如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究過程技能

如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究過程技能基本：觀察、分類、測量、交流與表達(dá)、推斷與預(yù)測綜合：變量識別與控制、制作圖表、假設(shè)、實驗設(shè)計、模型思維技能：歸納、相關(guān)、推斷、應(yīng)用核心要素操作要點用什么內(nèi)容承載，順序（體驗、初學(xué)、鞏固、應(yīng)用）

“學(xué)習(xí)進(jìn)階”是關(guān)于學(xué)生對某一核心知識、核心概念、探究技能在一段時間內(nèi)進(jìn)步、發(fā)展的歷程所做的假定性描述。它包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、發(fā)展變量、成就水平、學(xué)習(xí)表現(xiàn)和成就評價五個基本要素。學(xué)習(xí)進(jìn)階是學(xué)能的發(fā)展型評價。其意義在于促使課程、教學(xué)與評價相互關(guān)聯(lián)，形成有機(jī)的整體，在課改探索中處于非常重要的地位。新課標(biāo)設(shè)計思想中重要的一條就是體現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階。理解探究不是模式化的線性過程，而是循環(huán)往復(fù)、相互交叉的過程。能將科學(xué)探究的過程和方法應(yīng)用于力所能及的探究活動。建立學(xué)生某種能力發(fā)展的結(jié)構(gòu)圖就成為評價的基礎(chǔ)觀察是對客觀事物有目的、有計劃、有步驟、比較持久的主動知覺。它是以視覺為主，融其它感覺為一體的綜合感知，是知覺的一種高級形式，也是科學(xué)研究的重點方法之一。

學(xué)生的觀察能力發(fā)展分為三個層次：運(yùn)用感官辨別事物的特征（用單一或多種感官直接觀察或間接利用儀器觀察。能夠依據(jù)時間順序或空間位置的不同觀察事物的變化。能夠依據(jù)對某種概念的認(rèn)知，有矛盾、有計劃地觀察（選擇觀察的方法、時間、角度、紀(jì)錄方法等）。例如：學(xué)生觀察能力發(fā)展及評價結(jié)構(gòu)圖

觀察自然觀察實驗觀察形態(tài)與組成觀察性狀觀察過程觀察驗證實驗探究實驗自然觀察能力的評價發(fā)展階段

評價要點1目的明確、掌握觀察順序2目的明確、運(yùn)用正確的觀察順序、

觀察細(xì)節(jié)、描述有條理3自己設(shè)計觀察記錄表4觀察中融入比較、分類、歸納實驗觀察能力評價發(fā)展階段

評價要點1根據(jù)實驗?zāi)康挠^察

假設(shè)每個步驟與對應(yīng)的現(xiàn)象，評估是否

達(dá)到目的，思考原因3知道要通過實驗設(shè)計達(dá)到觀察目的4在教師提示下能夠自己設(shè)計實驗達(dá)到觀察目的比較和分類學(xué)生的比較和分類能力發(fā)展包括下面的幾個層次：用比較的方法（定性或定量）分辨物體的差異（如大小、強(qiáng)弱等）；通過比較找出物體的共同點和不同點；能夠依據(jù)某個屬性把物體分類；能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對物體或事物做分級的分類；能夠根具分類做出檢索表，能夠根據(jù)檢索表查找物體的特征；能夠根據(jù)科學(xué)概念，提出分類的標(biāo)準(zhǔn)；能夠用圖表或其他形式表示分類的結(jié)果。基本的分類方法：科學(xué)研究中的分類有很多方法，適合兒童年齡特征的分類方法：“順序排列法”，“多級二分法”和“集合法”有最基本的三種方法:例如用“多級二分法”把下列事物分類：猴，卵石，電話，貓，狗，橘子，橡皮泥，玫瑰花。這實際上也是皮亞杰理論中從具體的形象思維到抽象邏輯思維的過渡。分類能力結(jié)構(gòu)圖

