科学实验

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经过科学家抽象出来的、排除与所关心的 科学问题无关的影响因素的观察便是实验。实 验可以说是人造的观察、也可以说是一种有结 构的观察。
——张红霞:《科学究竟是什么》教育科学出版社 p62,p66
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做 ——
由此追思“
”的本质
如果抓不住做实验过程中“做”的本 质,课堂上的“动手”就会大打折扣!
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实验不是简单的动手做
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实验之前的动脑设计规划的思维价值要 远远高于实验之中动手操作的思维价值
创新pk技术
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实验之前动脑的价值所在——
明确自己要做什么——目的, 解决的是一个什么问题 梳理影响实验的因素——控制 条件,排列出各种可能性
体验规划过程中的思维价值
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煮鸡蛋需要多长时间?
研究方法——煮 观察目标——蛋黄 简单思维:先煮后看 思考:看到凝固说明 什么?能否确定? 如何周密思维?
这真是本节课的研究成果吗? 接下来,老师创设情境:指纹破案。
课堂里真能“指纹破案”吗?……
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什么行为才是
“实验”?
并不是课堂上所有的活动都是科学实验! 怎样的活动才具有科学实验特有的性质?
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人类对真相的探索
(Human Inquiry of Reality)
人类总是努力的扮演着科学家的角色,企 图了解形成某种现象或行为的主要原因。
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回答一个鸡生蛋蛋生鸡的问题——先动手还是先思考
实验前合理规划
是做实验的灵魂
爱因斯坦说:“提出一个问题往往比解决一个更重要。因为, 解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已,而提出新 的问题,却需要有创造性的想像力,它标志着科学的真正的进 步。”
在科学实验过程里,设计出一个新颖的实验要比做一次实验 更重要,因为设计实验体现出一种思维的创造性,体现出思维 的周密性,更体现出科学的一种独创性,一种独特的探究的魅 力。
1
师:怎么才能证明我们的想法呢? 生:做实验! 师:究竟是谁对谁错呢? 生:做实验!
师:接下来你们想干什么呢? 生:做实验!
——科学课堂上最常听到的一句话
2
然而,究竟什么是“做实验”? 孩子们所谓的“做实验”指的是什么?
3
先来读一则故事:
谁雕刻的老鼠最逼真?
在一个遥远的国家,有两个杰出的木匠, 他们的手艺都很好,难分高下。 国王决定举办一场比赛:限时三天,谁 刻的老鼠最逼真,谁就是全国第一。
实验是有特定目的的动手“做”,做的 过程是一个设计环境的过程,做的目的是要 看到你想要看到的内容,是为了证明内心深 处的结论。实验,很像人们创作、导演的电 影戏剧,但真正的表演者并不是人,而是各 种各样的物质,各种不以人的意志转移而只 遵循自己规律进行活动的物质。
28
做 实验究竟应该怎么“ ”
“实验”是人们为了验证假 说(或学说、某一想法)或企图 发现新现象而做的一个有目的性 的探测,也就是把事件发生的必 要条件设计出来,而使事件必然 地发生。
17
细细筛一筛课堂
——看几个镜头!
18
镜头一:《导体和绝缘体》
孩子们分组实验,把各种物品连入电路 检测器,根据小灯泡的亮灭判断此物品是否 能通过电流。A组填写了检测记录表。
材料
铁片
预测 亮 不亮 √
第一次检测 亮 不亮

第二次检测 亮 不亮 √
结论 亮 不亮 √
……
可是对于第一次检测铁片为什么不亮,交 流时没有一人对此提出疑议。
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实验的起源看实验的本质
人类认识世界是一个怎样的过程? 发现规律——描述 预测世界——验证
做实验
希望看到
现象
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一次实验的三个阶段、三个要点
问题、假设与方法 观察、测量与记录 分析、归纳与解释
规证 结 划据 论
科学实验是一个收集证据,从证据中发现规律的过程
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实验≠探险
实验之前,重在规划 实验不等于探险,实验之前一定有一个完 整的计划,对预期的结果有一个清晰的描 述 而探险则对未来一无所知,不知道会看到 什么,所谓探险发现的新东西,则是和自 己已有的旧东西相比较而言,探险的另一 个近义词是“考察”。
4
三天以后,第一位木匠刻的老鼠栩栩如生, 纤毫毕现;第二位木匠刻的老鼠只有老鼠 的神态,却无老鼠的形象。 国王和大臣一致认为第一个木匠获胜。 但第二个木匠当庭抗议说:“决定一只老 鼠像不像老鼠应该由猫决定。” 决定雕刻的“老鼠”像不像老鼠该由谁来 决定?
5
国王就叫人找了几只猫来。 没有想到,所有的猫一放下来,就不约而 同地扑向那只看起来不像老鼠的“老鼠”。 事实摆在面前,国王只好把“全国第一” 的称号给了第二个木匠。
描述规律性
Describe
解释原因
Explain
预测现象
Predict
控制现象
Control
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科学探究












