科學課題小研究報告

時間：2024-06-12 09:47:40 報告

科學課題小研究報告

科學課題小研究報告1

　　一、問題的提出

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　　“事實學習”課型是自然學科的重要基礎(chǔ)課。其教學的中心內(nèi)容是指導(dǎo)學生認識自然的事實，包括認識事物的名稱、個體的顯著特征、認識事物和現(xiàn)象變化的結(jié)果、過程。其典型課例有《生活中的靜電現(xiàn)象》、《空氣》、《巖石》、《銅、鐵、鋁》等。在“事實學習”課型中，包含許多基本的科學知識，強調(diào)對事物描述的準確、對事物性質(zhì)的理解、對特征或變化結(jié)果的認識。在傳統(tǒng)的教學過程中，教師過分看重學生是否掌握了全部的知識，是否記住了事物的特征或變化的結(jié)果，而忽視調(diào)查、觀察、設(shè)計、實驗、收集數(shù)據(jù)、探討等活動。教師也往往容易滿足于學生規(guī)規(guī)矩矩地學，老老實實地記、聽，以致相當多的學生對自然學科不感興趣，甚至厭惡。要改變這種現(xiàn)狀，就必須改變聽、讀、學、記的教學方法，改變以知識為重點的教學，運用探究的方法實施“事實學習”課型的學習。

　　二、探究為中心實施“事實學習”課型教學的理論依據(jù)

　　（一）探究教學能有效吸引學生的學習興趣

　　教育心理學的研究表明，學生的學習動機是多種多樣的，但主要受學習的目的性、學習的成就感、學習中的交往和認識興趣四個因素的影響。其中，興趣是推動學生學習的一種最主要的內(nèi)部動力。依據(jù)起因不同，興趣可以分為直接興趣和間接興趣。因此，堅持興趣在教學中的作用，就要求自然教學中加強動手“做”科學和體驗探究過程，強調(diào)運用探究為中心的方法進行科學教育。

　　（二）探究教學有充分的理論研究基礎(chǔ)

　　“事實學習”課型教學中，認識的物體和現(xiàn)象都緊密聯(lián)系著學生周圍的生活。例如青蛙、水、空氣、銅、鐵、鋁、螞蟻、根、葉、四季的的特征等事物和現(xiàn)象，學生經(jīng)常接觸到而且十分感興趣。因此，要將這些興趣穩(wěn)固下來，成為學生深入研究科學的內(nèi)驅(qū)力，就必須通過以探究為中心，實施“事實學習”課型的教學。

　　三、以探究為中心實施“事實學習”課型教學的教學目標

　　以探究為中心實施“事實學習”課型教學的教學目標框架是以自然事實和現(xiàn)象的知識為載體，以探究過程的操作和體驗為途徑，培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)。

　　1、讓學生充分體驗對自然事實探究的過程和樂趣，形成對科學探究的強烈興趣和好學求知的欲望，形成認真細致、實事求是的科學態(tài)度，培養(yǎng)勇于探究、不斷創(chuàng)新的精神，形成科學的世界觀。

　　2、培養(yǎng)學生具有對簡單的自然事物和現(xiàn)象進行分析、綜合的能力，初步具有科學探究的能力，了解探究的基本程序和方法；

　　3、認識自然事實的形態(tài)、構(gòu)造、性質(zhì)、變化。

　　四、教學策略

　　（一）精心選擇教學材料的策略

　　材料是探究的基礎(chǔ)，要設(shè)計以探究為中心的教學過程，首先必須精心選擇、準備有結(jié)構(gòu)的材料。所謂材料的結(jié)構(gòu)性是指材料與所要進行的探究活動有密切的聯(lián)系，學生通過對材料的擺弄能揭示自然事實的性質(zhì)和特征，體現(xiàn)探究過程的科學性和合理性。例如《電磁鐵（一）》的教學，一位教師選用三套不同的制作電磁鐵線圈的材料：

　　① 用較細的漆包線（沿海版自然教材配套實驗材料）；

　�、谑褂弥睆�0.6毫米的裸銅線；

　�、� 使用帶絕緣塑料的電話線。教師把三套材料分別用于三個班的教學，其結(jié)果是：使用①②套材料，學生制作電磁鐵的時間占用約20分鐘，探究其性質(zhì)的時間卻只有短短的幾分鐘，而且制作的電磁鐵效果也不理想。使用第三套材料制作線圈，僅花不到5分鐘的時間，留給學生用于探究其性質(zhì)的時間充裕，探究的氣氛熱烈，而且實驗效果明顯，有助于學生發(fā)現(xiàn)電磁鐵的性質(zhì)。有此可見，第三套材料體現(xiàn)了材料的結(jié)構(gòu)性和合理性，適合學生的探究。