發(fā)展階段1

能力表現(xiàn)——教師給出分類標(biāo)準(zhǔn)實例——按照花瓣數(shù)量分類，發(fā)展階段2能力表現(xiàn)——學(xué)生自己找出分類標(biāo)準(zhǔn)實例——如何給班里同學(xué)分類、如何給植物分類等發(fā)展階段3能力表現(xiàn)——學(xué)生能夠比較和評價不同的分類標(biāo)準(zhǔn)實例——如何給班里同學(xué)分類的不同方法，及優(yōu)劣等發(fā)展階段4能力表現(xiàn)——建立概念，運(yùn)用概念分類實例——胎生、孿生；完全變態(tài)、不完全變態(tài)等發(fā)展階段5能力表現(xiàn)——掌握二分法實例——運(yùn)用用二分法給雜亂的食物分類發(fā)展階段6能力表現(xiàn)——把分類作為研究方法實例——研究哺乳動物的食性與牙齒構(gòu)造的關(guān)系等種子萌發(fā)條件體驗影響蒸發(fā)快慢的因素初學(xué)不同物質(zhì)在水中溶解鞏固

影響摩擦力大小的因素放手50%杠桿平衡因素放手75%電磁鐵磁力大小放手100%當(dāng)實驗結(jié)果受到多個因素影響時，使一個因素變化，看它對實驗結(jié)果的影響，其他因素要一致。變化的因素與實驗?zāi)康囊恢伦兞康淖R別與控制變量的識別與控制學(xué)習(xí)進(jìn)階水平測試與評價（以變量的識別與控制為例），測試方法;1.分為五次測試，每次測試結(jié)果作為下一實驗的基礎(chǔ)，教師對每次測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，并保留數(shù)據(jù)，作為分析每個學(xué)習(xí)階段的學(xué)習(xí)成就的依據(jù)。2.最后一次，整理五個階段學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階水平，做出整體評價題目1

張勇設(shè)計的水分對種子萌發(fā)的影響實驗:選擇相同的玉米種子種在四個相同的花盆里，種子埋得一樣深，土壓得一樣實兩盆放在向陽處，另外兩盆放在背陰處1號盆每天澆3次水，2號盆每天澆1次水，3號盆每3天澆一次水，4號盆不澆水（每次澆水的量相同）你認(rèn)為張勇的設(shè)計合理嗎？

（）

如果有疑問請?zhí)岢鰜恚?/p>

如果認(rèn)為張勇的設(shè)計需要修改，請幫助他

題目2

在比較砂和粘土滲水性的實驗中哪些因素對砂和粘土滲水性會有影響？承上題，請?zhí)顚憣嶒炘O(shè)計單

比較砂和粘土滲水性的實驗

實驗?zāi)康陌l(fā)現(xiàn)砂和粘土哪種滲水性強(qiáng)實驗中不變的條件是實驗中變化的條件是實驗中重點觀察的事實是我觀察到的現(xiàn)象我得出的結(jié)論是題目3

探究容器表面積對液體蒸發(fā)快慢的影響實驗影響容器中液體蒸發(fā)快慢的因素有

這些因素都會影響容器中的液體蒸發(fā)快慢，我們應(yīng)該使哪個因素變化，其他保持不變呢？

為什么？

實驗器材應(yīng)該有哪些呢？

題目4

探究影響摩擦力大小的因素實驗第一步：識別影響莫財力大小的因素：

第二步，確定實驗中變化與不變的因素

第三步：設(shè)計實驗步驟，

。

題目5

探究影響電磁鐵磁力大小的因素實驗1.這個實驗應(yīng)該怎么做，第一步：

第二步;第三步

2.這個實驗設(shè)計思路與以前做過的“水分對種子萌發(fā)的影響實驗”、“比較砂和粘土滲水性的實驗”、“探究容器表面積對液體蒸發(fā)快慢的影響實驗“、”探究影響摩擦力大小的因素實驗“有什么共同點？3.你從這類實驗中學(xué)到了什么？