科学讨论 科学考察 科学探险
科学辩论
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从“观察”谈起——观察对于科学探究的重要

科学研究的目的是为了描述和解释世界, 而描述和解释世界的途径就是观察和实验(实 验可以看成是“借助于仪器的观察),因此观 察是任何科学研究的基础。
如何证明自己的观点?
——做实验!
14
请看孩子们的溶解实验——
取一只空杯子; 把水倒进杯子; 把糖放入水中; 搅拌一下,观察水的变化。 这个实验过程有没有问题?
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如何确定杯中“水”发生

变化 ?
问题出在了哪儿?是最后的“看”出 了问题,还是一开始就出了问题?
16
问题出Hale Waihona Puke Baidu哪儿?
如何确定水变甜了——先前尝了没有? 如何确定水变色了——先前看了没有? 如何确定水变粘了——先前摸了没有? 如何确定水变多了——先前做记号了吗? 如何确定水变重了——先前称了没有?
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但是没过多久,由于战略上的原因,美军放弃 了这个小岛。 土著人怀着复杂的心情看着那些“神人”坐着 飞机,消失在茫茫的蓝天碧海之间。 这个小岛很快被现代文明遗忘了,再没有人去 注意它的存在。 然而,这个小岛及岛上的原始土著居民却永远 也忘不了现代文明给他们带来的深刻印象。
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过了几十年,当一支考察队登上这个小岛时, 出现在他们眼前的情景使他们大为惊讶:这些 岛上的居民竟然凭着记忆力,用草木扎成了一 个飞机模型,并在这个飞机模型前修了一条像 飞机跑道一样的道路。 不仅如此,这些居民每年还在飞机模型旁举行 隆重的宗教祭祀活动,眼巴巴盼着那些驾着飞 机的“神”能再一次光临小岛。
就如同在今天常见的各种检查活动一样,检查团的人根 本不在乎你改得好不好,而是在乎你对他的接待档次怎么样? 档次高,检查结果好,档次低,检查出来的问题就多。对象 不同,关注的重点就不同。那么,在课堂上究竟是科学知识 重要,还是动手操作更重要呢?
9
再来看看孩子们所谓的——
“做实验”
10
覆杯实验
1. 把水倒进一只杯子里; 2. 用一张纸盖住它的口; 3. 迅速把杯子翻转过来; 4. 杯里的水没有流出来。
5. 有没有人怀疑这个实验?(没有) 6. 有没有人做过这个实验?(有!) 7. 有没有人没有做成功这个实验(有,一大片)
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统计一下,
从数据中你可以发现什么?
学生 A B C D E F G H I
成功的次数 1 1 1 3 4 1 1 2 2
失败的次数 9 1 1 12 6 1 2 5 1
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“草包族”
这是一个发生在二战时期真实的故事
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草包族的故事
第二次世界大战期间,美国海军为了太平洋 战场的利益,于1943年占领了南太平洋上的 一个小岛。 这个岛上有一些土著的原始部落,在美国海 军陆战队上岛之前,他们没有机会接触外来 的文明,只困守一岛,每天伴随着蓝天、海 鸥和无尽的波涛,岛上的居民一直生活得比 较艰苦。
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镜头三:《使沉在水底的物体浮起来》
师把同一个马铃薯放入A盆——浮;B盆——沉。 生猜测:A盆——清水;B盆——盐水。 孩子们分组配制盐水,发现:放入其中的马铃薯真 的浮起来了! 孩子们判定:“我猜对了,B盆里真的是盐水。” 可怕的是,老师竟说:“同学们真能干。”
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镜头四:《研究指纹 》
师:下面我们分组实验,观察指纹。 孩子们分组观察…… 师小结:我们的研究结果认为每个人的指 纹都不一样。
第一种思路:孩子们一开始很热闹,一种方法 不行,换另一种方法;点亮之后欢呼雀跃,问 是如何点亮的,抓抓后脑勺,几乎没有学生能 够完整描述刚才研究的过程。
第二种思路:孩子先是很安静,然后骚动,动 手的时候,能够及时记录自己的调整的思路, 有的学生已经能够从自己几次的尝试中发现规 律了。
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蜜蜂 突然,想起一句重要的话——
基于这样的考虑,我开始观察课堂……
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对《简单电路》一课的实践,让我 的思路开始明朗起来——
“如何点亮小灯泡”的两个思路——
先放手,让学生自己用各种的方法点亮小 灯泡,然后再让学生回顾是如何点亮的? 先让学生画出点亮的方法,然后学生根据 自己的图画检验自己的想法,并在此基础 上作调整。
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我在课堂上看到了什么?
