科学建筑设计

科学建筑设计（共12篇）

科学建筑设计 篇1

小学科学课程所教授的内容是学生常见的自然科学、人文科学等抽象性的知识, 小学生由于心智发展不成熟, 如果没有给予其充分的实践体验, 他们很难领会其中的道理。因此, 科学探究便成为了小学科学课堂教学的核心方式。而科学如同其他科目一样, 所教授的知识也必须依赖一定的作业来巩固和提升, 但其与其他科目不同的是, 它的作业一般都是偏向于科学探究的形式, 旨在加强学生的实践探究能力, 让学生亲身领会科学探究的基本过程, 在自主探索中感悟科学知识的神奇和魅力, 从而养成热爱科学、崇尚科学的良好品质。试想, 如果小学科学教学不考虑学生学习的心理反应, 让作业成为单纯的知识或技能训练, 那学生将如何信任科学, 养成正确的科学态度和世界观?所以, 不仅课堂教学需要科学探究的参与, 作业设计同样也需要以科学探究为主要方式。

一、前置作业:实践探究的自主行为

我们平时所讲的作业不应当仅仅是课后作业, 作业还涉及前置学习的作业设计以及课堂教学的当堂作业设计这两个部分。而前置作业设计比较偏向于学生的自主学习探究活动, 是基于学生的前置学习而设计的导学方案, 在小学科学教学中, 前置作业的设计应当成为学生自主探究活动的导航灯, 指引学生具体展开科学的自主性学习和探索。

教学苏教版小学科学六年级下册第2单元进化《第1课消失了的恐龙》时, 笔者考虑到学生好奇心强, 生活经验较为丰富, 对于恐龙这个话题他们并不陌生, 且兴趣十足。因此, 在授课之前, 布置了一个“寻找恐龙足迹”的前置性探究活动, 要求学生以小组为单位, 利用课余时间, 收集恐龙的相关资料, 可以是图片、视频、书籍与相关报道等, 并对材料进行汇总整理, 作出一份汇报材料, 总结材料可以辅助多媒体课件进行演示。在这个活动过程中, 笔者发现, 学生们的积极性较高, 但是无从下手, 因此, 笔者引导学生在探究之前, 先进行小组讨论, 推选出“探险小组长”, 并制订相应的活动计划, 做好任务分配, 使得每个人都有任务, 每个人都肯参与。

在这个前置探究活动中, 学生对新授知识有初步的认识与了解, 同时引导学生在实践的过程中, 发现并提出新问题, 为新授课程的开展保驾护航。值得注意的是, 在前置作业的设计中, 教师一定要结合新课的实际教学要求, 从可行性角度出发, 在学生能够自主实践、主动实践的基础上进行设计。

二、课堂作业:实践探究的当堂演练

课堂作业一般是以学生在课堂上刚刚学过或即将学习的知识而核心线索而设计, 旨在加深学生对知识的理解。小学科学课堂教学本身就是学生的创造性学习活动, 是对科学知识的进一步接近和探索, 作业的设计更应当符合这个基本要求, 让学生在课堂中充分发挥出自身的潜能, 增强学习的主动性。

教学苏教版小学科学四年级下册第四单元无处不在的力《第1课力在哪里》时, 笔者考虑到力对于小学生而言, 即熟悉又陌生, 在生活中他们可以深刻地感受到力的存在, 但却无法用具体的语言或形式表达出来。因此, 笔者在课前布置学生们以小组为单位准备好橡皮泥或者揉好的面粉、弹簧、海绵, 在课堂活动时, 笔者布置了这样一个任务———“研究力对物体形状的影响”。在这个课堂作业中, 笔者要求学生以小组为单位, 利用自己准备好的道具, 朝着不同的方向用力, 记录物体形状的变化。通过当堂的小组实践探究, 使得学生对于力这种抽象事物有了更为具体的了解, 使他们对“力对物体形状的影响”有了更加深入的认识, 从而化抽象为具体, 让科学奥秘变得一目了然。

笔者以为, 当堂实践的作业形式能够强化学生作为课堂主体的意识, 培养了学生的动手实践能力与创新精神, 提高学生课堂参与的积极性与主动性。因此, 教师在教学过程中应该有意识地为学生创设形式多样的实验、实践动手平台。

三、课后作业:实践探究的升华

小学科学新课程标准指出, 科学探究应当成为小学科学教学的根本方式, 更应当成为学生学习科学的核心渠道。可见, 科学探究必然贯穿于小学科学教学的始末, 应当时刻将科学探究作为学生展开科学学习的主要方式, 并让之成为学生课后继续学习科学知识的一种能力。

教学苏教版小学科学六年级下册第五单元探索宇宙《第3课看星座》这课时, 由于本课的教学内容涉及学生们十分感兴趣的星座与奥秘无穷的星空, 因此, 笔者在教学过程中, 有意识地利用古巴比伦、古雅典与罗巴关于星座的神话传说, 营造神秘气氛, 激发学生自主探究的意识。在课后作业的布置中, 笔者引导学生以小组为单位, 建立“我们的星座”图, 引导学生借助科学, 正确地找到一些有代表性的星星或星座, 以此为基础建立属于小组的星座图, 并依靠神话传说, 对本小组的星座图作出讲解。

在本课的教学过程中, 笔者有意识地将神话传说与科学技术有机地结合起来, 以神话渲染星座的神秘色彩, 激发学生探究与实践的好奇心, 以科学帮助学生形成正确的科学观, 引导学生用科学技术去探索大自然的奥秘, 去挖掘星座的内在美, 让孩子们在课后实践探索的过程中, 形成团结协作的精神, 掌握观测星座的科学技巧。

总之, 小学科学不是知识性教育的学科, 更不是单纯指向技能操练的领域, 它是引领学生学会实践, 帮助学生更好地理解和认知科学的实践性探究课程, 它的作业设计比其课堂教学更加重要, 因为学生只有在作业中切身参与科学的实践和探究, 才能了解科学的奥秘, 才能取得非凡的学习成就。

