資源簡介

2021新蘇教版四年級下冊科學教材分析
專項學習
像科學家那樣……
設(shè)計意圖
1.主題的提出
科學探究是人們探索和了解自然、獲得科學知識的重要方法。在科學教學的過程中，教師應(yīng)該鼓勵學生“像科學家那樣”，以探究的方式來學習。教師應(yīng)理解和把握什么才是“像科學家那樣”。
首先，教師要帶著學生像科學家那樣去“做”科學?！白觥笨茖W，一方面要培養(yǎng)觀察、測量、分類、實驗、推理、預測、控制變量、假設(shè)、解釋、交流等技能，另一方面要親歷科學探究的過程。從兒童認知發(fā)展規(guī)律及科學學習的一般特征出發(fā)，《課程標準》將科學探究過程概括為八個要素：提出問題、作出假設(shè)、制訂計劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達交流、反思評價。這八個要素，表達了科學探究過程的結(jié)構(gòu)。具體的科學探究技能，在科學探究過程結(jié)構(gòu)中運用，形成了科學教學中學生“看得見的探究”。
更重要的是，教師要帶著學生像科學家那樣去“想”科學。就像加德納說的那樣，科學有著這個領(lǐng)域的系統(tǒng)思考與質(zhì)疑方式。學過像科學家那樣思考的人應(yīng)該明白，科學家不問“為什么”的問題，他們善于對與問題有關(guān)的現(xiàn)象進行分析，通過對各個因素的分析，找到可以進一步研究的問題并提出假設(shè)。
要使一項假設(shè)成立，必須制訂研究計劃，通過合理的實驗來檢驗假設(shè)的因果關(guān)系。像科學家那樣“想”科學，就是要以證據(jù)為基礎(chǔ)，運用各種信息分析和邏輯推理得出結(jié)論，公開研究結(jié)果，接受質(zhì)疑，不斷更新和深入。在這個過程中，運用和發(fā)展創(chuàng)造性思維、邏輯思維是科學探究的主要特點，體現(xiàn)出科學課的學科本質(zhì)。
因此，探究式學習是學生學習科學的重要方式，是在教師的指導、組織和支持下，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷科學探究的過程，以獲取科學知識、領(lǐng)悟科學思想、學習科學方法為目的的學習方式。從發(fā)展兒童科學素養(yǎng)的角度來看，動腦想與動手做必須緊密結(jié)合，不可偏廢。正如加德納在《受過學科訓練的心智》中指出的那樣：“要想得到學科思維的訓練，絕不僅僅是用事實填滿腦袋就行，而應(yīng)該深入研究某一事件的細節(jié)，從中發(fā)展出學科思維的脈絡(luò)。”
培養(yǎng)學生能夠“像科學家那樣”是一個循序漸進、日積月累的過程。在日常的科學教學中，圍繞概念的發(fā)展，學生應(yīng)該也必須親歷科學探究的過程。如果鼓勵學生對探究活動進行反思，幫助學生回顧與勾畫探究路徑的結(jié)構(gòu)，對一些方法的要素加以點撥提升，那么學生必然能體悟到科學探究的一般思路，掌握科學方法的要旨，這也正是蘇教版小學科學教科書設(shè)置專項學習“像科學家那樣”的用意。
本套教材中，專項學習“像科學家那樣”與“像工程師那樣”一起，構(gòu)成兩個面向的技能方法發(fā)展體系。在一年級到六年級的12冊教材中，分上、下兩冊交替安排，各有側(cè)重，做到依據(jù)學生的發(fā)展水平，選取不同的重點和深度，讓學生獲得探究能力、思維能力、實踐能力等多方面的提高。
專項學習的選題，選取有利于清晰凸顯探究過程及其要素的活動，旨在幫助學生更好地掌握探究的技能和方法。發(fā)展學生探究過程技能的教學，并非僅在本專項學習中進行，它已經(jīng)逐步滲透在各年段教學過程中，但各有側(cè)重。每學年所安排的專項學習強調(diào)的要點，教師要有所把握，在日常教學中即應(yīng)有所體現(xiàn)，并在專項學習中幫助學生進一步整理、明晰，對科學探究的技能方法與思維方式形成完整的認識。
2.對《課程標準》的落實