　　（二）指導(dǎo)探究的策略

　　以探究為中心實施“事實學習”課型教學中，要求給學生一個靈活、自由的空間讓其充分探究，但也不能放任自流、任其發(fā)展。有經(jīng)驗的老師總是密切觀察學生的探究活動，從中發(fā)現(xiàn)學生探究過程遇到的困難，適時給予精心啟發(fā)、有效指導(dǎo)。

　　1、精心誘導(dǎo)，激發(fā)探索的動機

　　教育心理學認為：需要指向某一具體對象，產(chǎn)生達到目的的欲望時就形成了探索的動機。因此，利用矛盾懸念或趣味活動讓學生置身于一種探索問題的活動中，可以有效激起學生探索的興趣，形成探索的動機。例如在教學《葉子》一課，學生對幾乎每天都能見到的樹葉非常熟悉，看起來似乎沒有什么能吸引學生。然而，知識的興趣并不是一下就能看到的`，其源泉是藏在深處的。教師可以布置孩子們課前收集校園的各種樹葉，上課時通過“給樹葉找媽媽”的游戲，就可以把孩子們的興趣吸引到葉子的不同形狀上來，并引導(dǎo)學生說出各自的理由。通過老師的精心誘導(dǎo)，孩子們了解、探索、思考的欲望隨之就被激發(fā)起來了。

　　2、指導(dǎo)掌握科學的探究方法

　　社會資訊和信息技術(shù)發(fā)展,使人們越來越感到掌握學習的方法比掌握知識更重要，良好的方法使人們更能發(fā)揮自身的潛力。而在科學研究中，評價人的科學素質(zhì)高低的標準應(yīng)該是能否提出新的問題和提出解決問題的新方法。因此，擔負科學啟蒙教育任務(wù)的自然課，必須滲透科學的思維方法和淺顯的科學研究方法的教育。其中包括：

　�、� 分析與綜合的方法。研究某一自然事物時，一般可以先整體了解，然后將整體分成多個組成部分進行探究，最后再綜合認識，即按整體à部分à整體的過程分析綜合學習。例如《魚》的教學，可以先讓學生收集有關(guān)魚類的資料、圖片，在課前讓學生閱讀有關(guān)資料。課堂上讓學生觀察魚身體的組成，提出疑問，設(shè)計實驗，對魚各部分器官的作用進行探究認識，總結(jié)出魚類的共同特征。最后可以將自己探究的結(jié)論和收集的材料匯編、裝訂成為資料保存。

　　② 比較與分類的方法。例如《各種各樣的根》一課中認識直根與須根，可以通過比較，找出它們的相同點和不同點再分類。

　�、� 觀察與實驗的方法。例如用按順序的方法、對比的方法觀察，用對比或模擬的方法實驗等。另外，還應(yīng)滲透數(shù)學分析、抽象與概括等探究的方法的運用。

　　3、恰當?shù)脑u價

　　每一個探究活動，都是學生積極學習的具體體現(xiàn)。對探究活動的評價應(yīng)遵循兩個原則

　�、俦Ｗo積極性原則。對學生參與的態(tài)度、情感和成果予以充分的肯定，倡導(dǎo)堅持不懈、實事求是的探索精神。

　�、� 重過程評價的原則。不簡單以成果、結(jié)論肯定或否定每一個探索者。過程的體驗、過程的實施方法和操作是評價的重要取向。

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　　教育教學中的問題與困惑

　　小學科學課程內(nèi)容由“生命世界”、“物質(zhì)世界”、“地球與宇宙”三大領(lǐng)域組成。在這三大領(lǐng)域中，“地球與宇宙”部分內(nèi)容的教學相對較難，特別是教科版《科學》六年級下冊的《宇宙》單元，是小學生初次接觸天體星空的內(nèi)容，由于宇宙天體與小學生的生活所處空間較遠，加之小學生的抽象思維和空間想象能力受限等原因，學習理解時往往比較困難，故本單元教學難點多，學習效果差。對教師而言，由于教師對宇宙天體教學缺乏專業(yè)知識儲備與支撐，教師對本單元教學內(nèi)容的本身也同樣面臨著較大的挑戰(zhàn)。然受現(xiàn)行教學評價影響，本單元需要學生掌握的知識點較多，故在教學中普遍存在以教師灌輸代替學生自主探究和為“考”而“教”、為“考”而“學”的現(xiàn)象，這不僅不能讓學生充分理解掌握宇宙天體知識，感受到浩瀚宇宙無窮的魅力，而且易讓學生產(chǎn)生厭倦怕學情緒，繼而影響到學生對探究宇宙的興趣，與科學教學的根本目標相背離。如何改變這一教師怕教、學生怕學的“雙怕”困局，是擺在我們一線教師面前的一個現(xiàn)實的課題。