科学建筑设计 篇2

六年级下册《科学》教学设计

第一单元 微小世界

1、放大镜

【教学目标】

【教学准备】

分组实验器材：放大镜（最好每个学生都能有一个放大镜，如果只能提供给学生一种放大镜，尽量放大倍数大一点）科学书或报纸上的照片、计算机或电视机屏幕。

【教学过程】

一、为什么要用放大镜观察

1、导入：师出示放大镜：“看，这是什么？”（生：放大镜）放大镜大家很熟悉，能否替放大镜来介绍一下自己——《我是放大镜》。

3、展示交流

放大镜的构造——镜架、镜片（如果学生能说出凸透镜也可以）

放大镜的作用——放大物体的像（可能学生会说“把物体放大”，提醒学生物体并未变大）

二、放大镜下的新发现

1、师：谁给大家演示一下放大镜的正确使用方法？

请学生演示放大镜的使用方法。

三、放大镜的特点

装满水的容器及水滴都具有放大的作用）

3、师：放大镜的镜片和能起放大作用的器具有什么共同的特点？（中间凸起，透明的）所以放大镜也叫“凸透”镜。

四、小结

【教学目标】

科学概念：使用工具能够观察到许多用肉眼观察不到的细节

过程与方法：使用放大镜观察身体结构的细部和活动

情感态度价值观

1、认识到使用工具观察扩大了人们的视野，可以观察到更细小的物体

【教学过程】

一、奇特的身体构造

1、科学家故事或多媒体课件导入：

师：在地球上有一个庞大的昆虫家族，它们种类数量繁多，每一种都有着特殊的身体构造与特有的生活习性，由于它们个头太小，常常被我们忽略。但有一些执着的研究者，他们常与这些小家伙为伍并以观察它们的生活为乐。比如法国著名的昆虫学家法布尔，他用整整一生的时间在田野里对昆虫进行观察，发现了许多昆虫的趣事，写出了著名的《昆虫记》。

2、用肉眼观察昆虫肢体

2)分组观察：提供给学生各种昆虫的标本或昆虫肢体的标本。（因这个寒假的冻灾，估计开学时不会有太多的昆虫，可以利用仪器室原有的标本和蚊蝇蟑螂等常见昆虫及其肢体为观察对象。

3、用放大镜观察昆虫肢体 1)师：（待学生观察得差不多不再有兴致时，发给每组至少两个放大镜。

2)交流观察发现：学生通过实物投影仪展示自己的观察记录，交流自己组的观察发现。通过观察发现，辅之以学生的相关课外知识，丰富学生对昆虫世界的了解，激发学生研究昆虫世界的兴趣。

二、昆虫的生活习性

1、阅读第6页观察实例：蚜虫和它的天敌——草蛉

阅读的摘抄进行展示，不但可以丰富学生的学识，而且小组间的竞赛有助于激发学生的观察兴趣。如果条件好的话，可以在网上开辟一个这样的空间。

３、放大镜下的晶体

【教学目标】

过程与方法：

【教学过程】

一、观察美丽的晶体

1、画一画我们记忆中的白糖、盐、味精的小颗粒

上节课我们用放大镜观察了小小的昆虫，今天我们要运用放大镜来看一些物质。

物质 糖 盐 味精

记忆中

放大镜

2、放大镜下的白糖、盐、味精的小颗粒

借助放大镜观察糖、盐、味精这三种物质的小颗粒分别是什么形状的。

3、关于晶体

交流借助放大镜观察到的食盐、白糖、味精的颗粒形状。（食盐和白糖都是立方体状的颗粒，味精是柱状的颗粒。

阅读第８页关于晶体的内容，欣赏第８页各种晶体的图片。

二、制作晶体

1、晶体的形成

2、制作我们的晶体

师：（出示其他班级已经制作的晶体）瞧，这便是用蒸发的方法得到的盐的晶体，让我们也来试一试好吗？ 师提供一些浓食盐溶液，让学生用滴管滴在玻璃片上，然后用酒精灯慢慢烘干。

４、怎样放得更大

【教学目标】

4、用自制的显微镜观察周围的物体

【教学过程】

一、显微镜的发展

1、如何放得更大？

生：用显微镜，用电子显微镜„„

2、介绍各种显微镜 1)最早的光学显微镜：荷兰詹森父子制作的显微镜才是世界上第一架真正的显微镜。由一个凸透镜和一个凹透镜组成，它是光学显微镜。

2)电子显微镜：以电子束代替光束，用磁场代替透镜。一下子把放大倍数提高到一万倍。

二、做个简易显微镜

1、怎样放得更大？

师：放大镜何以变成了显微镜呢，在放大镜变成显微镜的过程中人类进行了怎样的思考与努力呢？我想当时人们首先想到的问题肯定是：如何放得更大？同学们，你们有什么办法在现有的放大镜的基础上做到放得更大？（先让学生尝试回答）

2、我们自制显微镜

调整两个放大镜之间的距离观察物体，直到看得最清楚，然后移开一个凸透镜，比较一下两次看到的物体有什么不同。

三、小结

5、用显微镜观察身边的生命世界

（一）【教学目标】

科学概念：洋葱表皮是由细胞构成的过程与方法：

【教学过程】

一、谈话导入

师：这是

一个洋葱，如果从它的内表皮上揭下一块，你能看到些什么？如果用上放大镜又能看到些什么？如果用上显微镜又能看到些什么？

二、制作洋葱表皮玻片标本 1)在一个干净的玻璃载片中间滴一滴清水

2、学生以组为单位制作玻片标本

二、用肉眼和放大镜观察洋葱表皮

1、先用肉眼观察洋葱表皮，将看到的画在科学记录本上（或书上13页）

三、用显微镜观察洋葱表皮

1、师：如果我们将洋葱表皮的玻片标本放到显微镜下观察，又会有什么新的发现呢？

2、师出示显微镜，介绍各部分的名称、功能及使用方法（如果学生五年级时已使用过，也可叫学生介绍老师指导更正，具体内容见13页）

3、每2人一个显微镜观察洋葱表皮，不会使用的同学可根据13页的提示进行操作。每组的材料员监督大家进行规范的操作，对不规范操作且不改正的同学取消其使用资格。

4、交流我们在显微镜下的发现

（洋葱表皮由一个个比较规则的多边形组成。洋葱表皮上的一个个小房间似的结构，是洋葱的细胞。阅读12页的资料，了解胡克发现细胞的故事。

四、课外作业

查找资料：细胞的作用

6、用显微镜观察身边的生命世界

（二）【教学目标】

篇二：2016年上期六年级下册科学教案 湘江九年制六下科学-事在人为？人在事为！励已训生，事半功倍！（4）“我们学习了科学探究”—— 此单元包括“我们的科学学习历程”、“确定我们的研究主题”、“启动我们的探究之龙”、“分享我们的探究果实”4课书。此单元是全册教材、全套教材的总结单元，旨在引导学生比较系统地回顾和总结四年来所经历的探究历程，梳理、总结出探究的一般过程和方法并再次经历一次相对完整的探究过程，然后以研究报告和科学探究成果展示会的形式作为小学四年来科学探究学习的一次汇报。