本套教材中的專項學習“像科學家那樣”，以落實《課程標準》對科學探究能力發(fā)展的目標為指向，結(jié)合教材編寫組的研究，將科學探究過程細化為八個步驟，在遵循《課程標準》提出的要素基礎(chǔ)上，又有一定的特色，包括：提出問題、作出假設(shè)、查閱文獻、設(shè)計方案、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、分享交流。這八個步驟在本套教材中遵循螺旋上升的設(shè)計思路：在低年段，由發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)、分享交流這三個步驟統(tǒng)領(lǐng)；進入中年段以后，擴充為提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計方案、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、分享交流這七個步驟；進入高年段以后，又增加了查閱文獻。通過這樣的編寫安排，對學生過程技能的訓練和提升得以進一步凸顯。
本冊教材的“像科學家那樣”選取了“擺的快慢和什么因素有關(guān)”這一主題，通過提出“擺的快慢與什么因素有關(guān)”這個問題，讓學生在教師引導下，親歷對這個問題的探究過程。在四年級，重點對提出問題、作出假設(shè)、搜集證據(jù)和處理信息進行較為細致的指導。首先，讓學生進一步掌握提出問題的方法，在之前學習的基礎(chǔ)上，引導學生提出“探究某種變化與什么因素有關(guān)”的問題；其次，強調(diào)在作出假設(shè)時，要盡可能把影響結(jié)果的因素都羅列出來，但一次只能選擇其中的一個作出假設(shè)，培養(yǎng)學生“公平實驗”的科學態(tài)度；再次，對實驗中的觀察、記錄等證據(jù)搜集方法和要求進行指導，要求學生要認真、客觀地做好實驗記錄，有條件的情況下，實驗要多做幾次，確保證據(jù)的準確可靠；最后，在信息處理上，將數(shù)據(jù)整理的方法引入科學探究活動，具體提出學生應(yīng)運用表格，以后還會有更多的信息處理方法被運用在科學探究中。需要指出的是，雖然著重在四個方面提出了新要求，體現(xiàn)探究過程技能的螺旋發(fā)展，但并不意味著未被突出強調(diào)的方面(如得出結(jié)論、分享交流等)在探究過程中不重要，這些過程同樣要讓學生去經(jīng)歷，特別是之前學習的思考的方法，要給學生一些時間去加以運用。
3.在整套教材中的地位
隨著學生年段的提升，蘇教版小學科學教科書對科學探究活動的指導要點就技能要求，在一、二年級的基礎(chǔ)上，又有所提升。
科學探究活動指導要點(一、二年級)
年段
發(fā)現(xiàn)問題
尋找證據(jù)
分享交流
一
年
級
多提與這些詞有關(guān)的問題：誰、什么、怎么樣、什么樣、哪里……
尋找證據(jù)時可以：通過觀察，收集有關(guān)信息。用圖畫、照片、文字來記錄。
分享交流時可以：整理記錄的信息。在班級展示你的發(fā)現(xiàn)。
二
年
級
多提與這些詞有關(guān)的問題：誰、什么、怎么樣、什么樣、哪里……
多提自己能夠研究的問題，并能通過觀察和實驗找到答案。
尋找證據(jù)時可以：通過觀察和實驗收集。用圖畫、照片、視頻、文字或數(shù)據(jù)等記錄。
針對提出的問題，尋找合適的證據(jù)。
分享交流時可以：整理記錄的信息。把觀點和結(jié)論說清楚。展示找到的證據(jù)，并說明獲得證據(jù)的過程。認真傾聽，提出疑問。
科學探究活動指導要點(三——六年級)
提出問題
作出假設(shè)
查閱文獻
設(shè)計方案
搜集證據(jù)
處理信息
得出結(jié)論
分享交流
三年級
有些科學
問題和對
比有關(guān),
通過實驗
來解答。
設(shè)計對比
實驗注意
公平性。
根據(jù)實驗結(jié)果對假設(shè)進行判斷
結(jié)合結(jié)論進行介紹,質(zhì)疑時要有證據(jù)