　　產(chǎn)生該問題的原因分析

　　分析這一“雙怕”局面，主要有以下幾方面的原因：

　　從教學內(nèi)容看：雖然我們生活在宇宙之中，但其與我們的生活時空差距大（相對而言，宇宙中的時空是宏觀的、抽象的，而我們生活的時空是微觀的、具體的），對其中的現(xiàn)象缺乏具體的生活經(jīng)驗與感受，從而影響了對知識的理解與掌握。雖然本單元教學僅是宇宙知識的起始內(nèi)容，但需掌握的知識仍然不少，如月相變化、日食和月食的形成、太陽系組成、星座等，這些知識遠離學生的生活與經(jīng)歷，故對知識的理解是一種“嵌入式”的，而非在原有知識與生活經(jīng)歷的基礎(chǔ)上的一種演繹、歸納與提升，教學很難達到讓學生知其然且知其所以然。

　　從學生思維能力看：小學生的抽象思維和空間想象能力較差，對形象直觀的事物比較容易接受，抽象的事物往往束手無策，認識事物的本質(zhì)、規(guī)律有相當大的難度。因此，學生對浩瀚宇宙中天體之間的相對運動造成的月相、日食、月食等現(xiàn)象，難以在腦海中予以想象，造成理解困難，許多學生只能靠死記硬背。

　　從教師自身看：小學科學是一門綜合性、專業(yè)性很強的學科，而小學科學教師大都以培養(yǎng)能勝任小學各科教學的“通才”為目標的師范畢業(yè)生，教師本身缺乏專業(yè)知識支撐，面對宇宙天體知識，老師很難駕馭課堂。

　　采取的措施與行動

　　基于對上述問題的研究與分析，結(jié)合自身的教學實踐與學生認知規(guī)律和思維特點，我們提出“建模教學法”，以期幫助學生理解掌握知識。

　　建立模型，簡言之為“建�！�。這一理論在數(shù)學界研究運用較為廣泛，指通過運用數(shù)學的語言和方法，通過抽象、簡化建立能近似刻畫并“解決”實際問題的一種強有力的數(shù)學手段。本課題中的建模僅指通過運用多手段、多途徑，幫助學生建立宇宙空間模型，從而理解宇宙運行變化的規(guī)律。所謂模型是以某種形式對一個系統(tǒng)的本質(zhì)屬性的描述，以揭示系統(tǒng)的功能、行為及其變化規(guī)律。當然，模型不僅僅是一種將實際物體小型化或大型化的實體，科學課的模型既可以是一個裝置、一個計劃、一份草圖，甚至也可以是一種想象。本課題所指的宇宙空間模型不僅指將宇宙空間小型化的模型，而是幫助學生建立一種合理的想象，讓宇宙中各種天體不斷運動變化及產(chǎn)生的現(xiàn)象在學生的頭腦中展現(xiàn)并組合，形成大腦中的'宇宙空間模型。本課題嘗試利用資料、形象、實驗、圖形、活動等途徑幫助學生建立宇宙模型，讓學生學會運用模型來理解知識、掌握知識、運用知識，具體做法如下：

　　一、資料建模

　　良好的教育是建立在學生已有的認知水平基礎(chǔ)上的再提升。課堂學習是學生認識宇宙世界的一個組成部分，而非學生認識與學習的全部。在教學時，我們可以能通過運用書籍、影視、網(wǎng)絡(luò)等資料資源，讓學生在收集資料、積累資料的過程中不斷完善、充實已有知識。毫無疑問學生平時通過許多途徑也了解了一些有關(guān)宇宙的知識，但都是零星的、獨立的、不完整的，有的甚至是錯誤的。這時學生大腦中的宇宙是朦朧的、模糊的，課前可以布置查找資料，幫助學生把那些不完整、錯誤的知識及時的替補，使學生在大腦中初步形成宇宙空間模型，為后續(xù)的建模做準備。本單元資料的收集貫穿于學生整個單元的學習過程中，課前為學生開出相關(guān)的書目，如《十萬個為什么》、《少年科普世界》、《小學生自然百科》、《科學探索者》叢書中的《天文學》、《中國少年科學（6—9歲）》叢書中的《太空鄰居》等，還鼓勵學生瀏覽中國月球科普網(wǎng)、星空天文網(wǎng)、夢幻星緣天文網(wǎng)等天文網(wǎng)站，讓學生把得到的第一手文本資料按教材的內(nèi)容分類，通過整理分析學生們對宇宙單元的大部分內(nèi)容都有了一個初步的認識，形成初步的宇宙空間模型。