學(xué)習(xí)進(jìn)階水平測試與評價

題目1學(xué)習(xí)目標(biāo)——知道有些實驗結(jié)果受到多種因素影響，要控制這些因素發(fā)展變量——變量的識別與控制萌芽成就水平——體驗學(xué)習(xí)表現(xiàn)——教師做，學(xué)生能夠提出疑問成就評價——發(fā)現(xiàn)并提出相關(guān)問題題目2學(xué)習(xí)目標(biāo)——在實驗題目給出變化的因素的情況下（題目暗示，只有土的種類變化），識別變化與不變的因素發(fā)展變量——給定實驗?zāi)康南碌淖兞砍删退健鯇W(xué)學(xué)習(xí)表現(xiàn)——理解設(shè)計控制變量實驗的要點成就評價——按照教師提示的步驟完成控制變量的實驗題目3學(xué)習(xí)目標(biāo)——在實驗題目給出變化的因素的情況下（題目暗示表面積變化），設(shè)計控制變量實驗發(fā)展變量——變量控制成就水平——鞏固學(xué)習(xí)表現(xiàn)——學(xué)會變量識別與控制技能，并能夠考慮相應(yīng)的實驗儀器和步驟成就評價——能夠設(shè)計變量控制實驗題目4學(xué)習(xí)目標(biāo)——在提示思考順序的情況下，學(xué)生自己識別變量，確定實驗?zāi)繕?biāo)，確定變化與不變的因素。發(fā)展變量——控制變量實驗設(shè)計成就水平——應(yīng)用學(xué)習(xí)表現(xiàn)——學(xué)生能夠識別變量，選擇實驗?zāi)康母鶕?jù)實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗成就評價——掌握控制變量實驗設(shè)方法題目5學(xué)習(xí)目標(biāo)——給出實驗題目，學(xué)生自己完成全部不設(shè)計過程揭示這類實驗的本質(zhì)與聯(lián)系發(fā)展變量——建立關(guān)于控制變量實驗的核心概念成就水平——應(yīng)用學(xué)習(xí)表現(xiàn)——正確設(shè)計與完成實驗，揭示這類實驗的本質(zhì)與聯(lián)系成就評價——運(yùn)用控制變量實驗的核心概念之間設(shè)計實驗測量：關(guān)于測量內(nèi)容的上下位關(guān)系被測物體包含多少個測量單位對象、單位、工具、原理、使用方法、讀數(shù)、注意事項長度時間角度測力液體體積溫度質(zhì)量1．測量中的效度與信度測量要有效度和信度。效度是測量手段測出所要測量的程度，即測量結(jié)果對測量對象解釋的充足程度。信度就是測量的一致性程度。2.精確度與誤差測量不可能十分精確，只能力求精確，盡可能減少主、客觀上的各種誤差，千方百計提高精確度。由于視覺的觀察不可能估得太準(zhǔn)，測得的數(shù)值和真實值之間必然存在差異，這個差異叫誤差。3．精確測量中的“不確定數(shù)值”的確定在中小學(xué)科學(xué)實驗中，測量結(jié)果是由三部分組成，即準(zhǔn)確值、估計值和單位。三個部分缺一都是錯誤的，這樣的數(shù)據(jù)是毫無意義的。測量的數(shù)據(jù)一般保留一位“不確定數(shù)值”?！安淮_定數(shù)值”就是測量結(jié)果的估計值，又稱為“可疑數(shù)字”。信息處理表格、流程圖、循環(huán)圖、柱狀圖、折線圖通過對柱狀圖和折線圖復(fù)習(xí)，使學(xué)生初步適應(yīng)坐標(biāo)系；明白單位長度的含義；初步建立圖中的點與橫、縱坐標(biāo)“一一對應(yīng)”的概念。確定坐標(biāo)系明確意義和作圖根據(jù)圖形進(jìn)行分析（或從圖形中獲取信息，形成結(jié)論利用圖形進(jìn)行估算、推測、預(yù)言等。實驗設(shè)計能力——根據(jù)情況計劃的能力局部——整體口頭-文字給出、扶持、半放手、放手要素分解：1．分析與確定問題、表述問題2．對結(jié)果初步猜想3．對解決問題方法思考（觀察、比較、從數(shù)據(jù)的結(jié)論、關(guān)系有意致變、變量控制）4．實驗?zāi)康?．對器材的認(rèn)識6．步驟（流程）7．記錄（設(shè)計）8．步驟和記錄的關(guān)系9．怎么用解決問題的方法得出結(jié)論（歸納、比較、描述、數(shù)據(jù)、相關(guān)）10．問題討論與解釋（優(yōu)化、下位思考、推理、歸納）問題、猜想教師提出、學(xué)生確定（口頭）給出情景、提示、學(xué)生確定、教師提升（口頭）給出情景、提示、學(xué)生確定、教師提升（文字）學(xué)生在提示下分析情景，確定問題（文字）目標(biāo)教師提出，學(xué)生重復(fù)教師提出，學(xué)生明白學(xué)生領(lǐng)悟的基礎(chǔ)上口頭說出實驗?zāi)康暮徒鉀Q問題的方法器材知道名稱、用途、怎么使用