四年級
問題可以是探究某種變化與什么因素有關(guān)
可能的因素都羅列,一次選一個作假設(shè)
實驗多做幾次;認真客觀做好實驗記錄
用表格記錄整理信息
五年級
可以通過查閱資料去尋找答案的問題
對不同人作出的不同假設(shè),要尋找證據(jù)
去哪里收集?盡可能用第一手資料
區(qū)分觀點和證據(jù);交叉考證的方法
分門別類進行整理,用各種方式進行整理
結(jié)合證據(jù)得出結(jié)論;無論證據(jù)能否支持假設(shè)都要實事求是
撰寫論文或制作PPT;傾聽及質(zhì)疑
六年級
細心觀察,懷疑批判就能發(fā)現(xiàn)可研究的科學問題
了解他人的研究,為自己提供借鑒
完整研究方案的結(jié)構(gòu)
盡可能多地記錄觀察的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象;思考別人的疑問,有針對地收集信息
從圖表中概括關(guān)鍵信息
有時需要繼續(xù)求證;得到否定假設(shè)的結(jié)論也是科學探究的成果
展示證據(jù)及結(jié)論,接受質(zhì)疑,反思他人建議,作出評價
本套教材從一年級到六年級共安排了六次科學探究指導、六次工程實踐指導，且都放置在每冊教材的最后。從科學探究與工程實踐的教育目標的視角出發(fā)，專項學習在整套教材的探究能力培養(yǎng)、品質(zhì)提升中居于核心地位，是整套教材的重要組成部分。
在一、二年級的過程要素上，突出了提出問題、搜集證據(jù)和分享交流三個要素，并以適合一、二年級學生年齡特點的方式，用發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)和分享交流這三個詞語來表達。
從三年級開始，進一步拓展到全部的探究過程環(huán)節(jié)，僅將查閱文獻這一獨特的探究方式在五年級專門介紹。從三—六年級科學探究活動指導要點來分析，體現(xiàn)了由觀察到實驗、由定性到定量、由簡單到復雜，逐步螺旋上升的特征。
4.次級主題的構(gòu)成及邏輯關(guān)系
本冊教材的專項學習“像科學家那樣”主要由兩部分構(gòu)成。第一部分介紹科學家所具有的共同素養(yǎng)，以李四光、哥白尼、魏格納和竺可楨為例，用科學家的事跡，使學生體悟科學家關(guān)注大自然，并力求解答大自然中無數(shù)的“為什么”，表現(xiàn)出“對世界充滿好奇”“不盲從權(quán)威”“重視證據(jù)”“持之以恒”的科學品質(zhì)。第二部分從觀察擺及擺動現(xiàn)象入手，讓學生親歷“提出問題—作出假設(shè)—設(shè)計方案—搜集證據(jù)—處理信息—得出結(jié)論—分享交流”的過程，著重對提出問題、作出假設(shè)、搜集證據(jù)、處理信息進行指導。
從探究技能的提升來看，四年級逐步將學生進行對比實驗的能力，從直接觀察可見的現(xiàn)象及其變化，向需要通過收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)的對比實驗上提升，在對比實驗中牽涉的因素更多，更需要學生在細致觀察的基礎(chǔ)上進行思考與分析，并基于已有經(jīng)驗和所學知識，從現(xiàn)象和事件發(fā)生的條件、過程、原因等方面提出假設(shè)。對運用觀察與測量工具，運用統(tǒng)計圖表來記錄、整理信息，以及有條理、合邏輯地陳述證據(jù)和結(jié)果，也有了更高的要求。
第一部分引導學生理解科學家所具備的共同素養(yǎng)，總體而言偏重于科學學科所強調(diào)的態(tài)度、精神。每個學科都承擔著學科育人的重任，科學學科在培養(yǎng)完整人格方面，理應(yīng)突出學科的本質(zhì)，傳遞科學的核心價值。而價值觀念的塑造，是通過親歷探究活動逐步滲透的，這也就提醒我們，第一部分的內(nèi)容要引領(lǐng)第二部分乃至整個科學教學活動中的價值追求。
教學目標