　　二、形象建模

　　小學生思維以形象思維為主，抽象思維和空間想象能力相對較差。《宇宙》單元學習的內(nèi)容離學生很近又很遠，“近”是因為我們生活在宇宙的天體——地球上，時刻都能看到晝夜的日月星辰等變化，都能感受到四季冷暖交替等變化；“遠”是因為宇宙浩瀚無邊，而我們?nèi)庋劭梢暤姆秶质侨绱说莫M窄，遙遠的宇宙太空還有多少陌生領(lǐng)域需要我們?nèi)ヌ剿鳌τ谌祟愐阎挠钪骖I(lǐng)域也是讓許多人為之“著迷”。教學過程中，如果教師只按課本言傳口授，用具體的、龐大的數(shù)據(jù)描述、介紹天體，學生聽了往往驚嘆不已，只知道很大，但到底大到怎樣的程度、天體之間的大小關(guān)系怎么樣，仍然一知半解。實踐表明，通過強化式的記憶，雖然能記住相關(guān)知識，但在學生頭腦中知識間往往“支離破瘁”，無法在大腦中形成完整的形象，也就體會不到宇宙的浩瀚，更加不能激起學生學習天文的興趣。教學中，我們利用比喻，把學生實際能觀察的事物、現(xiàn)象與遙遠的宇宙空間事物、現(xiàn)象聯(lián)系起來，溝通起來，化抽象為具體，幫助學生形成宇宙空間模型，真正體會宇宙的浩瀚無邊。如把宇宙比喻為一片汪洋大海，我們?nèi)祟愃J識的那一部分時空——總星系，就是大海中的一處島嶼，銀河系只是小島上的一個小石塊，太陽系是粘附在這塊小石塊上的一顆沙粒，地球就更渺��；把恒星比喻為一臺功率強大的探照燈，那么行星就只是站在探照燈邊緣的一只小小螢火蟲；如果站在遠太空遙望銀河系,側(cè)看它像體育運動中拋擲出的鐵餅,瞰視則像急流中的大旋渦。還利用圖片、錄象，把天體大小對比的圖片、天體運動的錄象展示給學生，如《太陽系》一課中可以給學生展示太陽系天體大小真實比較圖，讓他們直觀形象的感知，從而在頭腦中建立太陽系模型。

　　三、實驗建模

　　實驗在科學教學過程中具有重要的地位。模型的建立也可以通過模擬實驗的手段來進行。模擬實驗可以比較直觀的再現(xiàn)宇宙天體的運動變化，幫助學生在大腦中形成比較完整的天體運動的模型。本單元教學中，關(guān)于太陽——地球——月球“三球”運行所引起的月相的變化，是本單元教學的一大重點，也是學生理解的難點，更是知識測試的重點。在教學時，如果僅通過一般的講解與演示，學生的認識仍然普遍停留在“識記”的層面上，而且很容易忘記相關(guān)知識，表現(xiàn)在考試中，往往錯誤率較高。雖然我們的教學不是僅為了考試，但這一失分現(xiàn)象表現(xiàn)出來的是學生對知識不理解而造成的。教學時，我們通過模擬實驗來幫助學生建立模型：用籃球代表月球（一半用白色粉筆涂白代表太陽照亮的一半），黑板代表太陽，學生圍坐在中間代表地球上的觀察者。月球圍繞著地球逆時針運動，讓學生記錄月相的形狀。這個模擬實驗打破了時空的界限，把遙遠的宇宙空間發(fā)生的，需要一個月甚至幾個月連續(xù)觀察才能觀察到的完整現(xiàn)象展示了出來，使學生在大腦中形成了完整的月球運轉(zhuǎn)的空間模型，從而讓學生知道了月相變化的規(guī)律。