（5）“科学的历程”——此单元只有“科学的历程” 1课书。此课是以科技史为专题的全套教材的总结课，旨在让学生对人类科学技术发展的历史进程初步有所了解，并对这一进程中所体现出来的科学精神和科学方法有所感悟，能关注科学技术与社会的联系，并且在学科学、爱科学的情感态度价值观上得到升华。

四、知识结构图

五、教学重难点

教学重点：生物的进化与水环境污染与保护 教学难点：宇宙探索

六、教学目标：

1、培养学生科学的思维方法，努力发展学生解决问题的能力，使得学生们在日常生活中亲近科学、运用科学，把科学转化为对自己日常生活的指导，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯；

湘江九年制六下科学-事在人为？人在事为！励已训生，事半功倍！

第十一周宇宙畅想曲 第十二周我们的科学学习历程第十三周确定我们研究的主题第十四周启动我的探究之龙 第十五周分享我的研究果实 第十六周科学的历程 第十七周期末考查

表1湘版六年级下册科学教材探究能力要求 5--事在人为？人在事为！励已训生，事半功倍！篇三：小学科学六年级下册教案(科教版)教 科 版 六 年 级 下 册

科 学 教 案

嘉 陵 小 学 周 柯 第一单元 微小世界

1、放大镜 【教学目标】 科学概念

1、过程与方法

1、理解使用放大镜观察的意义。

分组实验器材：放大镜（最好每个学生都能有一个放大镜，如果只能提供给学生一种放大镜，尽量放大倍数大一点）科学书或报纸上的照片、计算机或电视机屏幕。

一、为什么要用放大镜观察

1、导入：师出示放大镜：“看，这是什么？”（生：放大镜）放大镜大家很熟悉，能否替放大镜来介绍一下自己——《我是放大镜》。

放大镜的构造——镜架、镜片（如果学生能说出凸透镜也可以）

放大镜的作用——放大物体的像（可能学生会说“把物体放大”，提醒学生物体并未变大）

1、师：谁给大家演示一下放大镜的正确使用方法？

请学生演示放大镜的使用方法。

3、师：放大镜的镜片和能起放大作用的器具有什么共同的特点？（中间凸起，透明的）所以放大镜也叫“凸透”镜。

四、小结

1、师：对于熟悉的放大镜，通过今天这节课的学习你有什么新的发现或收获吗？（放大镜也叫凸透镜，凸度越大放

2、课外你可以尝试着用一些简易的材料自己制作一面放大镜，或者用你的放大镜去仔细观察身边的物品，看看还会

板书设计：

放大镜

构造：镜架、镜片（凸 透 ——“凸透”镜）作用：“放大”物体的图像、放大细节 用途：?? 教学后记：

2、放大镜下的昆虫世界

【教学目标】

科学概念：使用工具能够观察到许多用肉眼观察不到的细节 过程与方法：使用放大镜观察身体结构的细部和活动 情感态度价值观

1、认识到使用工具观察扩大了人们的视野，可以观察到更细小的物体

【教学重点】能通过放大镜观察到更多关于昆虫的细节 【教学难点】用图或文字记录放大镜下的昆虫肢体及生活习性 【教学准备】

分组实验器材：昆虫或昆虫器官标本、放大镜

教师演示器材：有关昆虫形态构造和生活习性的多媒体课件或图片资料 【教学过程】

一、奇特的身体构造

1、科学家故事或多媒体课件导入：

师：在地球上有一个庞大的昆虫家族，它们种类数量繁多，每一种都有着特殊的身体构造与特有的生活习性，由于它们个头太小，常常被我们忽略。但有一些执着的研究者，他们常与这些小家伙为伍并以观察它们的生活为乐。比如法国著名的昆虫学家法布尔，他用整整一生的时间在田野里对昆虫进行观察，发现了许多昆虫的趣事，写出了著名的《昆虫记》。

2、用肉眼观察昆虫肢体 1)2)

可以利用仪器室原有的标本和蚊蝇蟑螂等常见昆虫及其肢体为观察对象。

3、用放大镜观察昆虫肢体 1)

2)

的相关课外知识，丰富学生对昆虫世界的了解，激发学生研究昆虫世界的兴趣。

二、昆虫的生活习性

1、阅读第6页观察实例：蚜虫和它的天敌——草蛉

（为使学生能坚持观察，可在科学活动室内布置一个“昆虫世界”，以小组为单位将学生的观察发现和课外阅读的摘抄

进行展示，不但可以丰富学生的学识，而且小组间的竞赛有助于激发学生的观察兴趣。如果条件好的话，可以在网上开辟一个这样的空间。

板书设计：

放大镜下的昆虫世界

奇特的身体构造：复眼——由小眼组成

触角——形状结构各异 足——密布细毛，有钩爪 ?? 实践活动：借助放大镜观察昆虫的生活 教学后记：

３、放大镜下的晶体

【教学目标】

过程与方法：

1、用放大镜观察常见固体物质的晶体。

2、用图记录观察结果。

1、激发了解和探索晶体世界秘密的兴趣。

2、在欣赏各种晶体的过程中，感受自然的美。【教学重点】观察放大镜下的晶体。

分组观察器材：放大镜、食盐、味精、烧杯、滴管、玻璃片、矿物晶体?? 教师演示器材：各种晶体及晶体用途的图片或多媒体课件，制作好的大晶体及器材 【教学过程】

一、观察美丽的晶体

科学设计数学练习 篇3

一、教师要端正设计练习的思想

很多教师认为，数学练习的目的就是为了巩固新学习的知识。于是，大量重复的设计练习题，练习课上成了做题课。这样做不但加重了学生的负担，而且与教师自己理想的结果背离，事倍而功半。殊不知对于小学数学来说，一道好题的价值在于它能够给予学生除了题目结果以外更多的东西，数学的思想方法，价值体验等等。因此，教师要端正设计练习题的思想，为学生设计一些符合学科的本质、符合学生身心发展的规律、以人为本的、可持续的练习题。