領(lǐng)會為什么選用這樣的器材（1、2次）步驟教師給出、強(qiáng)調(diào)注意事項（要點）教師給出、思考注意事項（要點、預(yù)見可能出現(xiàn)的問題）初步建立流程概念、分工、文字載體

假設(shè)研究假設(shè)是根據(jù)現(xiàn)有的證據(jù)和以往的經(jīng)驗，對所要研究的問題的結(jié)果做出的估計。

假設(shè)可以指引我們更加集中地收集證據(jù)。假設(shè)包括三個發(fā)展階段；根據(jù)事實和自己原有的經(jīng)驗做出合乎邏輯的猜想（關(guān)鍵是有事實依據(jù)），將要發(fā)生的事情；設(shè)計適宜的方案證實自己的假設(shè)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己的假設(shè)不正確時，是能夠反思自己原有的經(jīng)驗和檢查方案及實驗過程是否有問題。推理推理指對觀察到的現(xiàn)象做出的一種推論，而預(yù)測則是根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)和既往經(jīng)驗對將來的事情做出推論。這樣得出的推論并不一定是正確的。它只是對現(xiàn)象的多種解釋中的一種。推論需要經(jīng)過進(jìn)一步的調(diào)查和實驗來證明是否是正確的。學(xué)生推理能力發(fā)展可以分為兩個階段：低級階段：察覺事出有因，且能感覺到它有因果關(guān)系；能由所得的資料作出分類。整理出規(guī)則；能依椐資料，提出自己的看法來解釋資料。高級階段：能將觀測所得資料做一概括性的整理，提出看法或想法來解釋資料。能將提出的想法客觀地經(jīng)歷資料的考驗，來決定取舍。歸納歸納是由一系列具體事實概括出一般原理的推理方法?？茖W(xué)的認(rèn)識活動總是從認(rèn)識個別事物開始，然后認(rèn)識事物的普遍規(guī)律。歸納正是從個別到一般，從特殊事例到一般原理的科學(xué)思維方法。模型通過研究模型來揭示原型（被研究對象）的形態(tài)、特征、本質(zhì)及發(fā)展規(guī)律的方法稱為模型方法。它既包括利用各種實物模型來模仿、再現(xiàn)原型的某些特征、狀態(tài)和本質(zhì)的模擬方法也包括對各種思想模型的具體運(yùn)用。任務(wù)描述：量筒、圓蓋、扁蓋和100毫升大口杯4種容器，各自放入25毫升水，2小時后測量各個容器中剩于的水量。2人一組完成探究實驗、實驗報告、陳述探究問題：表面積大小對水蒸發(fā)快慢的影響案例：美國小學(xué)科學(xué)探究能力測評觀測點測量：用方格紙測量表面積估算能力變量的識別變量控制表達(dá)能力操作技能：用量筒測量水量記錄

有刻度的量筒100毫升的燒杯大杯蓋子中等大杯蓋開始的水量最后的水量水的蒸發(fā)量排序運(yùn)用事實，解釋、因果關(guān)系歸納，運(yùn)用術(shù)語