　　四、圖形建模

　　教學示意圖是化抽象為形象的常用方法，由于其具有明顯的簡潔性、方便性、靈活性特點，普遍為教師教學所接受。畫示意圖也是幫助學生建立宇宙空間模型的一個很好的方法。如在日食和月食的模擬實驗的同時，讓學生用示意圖（見下圖）把日、地、月三者的位置表示出來，不僅可以幫助學生做好模擬實驗，更重要的是還可以幫助學生在頭腦中建立月相變化及日食、月食成因的模型。《太陽系》一課中，在學生交流太陽系八大行星資料的基礎(chǔ)上畫出八大行星排列順序示意圖幫助學生初步建立太陽系的模型，然后再讓學生根據(jù)書本提供的數(shù)據(jù)表來畫太陽系的模型圖，從而讓學生在繪畫的過程中發(fā)現(xiàn)八大行星大小、距離太陽的遠近差異是非常大的，從而使學生在頭腦中真正建立太陽系的模型，為后期的學習打下基礎(chǔ)。

　　五、活動建模

　　活動教學模式具有開放性、趣味性等特點，符合小學生的求知欲強、好參與、善于想象的特點，是小學階段教學的重要形式。宇宙浩瀚無邊、奧秘無窮，要使學生真正認識宇宙，光靠課堂的時間是遠遠不夠的。課外我們讓學生經(jīng)歷一次次有趣而且有價值的實踐活動，幫助學生形成有一定解釋力的宇宙結(jié)構(gòu)模型。本單元典型的實踐活動是制作月球卡、觀察白天月相、制作太陽系模型和北斗七星模型、觀察星座等，如制作月球卡，讓學生課外用電腦幻燈片、word文檔或文字等形式制作月球卡，并對優(yōu)秀作品進行展覽，孩子們積極性很高，都很認真的完成了，其實制作的過程也是他們建模的過程。

　　成效

　　通過一輪次的課堂教學實踐與研究，學生對本單元知識的理解掌握明顯得到加強，特別是通過舉辦小報展覽、宇宙影像資料展播等形式，學生對宇宙知識的學習興趣得到了普遍的提高，對空間問題的分析和解決能力也有所增強，有的班級還掀起了探索宇宙奧秘的熱潮，自發(fā)組織宇宙探秘小分隊，利用晚間或周末時間到鄉(xiāng)下觀察月相及星空，形成的觀察報告參加市國際天文年評比活動、區(qū)小學生科學觀察日記比賽，有7人次獲獎。

　　通過研究提高了教師的教學水平和研究能力。主要體現(xiàn)在：教師通過閱讀查閱大量的相關(guān)資料，積累豐厚的教育信息；教師通過課堂實踐，教學效率提高；教師學會了課題研究的方法，獲得一些成績，如：總結(jié)撰寫的《利用多種途徑幫助學生建立模型——關(guān)于<宇宙>單元教學過程中的幾點建議》獲區(qū)科學教學論文評比一等獎、市二等獎， 2篇論文在省級刊物發(fā)表等。

　　反思及后續(xù)研究

　　在實踐和探索的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些值得注意和深思的問題：

　　1、研究工作缺乏持續(xù)性�！队钪妗穯卧慕虒W內(nèi)容只有短短的一個月時間，也就是說課題的具體實施只有一個月時間，在實施過程中，有許多新產(chǎn)生的問題來不及解決，新的想法又只能在下一輪的教學中再作提升。

　　2、研究成果推廣普及面不廣。由于本次研究研究十分注意課題的實踐性與針對性，選擇的課題也十分單一，參與研究個體也僅是六年級的教師（實際只有1人），教師參與面不廣，受益面也不廣，成果的運用也難以得到推廣。

　　3、觀察（觀測）缺乏統(tǒng)盤考慮與安排。觀察（觀測）仍是建模的有效途徑發(fā)，也是探究科學的重要方法。由于教學時間相對集中，在安排的天體星空觀察（觀測）中，往往受天氣等因素影響，很難實現(xiàn)觀察（觀測）目標。

　　因此，在下步的研究中，一方面，要吸收更多的教師參與其中，以增強研究的持續(xù)性，增強研究成果運用；另一方面，要對學生的觀察有個統(tǒng)盤的考慮，特別是在適合學生觀察（觀測）星相天體景觀的節(jié)點上，要及時發(fā)布消息，引導(dǎo)或組織學生觀察，增強學生對宇宙天體的興趣，寓抽象的知識于平時的觀察觀測之中。

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