二、练习题由统一规格向存在差异转变，体现练习的层次性

众多周知，学生之间由于智力、基础等方面存在个体的差异，小学数学练习的目的、内容、方法应该因人而异，练习题的设计应能体现分层要求，既有基本题材又有拓展题材，让后进生“吃得饱”，又让优生“吃得好”。练习既要面向全体学生，又要加强分类指导。任何时候，任何班级，都会有差异。在练习时，教师应根据学生的实际，既要照顾大多数学生，又要兼顾不同学生的需要。让练习真正成为学生自己的练习，体现学生的学习自主性

三、有模仿性的基础练习转向创造性的思维练习

练习课是继新授课之后以学生练习为主要内容和形式的一种课堂教学，它是新授课的补充和延续。所以，练习是全面完成数学教学任务所必不可少的重要手段。正因为如此，有的教师所设计的练习就是比着葫芦画瓢。模仿新授课所讲知识点，为学生设计一些类似的题目加以练习。这样虽然巩固了新知识，但对于学生的思维灵活性和广阔性发展起不到一点作用，题型稍微转变一下，学生照样不会做。因此练习题的设计要有模仿性的基础练习向创造性的思考练习转变。教师可以从以下几方面入手：1、设计多维性练习，培养发散思维能力；2、设计变异性练习，培养求异思维能力；3、设计比较性练习，培养聚合思维能力；4、设计推理性练习，培养逻辑思维能力；5、设计质疑性练习，培养批判思维能力；6、设计扩展性练习，培养创造想象能力；7、设计模仿性练习，培养迁移应用能力。

四、数学练习题的内容要体现趣味性和应用性

数学练习题的设计，应创设丰富的学习情境，以利于学生观察、实验、猜测、验证、推理与交流，要突出练习的趣味性、应用性。

1、突出练习题的趣味性。

提高练习的趣味性，寓练于乐，练中生趣，不仅可以减轻学生的心理负担，而且能够变“被动学习”为“主动学习”，有效地提高练习质量和效果，真正达到练习的目的。

例如：我在讲完《面积和面积单位》时，出了这样一道练习：

小红学习了面积和面积单位后，回家写了一篇数学日记：“白天，我坐在高约4米的椅子上，认真听老师讲课，并不时的举起面积约1平方米的小手，积极发言。得到老师的表扬时，我还不时的露出了两个可爱的小酒窝和几颗面积约1平方分米的门牙；到了晚上，我睡在面积约3平方厘米的床上，做着各种奇怪的梦。”

学生看完后，哈哈大笑，我故作惊讶的问：“笑什么呢？”学生争先恐后的一一找到了小红日记中的错误。这样学生在不知不觉中既做了练习，巩固了新知识，有兴趣盎然，了在其中。

2、突出练习题的应用性。

传统的数学练习设计理念将练习视为强化课堂教学的一个途径或工具，追求的是练习终结性的实效。新课程理念认为，小学数学练习是为了重建与提升小学数学课程的意义。多样化的练习将构成学生课内、课外、校外生活的重要生活时空。因此，我们的小学数学练习不应该是强加给学生的负担，而应该是学生在他们的成长过程中的一种自觉的生活需要、学习需要。在数学练习课中，每一个小小的练习都要考虑它的作用、目的，是否必须要练习，是否有效。只有设计出真实有效的练习，才能真正提高课堂教学效率。

五、练习课课堂教学要与学生的反馈相结合

教学是一种有目的的行为，任何有目的的行为都必须实行控制，免使行为偏离目标。为此，我们在练习课的课堂教学中，要注意针对新课后学生出现的主要问题，组织反馈练习，同时加强课堂巡视，搜集信息，及时“调节”。每次练习，都必须严格要求，练习课结束前要求学生根据练习内容进行总结，归纳。学生通过解题后用自己的语言归纳出练习课所涉及的解题和技巧。这种方法，有利于学生对新知识的巩固和深化。要留给学生充足的探索、练习和交流时间，避免“匆匆过场”的现象。

六、练习内容与生活紧密联系

数学来源于生活，有应用于生活。 《数学课程标准》也指出：“数学教学要紧密联系学生的生活环境，从学生的生活经验和已有的知识出发，创设有助于学生自主学习合作交流的情境，使学生通过观察、操作、归纳、类比、猜测、交流、反思等活动，获得基本的数学知识和智能，进一步发展思维能力，激发学生的学习兴趣，增强学生学好数学的信心，使学生初步感受数学与日常生活的密切联系。”在练习课中，让数学和学生的生活联系起来，以学生的生活经历为主体，营造丰富的、生动的、真实的数学学习氛围，赋予数学学习鲜活的现实意义。这样，学生不但会感觉到数学的亲切，更会对此产生兴趣。练习的内容设计要从学生的周围熟悉的事物中寻找富有生活情趣的数学习题。让他们体验到数学的内在价值，做到学以致用，从而激发学生探索欲望，促进学生和谐发展。

总之，教师要清醒的认识到，“练习课不是句号，设计适合学生继续学习、发展提高的练习，并不仅仅是为了解决一节课的问题，学生经过练习，达到方法与技能的融会贯通，发现掌握令自己终身受用的东西，才是练习课的真正价值所在”。

科学建筑设计 篇4

“科学本质”到底是什么？不同的哲学流派有着不同的解释，并非几句话就能言明。然而需要着重强调的是“科学本质”不仅仅体现在科学知识与其他学科知识有不同之处，更体现在科学方法、科学过程及科学精神有其独特之处。本文无意也无法罗列所有的科学本质特征，而且，有些能体现科学本质的特性如波普尔所强调的“证伪性”也很难在基础教育阶段的课堂中进行阐述。本文尝试选择一些有利于课堂教学设计的、又能体现科学本质的要素，把利用这些要素进行教学设计的课堂以案例的形式呈现出来，进行分析，以期对大家有些许启发。

