小学科学实验教学(2015)

验证性实验
• 验证性实验是验证某一理论是否正确的实验， 是在对研究对象有一定了解，并提出了研究对 象的某种假说后，为验证这种假说是否正确而 安排的一种实验。 • 验证性实验教学是教师在课堂上先讲授知识， 后组织学生实验，让学生用实验结论来验证已 学过的基本概念、原理和规律。通过实验，可 以强化对基本概念、原理和规律的理解，还可 以增强实际操作能力，达到提高实验技能的目 的。
探索性实验
• 探索性实验是探索研究对象的未知属性、特征 与其他因素的关系的实验方法。根据实验目的， 利用已知、外加的因素去干扰研究对象，看会 产生什么结果，因此也叫做“试验”。
• 理科教学安排的探索性实验为：在提出问题的 基础上，学生自己安排实验，设计实验步骤， 通过观察来搜集资料、数据，在分析思考、科 学抽象之后，概括或归纳出概念和结论。
如果所研究的对象出现的场合与它不出现的场合只有一点 不同，即在一个场合中某个情况出现，而在另一个场合中 这个情况不出现。那么，这个情况与所研究的对象之间就 有因果关系。 • 场合 先行情况 被研究的对象 （1） A、 B、C a （2） -- 、B、C -• 所以，A（可能）是a的原因 • 为了避免应用求异法可能产生的错误，应注意： （1）在两个场合中除某一个情况不同外，是否还隐藏着其他 不同的情况；（2）两个场合里唯一不同的这个情况，是被 研究现象的全部原因还是部分原因。
观察教学中应注意的问题
• • • • • 所观察的主题和变量要少； 观察的材料要结构化； 观察活动要突出科学原理； 强调观察记录的客观性和准确性； 讨论是获得正确的观察结果的重要步骤。
“蜗牛”的观察记录




蜗牛有2厘米，背上背着一个螺旋形的壳，很硬， 上面还有棕色的花纹。 头上长着两对触角。上面的触角较长，尖上长着 一对眼睛。下面的触角较短。 蜗牛的粪便是茶色的，很细。 蜗牛的胆子很小，一有人碰它，它就把头缩回壳 里面。 它喜欢吃黄瓜、菜叶等蔬菜类食品。
课例：一杯水的观察
• 孩子们的问题涉及到水的性质，物理学问题 （c）；涉及到水的性质的利用，技术问题 （b、e）；涉及到水的起源，地球的起源问 题（a）；涉及到动物与水的关系，生态学 问题（a、d）；涉及到成语的形成，语言学 问题（f）。孩子们和我们教师一样，倾向 于关注宏观的技术的问题，很少注意微观的 科学问题，这个现象值得进一步研究。
实验教学中应注意的问题
• 让学生明确所要探究的科学问题。 没有明确的科学问题就是没有目标，而没 有目标的探究始终停留在感性知识阶段， 而不能上升理性——形成概念。
案例：探究种子萌发的环境条件
• • • • • 提出问题 作出假设 预期 确认变量 实验组、对照组
科学问题

