事情了。【教学目标】1.能指认月相在不同时期有不同的形状；能描述月相变化的规律；能说明月相变化是月球围绕地球公转过程中形成的。2. 初步学会利用模型来解释自然现象，能根据已知的现象进行简单的逻辑推理并做出假
12、设，同时能在小组学习中收集整理别人的观点，并且根据一定的事实对自己的假设进行调整。3.意识到合作的重要性。【教学重难点】教学重点：月相在不同时期有不同的形状；月相的变化是有规律的。教学难点：模拟月相变化规律实验的各个部分所代表的天体部分。上半月的月相变化规律，以及下半月月相出现的时间推算。【教学准备】课件、观察记录、模拟月球、电筒、活动图卡等【教学过程】一、导入1、出示 PPT：圆月。同学们，这是我们某天晚上所看到的月亮，你知道是哪天吗？大家还见过哪些不同形状的月亮？可以画出来吗？ 2、通常我们把在地球上所看到的各种月球形状成为月相。从大家所画的月相来看，我们所看到的月相不总是一个模样,而是有
13、变化的。二、新课1、根据你的生活经验或平时观察，你觉得月相是怎样变化的呢？（板书课题）这个月相变化有规律吗？（板书）请同学们讨论一下并把小组的想法2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编6画出来，展示到黑板上。（学生讨论并画图张贴学生汇报本组看法，交流意见。 ）2、同学们对月相怎样变化的过程，都有自己的猜测或看法。究竟与事实符不符合？我们得想办法证明，今天我们就通过模拟实验来一探究竟3、介绍月相模拟活动。4、学生分组操作。5、汇报结果，共同订正（哪些方位月相记录不到位，发现如何变化，有什么规律）6、小结：月相如何变化，月相变化是有规律的。 （板书）三、应用1、同学们，我们中国古代人
14、民很聪明，根据月球绕地球公转一周，所呈现出来有规律的月相变化，来确定农历的一个月。课前，我们都知道满月的时候是农历十五（板书） ，也就是 E 的位置，你能根据这个推断出其他 7 个方位的农历时间吗？请大家试试，并和组员说说理由。请学生推断，展示，共同订正2、同学们可以通过平时观察一一对照我们今天总结出来的月相变化规律，相信你会有更多奇妙发现。【教学反思】这是一节典型的思维引导型的科学探究课。通过引导学生经历一个相 对完整的思维探究过程（提出问题猜想与假设进行模拟实验整理信息，建立模型表达与交流），了解科学学 习的一般方法。在教学过程中，积极创设有利于学生探究的问题和活动情境，引 导学生的思维活
15、动；通过合理设计问题、有技巧地提出问题，并结合富有启发 性的教学语言，引导学生积极思考，质疑问难。科学思维有两个基本的要素：尊重事实、遵循逻辑。在教学中，对问题的猜想、对事实的验证和建立在事 实和逻辑基础上的思考是思维培养的三个关键性实践要点。作为科学教师，重要的是应该能引出有思维价值的问题，并 选择足量而合适的科学活动（如这节课的模拟实验）让学生亲历思维形成的过程（如对概念的理解、对规律的认识等）。在活动中，特别是在高年级的活动中，要利用 结构性材料，有目的地引导学生理解科学模型、科学概念、科学规律，加强抽象与概括能力的理性思维训练，注意挖掘科学问题中的隐含条件，训练学生分析 问题的全面性和
16、推理的严密性，促 进学生科学逻辑思维的形成。种子发芽实验（一）2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编7广州市天河区体育东路小学 司徒敏一、教材分析种子发芽实验（一）是五年级上册生物与环境单元的第一课，它与第二课种子发芽实验（二）第三课观察绿豆芽的生长构建了一个教与学的整体内容，即植物与环境。种子发芽实验（一）以生活中常见的绿豆种子发芽生长作为研究对象，引领学生猜测绿豆发芽需要哪些条件及设计变量控制实验，明确变量控制实验要领。本课的教学内容分为三部分。第一部分：讨论种子发芽的条件。主要解决两个问题：“种子发芽需要哪些条件？”“改变其中的一个条件，可能会有什么结果？”第二部分：设计种