一、寻找证据———科学知识的来源

“科学是以多样统一的自然界为研究对象的探究活动，是建立在证据和理性思维的基础上的。”[1]任何科学结论都需要有相应的证据来证实。生物真的是在不断地进化吗？马的化石就是一个强有力的证据；地球真的是圆形的吗？月食就是一个强有力的证据。科学是一门讲究证据的学科，在科学课堂教学中也可用寻找证据的方式来进行教学设计，培养学生养成用证据说话的思维习惯。

案例1《摩擦的利和弊》

在《摩擦的利和弊》教学设计中，教师往往先对摩擦进行分类，然后逐一讲解各类摩擦的特点，最后分析增大或减小摩擦的各种方法。整堂课的顺序就是教师讲解加适当实验。为突出科学的本质，我们可以要求学生设计实验寻找证据来设计课堂教学。

引入新课后，让学生通过寻找证据来研究固、液、气三者之间的摩擦问题。

(1）固体之间是否存在摩擦？当手在桌子上向后运动时，会感到有一个力在“拽”着手不让其运动，这就是证据，但不够明显，能否找到一个更易为大家接受的证据？这时可引导学生用毛刷在桌面上运动，毛会发生明显的弯曲。此实验不但表明固体间存在摩擦，而且也能说明摩擦力的方向问题。很明显这个证据较上一证据更能说明问题。

(2）固体与气体之间、固体与液体之间是否也存在摩擦？科学是讲究证据的学科，我们应有足够的证据来解释这些问题。证据可以在日常观察中所得，也可以通过设计实验而来。

(3）学生提出如和平号空间站碎片穿越大气层及陨石在大气中燃烧等证据来说明固体与气体之间存在着摩擦。这是平时阅读观察所得来的证据。对于固体与液体之间的摩擦，可让学生设计实验来提供证据。如让单摆分别在空气和液体中摆动看哪个单摆先停下来（如图1），从而得出固体与液体间也存在摩擦。

从教学设计的角度来考虑，上述案例主要是通过寻找证据作为线索来组织课堂教学的。由于需要解释说明新问题，因此需要以日常现象作为证据，对其进行分析得出其中的科学道理；需要设计新的实验来获得新的证据。在分析日常现象、设计实验的过程中，习得了新知识。这些知识并非因为教材中有才要学习，而是在解决科学问题需要获得新证据的过程中习得。因此，这些知识对学生而言是具有“意义“的。

可以用寻找证据方式来进行教学设计的教学内容有不少，如在《电阻》一节中，先让学生猜想电阻大小与哪些因素有关，然后让学生设计实验，收集获取相关证据，最后分析证据弄清各因素之间的逻辑关系。这些课的共同特点是为了证明某项结论，必须用相应的证据来说话。在寻找证据的过程中，学生习得了科学知识，同时也习得了获取证据的方法、证据的种类等教材中没有明确指明的“隐性”知识。而分析证据能否支持假说、通过证据归纳推理得出科学结论的能力，更是“灌输式”教学法所无法培养的能力。

二、科学对比———寻找对象间的异同

有些现象非常雷同，学生无法辨别其中的细微之处，这时就要用到对比法。对比法就是在分析和综合的基础上将各种事物加以比较，确定研究对象之间差异点和共同点、探寻事物之间内在规律的一种思维方法。各种科学现象和过程都可以通过对比来确定其差异点和共同点，为进一步抽象概括做好准备。对比法是认识客观事物及其变化规律的科学方法之一。

案例2光学复习

在上复习课时，教师往往是先对光学知识作一简单地罗列，然后再做一些巩固练习。用这种模式上课的教师其内在的基本假设是：复习就是对知识的再次回忆，遗忘了就由教师进行提醒，再次强化记忆。由此导致越是上复习课，越缺少“科学味”。以下是在光学复习课中利用对比方法进行教学设计的基本思路。

教师先出示两幅稍有差异的图片，让学生仔细观察，找出两图中的不同之处（如幼儿经常玩的找图中不同点的游戏），从而引导学生了解对比法，即找出不同事物的共同点和不同点。然后在黑板上画出光的直线传播、反射和折射的示意图，师生共同对比直线传播和反射、直线传播和折射的异同点，使他们能初步运用对比法来比较各知识点的异同。接着让学生自己结合光的反射、折射现象和反射定律、折射规律，来对比光的反射和折射这两部分内容，以列表的形式强调两者的异同。按照此思路再进行镜面反射和漫反射的对比、小孔成像和平面镜成像的对比以及实像和虚像的对比等复习。

上述案例的知识主线是光学基本知识，方法主线则是对比法。在相互对比的过程中，将光的直线传播、光的发射、光的折射等本来独立的知识综合起来了，初步建构起光学的知识结构体系。通过这堂光学复习课，不但巩固了光学的知识，而且在实践中应用了“对比”这一科学方法，从而使得学生对“对比”方法的应用做到了然于胸。

当教材中有多个知识点，这些知识之间既有共同之处，又有显著差异时，我们可以利用对比进行教学设计。如在复习重力、弹力、摩擦力时，我们也可以通过对比的方法，分别对各种力的方向、作用点、大小进行比较，帮助学生建立统一的科学概念和知识结构。

对比仅是众多科学方法中的一种，分析、综合、类比、假说等均是科学研究的方法。我们也可以应用这些科学方法来设计课堂，如通过水流与电流、水压与电压的类比进行教学设计。教师应熟悉教材的知识体系，了解知识的来源，根据具体的知识选择不同的科学方法来设计体现科学本质的课堂教学。

三、建立模型———复杂世界的简化

在科学发展的历史中，科学家往往利用模型来进行粗略的理论计算，解释研究对象的规律，作出科学的猜测。如原子结构模型、遗传物质DNA分子双螺旋结构模型、地壳构造的板块模型等。通过这些模型，能帮助我们更好地认识自然、理解自然。科学模型是一种重要的科学研究方法。以下是以建构模型来进行教学设计的案例。