科学探究是从提出科学问题开始的，提出科学问题 的目的是为了寻找一种解释。 科学问题包含着一定的求解目标和应答域，但尚无 确定的答案。真正的科学问题是一个暗含着理论假 说的问题，是启发学生提出更多问题和假说的梯子。 因此科学问题要明确、清晰，要具体。使我们探究 起来有的放矢。 科学问题应该是目前科学发展水平所能胜任的问题， 是能够通过收集数据（例如通过调查、实验获得数 据）而回答的问题。
观察法
• 应当学会观察，不学会观察，你就永 远当不了科学家——巴斯德 • 没有观察就没有科学 观察是古代科学应用的主要方法。 观察是科学发现的重要途径。 观察为构建和检测科学假说服务。
观察法
• 科学观察是指在自然发生的条件下，通过自身 感觉器官或仪器设备，有目的有计划地对研究 对象进行观察。科学观察是搜集科学事实的基 本途径，是科学研究的基本方法之一。 • 什么情况下运用观察方法？ 从认识的有限性考虑。 从认识对象的性质考虑。 从认识的结果考虑。
析因实验
• 为了找出引起某些变化的原因而安排的实验。
• 特点：结果是已知的，而影响结果的诸因素 特别是其主要因素是未知的。
• 对于有两个影响因素的析因实验，可采用对 照比较的方法，确定其主要影响因素。对于 多个影响因素，可采用逐个排除的方法，每 次只变化其中一个因素，而控制其他因素不 变，以确定每种因素的具体影响，最后找出 其主要原因。
实验法
• 优点：纯化和简化研究对象；强化和再现 研究对象；延缓和加速自然现象。 • 生物学规律是生物内在的稳定关系。规律 的稳定性就在于它的重复性。 • 生物学实验的重要作用就在于能创造一定 的条件，促使符合规律的生命现象和过程 反复出现，便于观察和研究，获得真实、 可靠、准确的科学结论。
实验分类
从分类中反映事物的本质
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分类是根据对象的本质属性或显著特征进行的划分， 具有很大的稳定性。 划分是分类的基础。
划分是把属概念分为若干个种概念，从而揭示属概念 的外延的逻辑方法。 明确概念的外延，就是要说明所反映的是些什么对象， 包括了哪些子类或分子，适用多大的范围。 划分由母项、子项和划分标准三部分构成。 对同一对象可以采用不同的标准来划分，但是每次划 分依据的标准应该是同一的。在划分的时候，还必须 遵循各子项外延之和必须与母项的外延相等这一规则。 分类是以对象较为深刻的本质属性或显著特征作为划 分的标准。
小学科学实验教学
钟能政 安徽省教育科学研究院 qq:602494851
交流提纲
• • • • 实验教学的价值 科学方法简介 观察教学应注意的问题 实验教学应注意的问题
让学生参与实验等探究可以帮助学生：
• 理解科学概念； • 对于我们是“如何知道”我们所知道的科学事实 这一过程有惊羡之感； • 理解科学的本质； • 掌握对自然界进行独立探究的必要技能； • 形成运用技能、能力和秉承科学态度的习惯。
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关于科学探究
• 科学探究的对象是自然界；寻找证据 是科学探究的重要内容；科学探究目 的是基于证据对自然界的现象作出解 释；获得证据和作出解释的途径是多 种多样的。 • 学生的科学探究的目的是获取知识、 领悟科学的思想观念、领悟科学家们 研究自然界的方法。
观察教学中应注意的问题
• 目标：认识花的结构 • 思考 1.选择什么材料让学生观察？图片、模型、花的实物 2.选择什么植物的花让学生观察？ 3.观察指向的核心概念是什么？ 4.如何通过观察帮助学生建立核心概念？ • 核心概念 • 生命体具有不同的结构和功能，这些结构和功能有助于 它们的生命进程、发展和繁殖。 果实和种子是植物开花、传粉、受精以后形成的；雄蕊 和雌蕊在形成果实和种子的过程中具有十分重要的作用； 雄蕊和雌蕊有特殊的构造，经过传粉、受精发育成果实 和种子。
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从归纳中探求因果关系
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因果关系的特点：普遍必然性、共存性、先后 性、复杂多样性。
因果关系的上述特点为我们寻找因果关系提供 了向导和依据。例如，因果关系具有先后性， 一般总是先因后果。因此，我们在寻找一个现 象的原因时，就应该到它的先行现象中去寻找， 不应该在它的后续现象中去寻找。 在古典归纳逻辑中，由培根先行提出、穆勒系 统总结的“求因果五法”：求同法、求异法、 求同求异并用法、共变法和剩余法。
Hale Waihona Puke Baidu较实验
• 为了找出或确定两种以上事物之间的异同和优 劣而安排的实验。 • 相对比较实验是把两种或多种实验单元作相对 比较，以确定实验单元之间某种特征上的异同 和优劣。 • 对照比较实验是把某个因素属于未知的事物同 一个已经确定的已知事物作对比，以便确定该 因素的影响而安排的实验。为了确定某种因素 对实验对象是否有影响，选择确定已知的事物 可以是对实验对象有影响的，也可以是对实验 对象没有影响的。