17、子发芽实验。在本活动环节中，学生要解决的是制定实验计划的步骤、内容与方法，以及如何体现对比实验设计中的公平性。第三部分：种子的发芽实验。要求学生观察种子发芽前的状况，并把它们画下来。在明确实验的方法步骤后，再开始动手做实验。在实验过程中要坚持进行观察并做好记录。2、学情分析1关于知识基础。学生在三年级学习种植凤仙花时，对植物生长的条件有一定的了解，但对于种子发芽的条件进行过研究的学生并不多。哪些是种子发芽必须的条件，哪些是可要可不要的条件，大多数学生不太清楚。2关于变量控制实验设计。四年级的学生在四上“溶解的快慢”一课中学习过如何设计变量控制实验，对变量控制实验有一定的了解。3关于观察记录。学
18、生有对凤仙花种植的长期观察记录的习惯与知识的积累，可以帮助学生提供观察记录的知识经验。三、教学处理由于本课是用四年级的学生来上课，所以根据学生的实际情况我把本课的教学分成五个环节：（一）讨论种子发芽条件（二）设计种子发芽实验（三）修正实验方案（四）应用迁移。 （五）后续观察活动。第一个环节创设情境，提出本课要研究的问题，让学生思考绿豆发芽必须要哪些条件。第二个环节是本课的重点和难点，基于学生对变量控制实验有了一定的了解，所以先让学生尝试设计实验再进行交流。而“光”、“水”、“温度”这几个研究条件中“水”这个条件的实验设计比较简单，在交流研讨时先用“水”的实验设计作为切入口分析，让学生先介绍自己
19、的实验设计，再通过生生交流和质疑，让学生清晰变量控制实验设计的要点。掌握了研究“水”的方法，“光”“温度”等条件的变量控制实验方法也可以举一反三，触类旁通了。教材中出现了“实验组”和“对照组”的介绍，教材把有研究条件的组2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编8即“给水”的组称为实验组，没有研究条件的组即“干燥”的组称为对照组，但在初中生物中是把自然状态下即“给水”的组称为对照组，考虑到“实验组”和“对照组”没有一个统一的说法，所以在这节课就没有出现“实验组”和“对照组”的说法。第三个环节是第二个环节的递进，要求学生分析三个具体真实情境下的种子发芽实验，在真实情境中学生会考虑到怎样
20、控制好变量，怎样保证两组实验只改变一个条件等问题。这三个实验中有两个是学生变量控制实验设计错误的典型案例，有一个是正确的案例，通过对正反案例的分析进一步巩固变量控制实验设计的方法。第四个环节让学生设计“温度”“光”的变量控制实验，用相同的方法解决类似的问题，在学以致用的过程中同时评价学生学习效果。第五个环节是提供绿豆和记录表给学生，让学生课后进行种子发芽实验并作好观察记录。根据学生在课堂上的实际表现，也可以把第四和第五个环节放在第二课时。四、教学目标过程与方法：1.能够对种子发芽所需要的条件作出猜想。2.尝试设计简单的变量控制实验来研究种子发芽所需要的条件。3.在交流中能够修改、完善种子发芽实
