科学探究与三大能力

小学科学三大能力：总结
学习能力
分析 推理 能力 概念 理解 能力
观察 能力
在科学学习中获取数据、运用科学推理分 析数据并生成概念理解的能力
观察能力
• 全面系统、有目的、有步骤地观察和记录 • 设计数据收集方法的能力
• 描述性观察对比ຫໍສະໝຸດ Baidu验模拟实验
• 养成分析推理的意识和习惯
反思、修正）
分析推理能力
• 科学知识是绝对客观的真理，是极不容易 改变的; • 科学知识以一种线性累加的方式增长。 • 科学家的任务在于发现自然界已存在的真 理，其特质是公正、客观的态度; • 在整个科学的过程中，个人是可以被忽略 的。
• 科学知识兼具持久性和暂定性; • 科学知识依赖于观察、实验证据、合理的 争论及怀疑态度，但不限于此; • 科学不存在一种普适的按部就班的科学方 法; • 科学是解释自然现象的一种尝试; • 定律和理论在科学中扮演不同的角色，再 多的证据也不能使原理变成定律; • 来自各个文化的人都对科学有贡献;
“烟雾瀑布”的原理假说
• 烟雾使瓶内空气温度变化，气压减小，瓶内气压 小于外界大气压，烟雾被压到瓶底
讨论：如何检验哪种假说更合理？
烟雾瀑布的另一版本
• 材料：玻璃杯、回形针、即时贴、固体胶 水、笔芯、打火机
• 这个版本的“烟雾瀑布”现象可用刚才的 假说解释么？ • 透过新证据检视刚才的假说，哪种更合理， 为什么？
设计 能力
执行 能力
包含科学学科专项能力和问题解决能力，前者主要指实验技能，后者主要指在实际问题 情境中设计、实施科学探究或技术开发方案以解决问题，并通过反思改进方案、提出新 问题的能力。
实验技能
• 养成规范操作的习惯 • 要知其然，还要知其所以然
设计能力
提出合理假设和假设检验途径的能力
• 将想法转化为方案 • 允许“百花齐放” • 注重设计与问题间的逻辑连接
• 强调实验和过程，学习理解应用知识，生 活实践 • 聚焦问题，猜测/灵光，设计，实证检验， 逻辑实证 • 问题，假设，实验，表达交流，辩论，结 论 • 问题，提出假设，找证据论证，无论是否 • 一是合理解决问题，二是教学模式的转变 ，问题假设论证验证的模式，流程
• 目标内容过程和方法，重过程非结果
执行能力
• 严谨的思维语言习惯 • 执行动力：好奇心/与日常生活的联系 • 合作与交流
反思能力
• 培养实践后进行反思的习惯 • 根据已获信息提出新问题的能力 • 根据实践结果改进设计的能力
创新能力
创新 意识 创新 人格 科学 观 创新 思维
合理挑战或发展已有科学知识的能力（以学生自身认知水平为基准）。
• 在教学中创设或抓住可供探究或可引发探究 的问题情境 • 教学可预设框架，但不能拘泥于教材和结构， 教学的行进方向要为学生的思考服务 • 教师关注点从正确答案转向学生想法的本质， 关注并引导其他同学关注学生想法蕴涵的逻 辑理性和创造性的合理想象
探究教学的特点
• 课堂探究应成为集体知识建构的社会性活 动 • 培养与探究相匹配的学科观
科学三大能力探究教学设计
以小组为单位自选题目设计一个科学探究活 动 1）明确能力目标 2）可操作性 3）开放性 4）分享并接受其他人的提问、评价等
版权说明
• 以上版权归西南大学教育学部 唐小为 副教 授所有，未经允许不得擅自传播。
小调查
• 观察与实验是科学家探讨存在于宇宙中的 自然规律的科学方法，观察是先于理论的 ，不受理论的影响;（13,0,12） • 科学方法是客观与理性的，没有遵循科学 探究模式的观察、分析、比较与归类、提 出普遍性原理、检验假说等过程的方法， 就不被视为科学方法。（2,9,22） • 没有遵循科学探究过程所得的结果都是无 效的，都不被视为科学知识;（0,2,38）