观察的主观性。观察者总是在一定的知识背景、 生活经验和思维方式下进行观察的，因此观察 结果容易受到观察者主观因素的影响。
观察法
• 进行正确的观察 客观性原则。 全面性原则。 连续性原则。 典型性原则。典型的观察对象； 典型的观察条件。
对科学事实进行科学概括
• • • • 从比较中发现异同 从分类中反映事物的本质 从类比中由已知伸向未知 从归纳中探求因果关系
• 实验室实验 • 自然实验 医学实验 心理实验 教育实验
实验室实验分类
• 按实验的直接目的分：探索性实验、验证性实验 • 按实验中质与量的关系分：定性实验、定量实验 • 按实验在科学认识中的作用分： 结构分析实验 析因实验 对照实验 模拟实验 • 按理科教学中的教学形式分： 演示实验 学生实验 并进实验活动课 • 按实验步骤分：预备实验、正式实验
“玩水的好运气”的观察记录


我们把水倒进漏斗，它流出来。 我们把水倒进漏勺，它流出来。 我们把水倒进擦手纸，它流出来。 水通得过所有带窟窿眼儿的东西。 我们把水倒进瓶子，水就留在里面。 我们把水倒进罐头，水就留在里面。 水是湿的。水可以是热的，也可以是冷的。 水没有形状。什么形状的容器都能放。
观察法
• 观察是渗透理论的

观察渗透理论。观察到了什么绝不仅仅取 决于被观察对象，而且还取决于观察者的 视野以及观察者的知识背景。 观察应该渗透正确的理论。观察是创立理 论的基础，不断推进和检验理论；理论指 导观察，使观察日益扩展和深化。 避免渗透错误的理论。


观察法
• 观察的可错性 错把假象当真象。 我们见到的只是我们知道的。 我们观察的只是我们注意的。 视错觉致使观察偏差。 残像错觉的影响。
模拟实验
• 在科学实验中，有时受客观条件的限制，无法对 某些自然现象或研究对象进行直接实验，可以采 用模拟实验。 • 模拟实验是利用自然界现象中有不少相似性的规 律，通过设计一种与对象、自然现象或自然过程 相似的模型，然后通过模型间接地研究原型的规 律性。 • 模型必须满足的条件：模型必须与原型相似；模 型在科学认识过程中要能代替真正的研究对象； 要能够从对模型的研究中得到关于原型的信息。
《美国国家科学标准》（96版）
科学过程的教育价值
• • • • 客观精神。 科学规范、规则意识的教育。 合作精神和团队意识的培养。 培养学生勇于承认错误、改正错误 的实事求是的态度。
实验法
• 从理科教学安排实验的角度看，是为了检验 某种理论或假说而进行的某种操作或开展的 某些活动（包括观察、实验、调查、模拟实 验等）。 • 从科学研究角度看，实验通常指运用一定的 仪器设备，在人工控制的条件下，观察研究 自然现象及其规律的特殊的社会实践活动。 是获取经验事实和检验科学假说、理论真理 性的根本途径。
课例：一杯水的观察
• a：我想研究水是怎么产生的，哪些动物是不喝 水的。 • b：我想研究水会不会给我们带来坏处。 • c：以前我们上过“水”，有些同学说水是透明 的。但是教师说透明不一定是水，我想研究水到 底是透明的吗？ • d：我想知道什么动物怕水？ • e：我想知道水能为人们做些什么？ • f：很多成语都用到水，比如说到知识，就把知识 说成知识的海洋。我想为什么要用水来形容？


科学问题


评价一个提出的问题是否较好，首先看问题是不 是我们在学习过程中遇到不解和矛盾时自己提出 来、能够探究的；其次看问题暗含的变量是不是 在两个以下。 如果包含的许多变量，反映了提问者对问题所涉 及的研究对象的认识才刚刚开始；而只两个变量 的问题说明提问者对现象认识更进一步，明确了 这些变量之间存在着的因果关系，已经初步获得 了一个因果关系的解释，探究问题的目的是很明 确的，就是为了通过数据收集来证实（或证伪） 已获得的初步的解释。
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求同法（契合法）：异中求同
如果所研究的对象出现在两个或两个以上的场合中， 只有一个情况是共同的，那么这个共同的情况就与所 研究的现象之间有因果联系。 • 场合 先行情况 被研究的对象 （1） A、B、C a （2） A、D、E a （3） A、F、G a 所以，A（可能）是a的原因
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求异法（差异法）：同中求异
区分真科学问题与假科学问题
• 我国科学课堂上常出现的情况

师：“大家能提出什么科学问题呀？” 生：“我想研究……为什么？”或“我想研究……怎么样 ？”