21、验。情感态度与价值观：1.意识到控制变量在种子发芽实验中的重要性。2.愿意在课后继续探究种子发芽所需要的条件。五、教学重难点教学重点：尝试设计简单的变量控制实验来研究种子发芽所需要的条件。教学难点：在设计种子发芽实验时意识到要控制变量。六、教学时间1 课时七、教学准备课件、记录表。八、教学过程教学环节教师活动 学生活动 设计意图（一）讨论种子发芽条件1、创设情境：春天正是万物复苏的季节，很多种子都在春天开始发芽。前段时间我让三年级的同学都种绿豆来观察植物的生长过程，但是有个同学的绿豆种了好多天都没有发芽，要使绿豆发芽需要什么条件？1、思考绿豆发芽需要什么条件？从情境引入，把学生的注意力集中到绿
22、豆发芽上。两次思考绿豆发芽需要的条件，旨在让学生对这个问题2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编92、提问：仅仅让绿豆发芽，哪些条件是必须的呢？2、再次思考绿豆发芽必须条件。进行深入思考。（二）设计种子发芽实验1、过渡：怎样才知道哪些条件是会影响绿豆发芽？2、介绍闯关游戏：今天我们来进行一个闯关游戏，看看哪个小组能闯过三关。要闯的第一关就是设计一个实验探究种子发芽需不需要水。实验计划可以用画图或文字的方式来制定实验计划。3、展示学生的实验设计。4、引导学生讨论实验计划：（1）为什么要做两组实验？（2）两组实验水的条件不同，光的条件不同不行吗？（3）对绿豆有没有什么要求？怎样确保绿
23、豆是没问题的？5、引导学生梳理实验计划。1、画图或文字制定实验计划。2、组间交流实验计划。3、展示实验计划。4、对实验计划进行讨论。5、梳理实验计划。以学生的一个实验计划为切入口分析，使学生思维更趋集中在一个点上。把这个实验计划分析透了，学生制定其他条件的实验计划就能举一反三。（三）修正实验方案1、介绍第二关：第二关是对图中的种子发芽实验进行分析，看看有没有问题？如果有，就在图中标出来并简单写出怎样修改。2、小结：刚才我们对实验设计进行了分析，现在请总结一下在设计种子发芽实验时有什么需要注意的问题。1、对种子发芽实验进行分析。2、尝试归纳种子发芽实验的设计要点。在真实情境中把学生常见的几种错误
24、做法展现出来，在对实验设计进行修改过程中也是进一步巩固变量控制实验设计的方法。（四）应用迁 移1、介绍第三关：在这个房间里画图设计实验探究“温度” “光”会不会影响种子发芽。2、展示学生的实验设计。3、引导学生讨论实验计划。1、画图设计实验。2、展示实验设计。3、对实验设计进行评价。在新的情境中让学生设计其他因素的实验，让学生学以致用，同时检查学生对变量控制实验掌握的情况。（五）后续观察活动结语：大家很棒，成功闯过了三关，等会就可以拿到你们的奖品了。在信封里除了有你们的奖品外，还有一个终极大挑战，能完成这个大挑战的，可以拿到另外一份神秘大奖。课后根据实验计划进行种子发芽实验并记录种子发芽情况。
25、鼓励学生在课后根据实验计划进行种子发芽条件的探究。2013 年武汉广州双城小学科学教学交流活动资料汇编10九、板书设计种子发芽实验改变条件： 水（有水 无水）不变条件： 光、常温、空气、数颗种子学生实验记录表：“种子发芽是否需要水”实验计划第（ ）组提出的问题 绿豆种子发芽需要水吗？我们的猜测实验计划（画图或文字）十、教学反思种子发芽实验（一）这课的重难点是设计简单的变量控制实验研究种子发芽所需要的条件。四年级的学生在四上“溶解的快慢”这课中学习过如何设计变量控制实验，虽然学生对变量控制 实验有一定的了解，但很多学生仍然对“为什么要设计两组实验”“为什么不能同时改变两个条件”等问题一知半解。 这节课我尝试采用以下的策略来帮助学生理清变量控制实验的设计思路，让学生掌握 变量控制实验技能：1. 实验设计内容从易到难学生一开始会提出很多影响发芽的因素，如水、空气、土壤、温度、光、湿度。这些因素有些是比较难控制变量的，如空气、湿度、土壤。如果让学生围绕这些