案例3浮力复习课

在复习浮力知识时，往往要复习浮力的基本概念、浮力测量的方法、物体的沉浮条件、浮力的应用等等。如何把这些知识串联起来，避免各自为政呢？我们可以利用鸡蛋建立模型来组织课堂教学。

(1）同一个鸡蛋放在两种不同液体中（如图2 (1) (2) ）。

让学生分析在这两个烧杯中鸡蛋浮力的大小。根据这个模型，就可以解决密度计测量液体密度的原理及轮船从河里驶向大海中沉浮的情况。

(2）两个大小不同鸡蛋沉入同种液体中，VA<VB（如图2 (3) ）。

先让学生比较两个鸡蛋所受浮力的大小，用了什么原理？这个模型在生活中是否能找到应用实例？根据这个模型，学生就可以来分析汤圆熟了以后能浮起等问题。

(3）两个大小不同鸡蛋在同种液体中，mA<mB（如图2 (4) ）。

用此模型可以解决远洋轮船上装卸货物时，船所受浮力大小的变化情况及潜水艇、沉船打捞等情况。

轮船、密度计、潜水艇及沉船打捞等这些千差万别的事物背后却有一个共同的知识基础———浮力。现象各有不同，其本质却是相同的。本案例中利用一只鸡蛋作为模型，把浮力的各个知识串联了起来，为我们分析浮力问题提供了思考的“样式”。“经典科学观”认为科学知识的本质之一就是“普遍性与抽象性”，“任何真正的科学认识都不应停留在某个特定对象或状态，而应由特殊上升到一般”[2]。通过对具体事物的分析，认清现象中的本质特征和非本质特征，找出事物的共同本质，最后建立模型。在此过程中，学生分析问题的能力得以提高，归纳推理的逻辑思维得以训练。

除上述浮力模型外，科学教材中还有如分子热运动、物态变化等内容也可以用建立模型的方法来组织教学。学生在对现象进行必要的简化，忽略次要因素，以突出主要矛盾的过程中，在模型不断地建立、演化、修正的过程中体验知识的建构过程，认识科学的本质。

四、解决问题———科学方法的应用

波普尔明确认为：“科学开始于问题，而不是开始于观察”，“正是问题才激励我们去学习、去发展我们的知识，去试验，去观察”[3]。问题与科学天生就是不可分离的。问题与人生也须臾不离。“提出问题并且试图琢磨其中的机理，是人类最基本的特征之一。而科学史讲述的正是不同的个人、团队和集体是如何对某些最基本的问题寻求解答的过程。例如，人类从何时开始想知道地球是由什么组成，它的形状是怎样的？他们如何寻找答案？他们设计了哪些方法来得到结论？这些方法好不好？从哪个环节开始，这种探究变成了科学？这又意味着什么？”[4]

案例4“白盒子的秘密”

这是一堂7年级科学测量一章的复习课，要在一堂课内把长度、体积、质量及科学探究复习一遍有较大的难度。以下呈现的是我们利用了“解决问题”的教学设计思路进行的复习。

(1）老师手中有一些白盒子，不知道里面装的是什么，今天我想和同学们一起探究这个白盒子里面到底是什么。学生作出种种猜测。（在实际的探究中，复习科学探究的基本步骤和方法）

(2）要判断里面可能是水或牛奶，必须要有证据。教师出示小资料，告诉学生1毫升水及牛奶的质量，学生由此得到启示，要测出若干毫升的液体，测其质量。（由此来复习液体体积及液体质量的测量）

(3）出示一正方体小金属块，小资料告诉1cm3铁及铜的质量，要求判断是何种金属。（培养学生设计探究方案的能力及复习长度测量及固体质量测量等）

在解决“白盒子”中到底是什么这个问题的过程中，学生完成了各项知识的学习（复习）。这些知识都是围绕问题的解决展开的，非教材规定、教师硬塞。琳达·达林-哈蒙德认为，基于问题的学习是以探究为基础的三种“高效学习”方法之一。[5]在这个教学过程中，问题是学习的起点，终点是问题的解决，在起点和终点间的过程则是教学的重点。在解决问题的过程中，学生需要精确表征问题，提出解释，寻求解决的着力点（科学知识），设计实验方案等等。学生学到的不仅是知识，更是解决问题的方法。学生为解决问题而获取知识，反过来，又应用知识来解决问题，高层次思维能力与自主学习能力借此过程得到充分发展。

基于问题的教学设计中，我们需要寻找这样的“大问题”来设计课堂教学。如《指南针为什么能指南》一节则可以指南针的制作为“大问题”来设计教学。用“大问题”来贯穿教学的始终，引导整个课堂。

要在科学课堂中体现科学本质，提高学生的科学素养，并非一蹴而就的事情。作为教师首先应认清科学的本质，教师自身的科学本质观必将影响其课堂教学行为。其次教师应具有良好的教学设计能力，能根据科学的本质来设计课堂教学。对科学本质的教育有“隐性”和“显性”两条路径。有研究表明，对科学本质的理解是一种认知性学习结果，应该被“显性”地教，而不是期望“在科学活动中通过一种渗透过程被同化”。[6]很显然，上述案例都是教师在对教学内容作出深入分析、正确认识科学本质的基础上，巧妙地以某一能显示科学本质的方面来作出的教学设计。这些案例中既有“显性”的特征，也有“隐性”的地方，将两者有机地结合起来，值得我们思考、借鉴，以期能开发出更多的能体现“科学本质”的课堂教学案例来。

参考文献

[1]教育部科学 (7～9年级) 课程标准修订项目组.科学 (7～9年级) 课程标准, 2010.8.

[2]郑毓信.科学教育哲学[M].成都:四川教育出版社, 2006.5.

[3]波普尔.猜想与反驳[M].上海:上海译文出版社, 2005.9.

[4]雷·斯潘根贝格, 黛安娜·莫泽.科学的旅程[M].北京:北京大学出版社, 2008.11.

[5]琳达·达林-哈蒙德, 等.高效学习:我们所知道的理解性教学[M].冯锐, 等, 译.上海:华东师范大学出版社, 2010.1.