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先来回顾一个重要的争论——
先动手PK先思考
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《一炷香燃烧多长时间》的意义
实验虽然简单,但是简单上的实验不能 简单地做 从简单的实验里体悟科学思维的魅力 从日常的现象里发现科学存在于生活
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深入地思考一个问题——先动手还 是先动脑??
我曾经这样想过:
学生动手了,一定是在探究吗?
给学生时间了,学生一定会利用这些时 间吗?
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美国海军陆战队上岛以后,一下子带来了那么发 达的科学技术,土著人看见:轰轰飞行的飞机降 落在新修的简易机场上,运来了大量的物资。 尤使土著人感兴趣的是,飞机运来了各种食物, 使那些穿着稀奇古怪服装的人,每天几乎不用劳 动就能吃上那样好的食品。 他们觉得,所有的奥妙都来自那些飞机,飞机会 自动生产出各种食物,就像神话中的“聚宝盆”, 好东西一个劲地往外搬,就是搬不完。
事实告诉我们: 课堂实际和教案设计是不一样的! 孩子所说的做实验和成人不一样!
6
鉴定一只“老鼠”像不像真老鼠, 这些猫判断的标准是什么?
7
事后,第二个木匠向国王揭开了 奥秘:他只不过是用鱼骨刻了老 鼠罢了! 猫在乎的根本不是像不像,而是 腥味呀!
8
我们在乎今天传授哪些科学知识 学生在乎今天在课堂上做了什么
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无疑,美国海军陆战队队员及 飞机都成了小岛居民心目中的
“神”和“神器”。
每当祭祀时,那些年老的人就会向年轻的一辈 讲述这样一个“神话”:某年有一些神人,骑 着飞龙,来到了这个岛上……
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草包族故事的启发(A Story)
“他们完全学足了科学 研究的外表,但是事实上 缺乏了最重要的部分”
They learned fully the Appearance Of science research, but the fact is that they lose the most important part.
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再举一个例子:人呼吸是为什么?
呼吸和哪些器官有关?
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——实验在人类文明史上的地位
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“实验”的历史
近代以来的科学,又被称为“实验科学”, 每年一度的诺贝尔科学奖,基本上来自实验室。
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科学实验的重要人物——伽利略 实验是经典科学体系确立的标志
伽利略被誉为“近代实验科学的奠 基人”,他的成果无一不是通过实验 得到的,正是由于在此基础上,牛顿 才能得以进行理论概括与总结,构建 起现代科学大厦。
你的课堂是否也有如此现象?
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镜头二:《校园里的小动物》
一个小组的孩子们观察一种白色昆虫。A组孩子 描 述 : …… 。 在 组 长 的 提 议 下 , 大 家 一 致 同 意 “不知名昆虫”的说法。 交流时,前面各组都认为这是蝴蝶。 轮到A组组长发言时竞说:“我们也认为这是蝴 蝶。” 孩子,你为什么不说“自己的话”?
孩子们关注的重点是什么?
动手,却不问为什么?
是不是只要把这个实验做成功就行了? 比结论更重要的科学精神被放置到哪个角落了呢?
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糖放入水中会有什么变化?
水会变甜!(所有的孩子的第一答案!) 水会变色!(部分孩子的回答,但都认可!) 水会变粘!(同意,但表示怀疑!) 水会变多!(同意,少数人同意!) 水会变质!(水变成了糖水,个别人的观点!) 水会变重!(老师的观点,但很少学生同意!)
建筑蜂房
的本领使人间的许多建筑师惭愧。
建筑师 但是,最蹩脚的
从一开始也比最
灵巧的蜜蜂高明,因为人在建造房子之前,头脑中已 经有了一个房子
没有思考的动手就如同蜜蜂造房子一样, 虽然会精巧,但却头脑却糊涂……
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再回首,茫然回顾 再回首,梦醒时分
再回首,追问什么是动手的本质?
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反思科学课堂现象,想起一个笑料
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