• 新的科学知识必须被清晰和公开地报道; • 科学家要保存精确记录，供同行评议和重 复实验; • 观察中承载理论; • 科学家是有创造力的; • 科学史既表现出演进特征，也表现出革命 性; • 科学是社会及文化传统的一部分; • 科学和技术相互影响; • 科学思想受社会和历史背景的影响。
• 基于证据和推理说话（倾听、辩护、质疑、反驳、
• 养成构建清晰书面推理表述的习惯
概念理解能力
• 运用已有概念思考和解释没学过的科学现象 （案例：“飞来的小水珠”） • 建立科学概念网络 （案例：“大树从哪儿来？”） • 把握大概念 （七个跨学科概念和十二个核心概念）
实践能力
实验技能 问题解决能力 反思 能力
• 现象，问题，动手实验，归纳总结，验证 结论。阅读，观察，实验思考讨论，发现 和掌握原理和结论，独立和合作。 • 新的学习方法，观察实验，自主合作，目 的是能力，获得知识过程。主体是学生， 非灌输式
体验活动
• 材料：空矿泉水瓶、剪刀、纸、打火机 • 按视频流程操作，注意观察和记录现象 • 小组讨论：为什么会形成烟雾瀑布？原理是什 么？
原理？
• 烟雾是二氧化碳，比空气重。炊烟往上又是什么 原因
• 热空气遇冷下沉，二氧化碳，瓶里温度上升，气 压减小 • 燃烧不彻底，重，装不下就上升，大瓶装得多 • 管子通道畅通，外面的烟雾浓度没有管内大，重 所以下沉。烟雾是燃烧不充分，密度大，瓶盖打 开受热往外走。密度大的不需要燃烧
• 温度升高，气压低，外面空气把管道内的 烟压下去，因为气压 • 温度、气压，密度 • 管道=横烟囱，烟雾颗粒密度，往沟里流 • 同4组，烟雾通过管道变冷
探究需要逻辑推理，但逻辑推理不是探究 思维的全部，合理想象有同等重要的地位； 探究是以交流、合作、辩论等形式进行的 社会性活动。 探究崇尚理性而非权威，需要建立成熟的 科学观
根据三大能力框架对探究活动进行反思
活动的哪些部分应用了学习能力、实践能力 和创新能力呢？ • 小组讨论 • 全班分享 • 总结
创新思维
• • • • • 发散性思维 聚合性思维 理解各科学探究阶段适合的思维方式 理解科学中的发散和聚合要受逻辑推理限制 理解学生想法的本质
科学观
• 科学的人创性 • 科学的不确定性
创新人格
• 学生认为自己是有创新能力的个体 • 学生将科学课堂视为需要创新的场所
探究教学的特点
• 以解释现象（解决问题）、发展学生能力发 展为核心目标
获取其它新证据？
• 小组设计并实施实验检验不同假说（也可上 网收集信息）[10分钟] • 分享新证据并根据新证据对之前提出的解释 进行评价和筛选（也可提出新解释）[10分钟 ]
• 讨论：可达成哪些共识，还有哪些问题存疑？ [10分钟]
科学探究有什么特点
什么是探究？
探究是在理论主导下不断寻求现象解释或问题 解决的过程 探究的驱动力是在面对问题时，寻求能使各类 证据具有更高一致性的解释或解决方案； 探究中没有单一的步骤和方法，方法是为解决 问题服务的；体验、观察和实验都可为理论的 生成、发展、检验、评价提供证据；
科学探究与三大能力
本内容为教育部-联合国儿基会SMILE项 目研究成果 向原作者 唐小为 副教授致敬 2014/11/27
科学教育目标的转变
知识建构
知识中心
能力中心
创新 能力
相互 关联
小组讨论
• 按你的理解，在科学课堂上，什么是“科 学探究”？[5分钟] • 全班讨论，记录和总结对科学探究的理解 [5分钟]