科学教学设计 篇5

高新区第三小学

王静雪

【一】学习目标

1、让学生认识各种各样的磁铁，知道磁铁的性质，了解磁铁的应用。

2、能相互配合，用简单器材做简单的观察实验，并做实验记录；能选择自己擅长的方式表述研究过程和结果；能倾听和尊重其他同学的不同观点和评议。

3、激发学生探究科学的兴趣，培养他们探究问题的能力，增强把学到的知识应用于生活的意识。

【二】学习重点

指导学生认识磁铁性质，运用磁铁性质进行磁铁游戏。【三】学习难点

在游戏中运用磁铁性质分析解决磁铁游戏中的问题。【四】课前准备

1、教具准备：磁铁、课件、蝴蝶模型、花丛图、学具塑料包等。

2、学具准备：活动记录表、各种各样的磁铁；细绳、铁钉、大头针、曲别针、木块、泡沫塑料、两片大小不一的纸、新版的1角硬币、橡皮等。

【五】教学过程

一、激趣导入，揭示课题

师：孩子们，很高兴能和大家一起上课，准备好了吗？好，上课。师：刚才我走进教室时，有一只蝴蝶也悄悄地飞进来了，想看看吗？看，这只蝴蝶正在花朵上休息，诶，蝴蝶开始在花丛中飞了 师：你想知道蝴蝶在花丛中飞翔的秘密吗？

师：今天我们就通过有趣的磁铁游戏来发现其中的秘密。

二、观察交流，实验探究

1、认识各种磁铁

师：一提到磁铁啊，相信大家都玩过，那你们玩过的磁铁是什么形状呢？ 师：你说，你说的条形磁铁是最常见的一种。师：看看老师准备的磁铁中，有没有你熟悉的呢？师：这些的磁铁虽然形状各不相同，但它们却有相同之处，你能看出来吗？仔细观察一下，说说看。学生答：颜色不同，你的眼睛真亮！上边标的有不同的字母，你观察的很仔细！

师：那么，我们把标有S的这一端叫做磁铁的S极（也叫南极），把标有N的这一端叫做磁铁的N极（也叫北极）。

2、实验探究——小组合作，在玩中学

师：科学家们这样用字母表示两极，到底有什么好处呢？让我们去磁铁游戏中去找答案吧。

那么，在游戏活动中，我们都必须注意哪些事项呢？ 现在让我们开始第一个游戏—— 游戏一：磁铁转转转

师：请你睁大亮亮的眼睛往前看，老师手中的水槽里已经装上水，我在水里放上一片塑料板，再把小的条形磁铁放上去，请你帮我拨动磁铁，让它转个圈吧，现在请你耐心等待，哦，停下了，你来看，这是磁铁的指向。

N极指向北，S极指向南，师：这就是磁铁的一个特性，它可以指南北。

师：如果你在野外迷了路，可以用这种方法找回方向哦。除了这个磁铁还有别的特点吗？让我们进入第二个游戏——

《磁铁找朋友》

游戏二：磁铁找朋友

师：做实验前，要先看活动要求：

1、四个人做实验

2、一人汇报实验结果。

3、一人填写活动记录。

师：每个小组的材料袋里面装有两块磁铁和各种小物品。请你试一试这么多材料里面有哪些东西能够被磁铁吸住？ 师：看哪个小组分工明确、做的最好。

学生亲自动手操作，观察，总结。小组汇报实验结果。

师：哦。他们用事实告诉大家磁铁都能吸住哪些物品，还认真填写了记录表。你们的学习态度值得大家学习。师小结：磁铁能吸铁制品。我们把磁铁的这种本领叫磁性。游戏三：磁铁吸力赛

师：我们现在已经知道了磁铁有磁性，那磁铁各部分的磁性强弱相同吗？我们怎样才能证明呢？

师：对！实验是科学探究的重要方法。师：请和老师一起进入第三个游戏。磁铁吸力赛

师：看，我手中的条形磁铁，我用N极去吸大头针，能吸到吗？ 我再用S极去吸大头针，看能吸到吗？现在，我握住条形磁铁两极，用中间部分去吸大头针，能吸到吗？师：同样是一根条形磁铁，为什么两极能吸住大头针，而中间部分就不能吸住大头针呢？（同学们仔细观察，猜测：可能是两端磁力大吧„„）

师：究竟是不是这样呢？只有自己真正动手实践了才能得出正确的结论。

好了，现在请把你的实验材料放回原处，和老师一起完成实验记录表。师：我们已经知道了磁铁的两端和中间磁力各不相同，如果让一块磁铁两端去碰另一块磁铁两端，他们会友好地在一起吗？想知道答案吗？

游戏四：磁铁碰磁铁

那就让我们一起进入第四个游戏“磁铁碰磁铁 ”。

先看活动要求：

1、两位同学用线将一块磁铁从中间吊起来，待静止。

2、另一位同学拿另一块磁铁的N极、S极分别去接近第一块磁铁的N极、S极。

3、第三人汇报结果。最后一位同学填写活动记录。

师：在3号实验袋里有两块条形磁铁、一根线。现在开始实验。师：看第四小组的实验记录单（PPT）

过渡：通过以上的几个游戏，我们知道了磁铁的相关知识？（复习板书）

4、生活中的应用。

师：我国是世界上发现和利用磁铁最早的国家，“司南”就是我国劳动人民利用磁铁的实例。

师：现在磁铁在我们生活中有着广泛的应用。

三、拓展运用，解决问题 师：这节课我们知道磁铁的性质，还要学会利用它解决一些生活问题。解决问题：妈妈在缝衣服时，不小心针掉进了地板缝隙里，怎么也捡不出来，你能想出个好办法吗？

四、总结评价，联系生活

看来，大家通过自己的观察和发现掌握了磁铁的特点。但是你还记得前面老师拿的那只蝴蝶吗？它为什么蝴蝶在花丛中飞舞？谁能解释一下？

精细科学设计 有序有效实施 篇6

《指南》包括编制依据、目的意义、适用范围、基本原则、演练准备阶段、演练实施阶段和演练总结阶段等七个部分，在明确编制依据、适应范围和基本原则的基础上，按照演练准备、演练实施和演练总结等三个阶段对中小学幼儿园应急疏散演练活动的全过程进行了系统、清晰的规定，既明确了精细、科学的方案设计，又突出了有序、有效的实施过程。