通過自主閱讀和交流介紹，了解科學家的事跡，知道科學家的共同素養(yǎng)，體悟科學家的科學精神，激發(fā)科學探究的意識。
能夠從觀察單擺運動的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，經(jīng)歷“提出問題—作出假設(shè)—設(shè)計方案—搜集證據(jù)—處理信息—得出結(jié)論—分享交流”的科學探究過程，并通過回顧這一探究過程中各個環(huán)節(jié)的要點，形成對科學探究活動要素的整體認識。
學習像科學家那樣思考問題，記錄實驗數(shù)據(jù)，運用表格進行信息分析，經(jīng)過邏輯推理得出結(jié)論，并能夠依據(jù)證據(jù)進行分享和交流。
活動框架
課時建議等
1.課時建議：2-3課時。
2.重點與難點
重點：了解和掌握提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計方案、搜集證據(jù)、處理信息等方面的新要求。
難點：提出“某種變化與什么因素有關(guān)”的問題，并根據(jù)這個問題作出假設(shè)，設(shè)計對比實驗時通過控制變量來做到公平實驗。
3.教學準備
教師材料：教學課件。
學生分組材料：可調(diào)節(jié)擺長、擺重和度量擺幅的單擺裝置，鐵架臺，細線，鉤碼，卷尺，秒表，實驗記錄表等。
參考資料
單擺在科學史與科學教學中的作用
單擺對伽利略、惠更斯、牛頓、胡克等科學家而言，是非常重要的。單擺的研究帶來了很多重要的成果：準確的計時方法，進而解決經(jīng)度問題；發(fā)現(xiàn)守恒和碰撞定律；測定重力加速度g的值，表明g從赤道到極地的變化，進而確定地球為扁球體；為牛頓綜合地面力學和天體力學提供關(guān)鍵證據(jù)，說明基本定律在太陽系中具有普適性；為地球繞軸自轉(zhuǎn)提供動力學證據(jù)；慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等；精確測量地球的密度，進而得到地球的質(zhì)量，等等。可以說，在近代科學史上，單擺起到了重要的作用。歷史學家伯特·霍爾說：“在物理學史中，單擺扮演了非常重要的角色。從17世紀初伽利略宣布單擺運動定律的公式到20世紀初它被更精確的裝置取代，單擺在天文學、引力和力學中要么是研究的對象，要么是研究問題的手段?！?br/>對于小學生而言，他們所能研究的關(guān)于單擺的現(xiàn)象，只能在擺的快慢與擺長、擺重、擺幅中什么因素有關(guān)上，其背后簡約的單擺公式小學生還不具備理解的知識基礎(chǔ)。但是，擺的有關(guān)規(guī)律，伽利略在1632年出版的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》和1638年出版的《關(guān)于兩門新科學的對話》中就明確地提了出來，包括：質(zhì)量無關(guān)定律、擺幅無關(guān)定律、擺長定律和等時性定律。
正因為單擺在科學史上具有如此重要的地位，一些科學教育專家提出，單擺運動在科學課堂教學中具有非常重要的意義，它能夠?qū)⒁恍┲卮蟮目茖W主題體現(xiàn)在教學中，如：
現(xiàn)代科學發(fā)展過程中數(shù)學、觀察和實驗的相互作用；
科學與文化、社會之間的相互影響；
哲學與科學的相互作用；
物質(zhì)對象與科學作用下這些對象之間的區(qū)別；
在為科學主張辯護或證偽的時候，經(jīng)驗證據(jù)所起的不確定性作用；
現(xiàn)代科學概念化和常識概念化之間的對比。
雖然這些重大的主題很多都超過了小學階段的認識水平，但是，單擺運動的研究，對于學生親歷完整的科學探究的過程，學習細致觀察、發(fā)現(xiàn)問題、分析要素、作出假設(shè)、搜集量化證據(jù)等科學探究的技能，實在是非常好的載體。又正因為單擺在未來更為復雜和深入的科學學習中，將反復被研究和深化，或許也使得這一次的探究活動更加具有對科學不懈求索的意味。

展開更多......

收起↑