《指南》从制定演练方案、成立演练组织结构、演练前安全教育、演练前师生身体状况询问检查及其他准备工作等五个方面，明确了中小学幼儿园在演练准备阶段需要完成的各项任务。特别是对于制定演练方案和成立演练组织机构这两个方面的关键工作进行了细致的界定。在制定演练方案部分，明确规定了制定演练方案的依据、演练方案的各个内容要素和设计演练方案的几点具体要求；在成立演练组织机构部分，明确规定了应急疏散演练领导小组的人员构成、工作职责和领导小组下设的若干专项工作小组的具体任务。

《指南》按照中小学幼儿园演练实施的实践过程，分避险科目、疏散科目两个方面，明确了中小学幼儿园在演练实施阶段需要完成的各项任务。不仅明确了每个环节做什么，而且明确了在哪里、谁来做、用多长时间等，对于演练活动的具体操作规范和标准进行了精准、精细的阐述。

《指南》从演练现场指挥、演练安全教育、演练场地和物资清理、演练总结评估和演练档案管理等五个方面，明确了中小学幼儿园在演练总结阶段需要完成的各项任务，对于不同层面的演练总结活动进行了系统、全面的阐述。

总体来说，《指南》对于指导和改进中小学幼儿园应急演练活动有重要意义，具体体现在三个方面：一是能够提升中小学幼儿园应急疏散演练活动设计的规范性和科学性；二是能够提升中小学幼儿园应急疏散演练活动实施的有序性和有效性；三是能够最终落实中小学应急疏散演练活动的实效性，提高学生的紧急逃生和安全自护能力。

合理设计 科学用电 篇7

在图1中, 如果交流电源系统长时间“断电”, 大功率广播电视发射机长时间用直流电源系统供电, 由于耗电太大, 将导致直流电源系统故障而产生很大的经济损失。所以交流电源系统仍然是智能一体化电源系统中最重要的组成部分。就是说交流电源系统是不能长时间“断”电的 (允许几分钟短时间断电) 。广播电视台站的交流电源一般有两路国家电网输入 (电网输入端都安装了雷电波滤波器) 和自备发电机电源。如果在两路国家电网都停电的情况下, 在电台正常工作时段, 本单位自备的“发电机”自动启动供电;反之在电台休息时段, 所有广播电视发射机不工作, “发电机”不启动。这就是本文的论点。

1合理设计、科学用电

我国的石油、煤、水和电都相对不足, 因而成为制约我国发展的突出矛盾。石油、煤和水的不足引起严重缺电, 所以节约能源也是广播电视工作者在工作中考虑的问题。

广播电视台站在国家电网都无“电”时, 自备的发电机控制系统检测到市电 (A、B、C相) 无电, 发电机控制系统的三相电源缺相保护继电器“释放”, 导致发电机蓄电池电压加到发电机启动系统, 发电机自动完成供电。发电机自动控制系统原理如图2所示。

在图2中, 发电机正常运行时, 如果市电恢复, 发电机立即自动关机。但是, 图2中的发电机自动控制系统是不完善的。因为广播电视台站的发射机有休息时段 (停播时段) 。在晚上休息时段发生市电 (A、B、C相) 无电时, 如果发电机启动, 将产生油耗、发电机运行损耗、值班人员不能休息等, 这些都是极大的浪费和损失 (我台自备发电机为286k W, 柴油运输成本高, 每小时耗油费用超过500元) 。

发电机自动控制系统原理如图3所示。

在图3中, 发电机自动控制系统主要增加了一个定时器。定时器实际就是一个定时开关。定时器在发射机正常工作时段, 才能够接通发电机启动电路。图3能够完成只有在发射机工作时段:发生市电停电时, 发电机立即启动供电;在电台休息时段, 发生市电停电时, 发电机不运作。图3的设计达到了节约柴油、减少发电机运行损耗、保证了值班人员正常休息。

2技改简单可靠、经济实用

广西建筑科学研究设计院 篇8

广西建筑科学研究设计院成立于1958年, 是广西区内唯一的省级综合性建筑科研设计单位。建院五十多年来, 特别是科技体制改革以来, 该院始终坚持以“科技为先导, 设计为主业, 多业并举、协调发展的战略”, 不断开拓进取, 提高市场竞争能力, 依靠自身的核心竞争力取得市场竞争优势和企业的长足发展, 成绩喜人。依据国内外建筑行业技术发展的趋势和企业发展目标, 制定企业创新战略, 以科技创新促进企业的持续快速发展, 2010年该院被确定为国家级高新技术企业。近年来, 该院借助广西建筑科学研究院企业技术中心、广西建筑节能技术重点实验室项目建设、广西绿色建筑与建筑节能工程技术研究中心组建创新技术平台, 整合院内各部门及院下属公司的技术力量, 加大科技创新基础设施建设, 开展与广西发展绿色建筑、建筑节能及绿色城镇化产业相关的关键技术的研究创新工作, 在广西的绿色建筑与建筑节能技术领域上攻克了一批关键技术, 编制了一批技术标准, 建设了一批示范项目, 推广普及了一批新技术, 带动了相关产业的发展, 为广西的绿色建筑、建筑节能乃至建设领域的科技创新工作的深入开展发挥了重要作用, 同时企业也得到了长足发展。该院始终致力于向社会提供高品质的现代专业技术服务, 包括政府支撑服务、设计技术服务、行业技术咨询服务、科技成果转化与应用、科技创新平台及能力建设等, 均在行业中享有极高的声誉。面对设计行业的严峻挑战, 该院将进一步强化市场意识、服务意识、创新意识、整合优势资源、提高综合竞争力, 为创造美好的工作和生活环境而不懈努力。

关于建筑的科学哲学 篇9

《建筑的科学哲学》是我为东南大学建筑学专业博士研究生开设的建筑哲学课程的一部分, 其内容包括建筑学的认识论基础、建筑的理性问题、建筑理论范式、建筑学科的边界问题以及建筑研究的方法论。这些专题是在现代科学哲学的视野中加以探究的。关于科学哲学的概念, 大致有两方面的理解:一是由《牛津哲学词典》给出的词条解释, 即:科学哲学是对科学、对科学实践的反思所产生的问题的探究 (1) ;另一种理解是在20世纪初期, 石里克、莱欣巴哈等德国哲学家将科学哲学视为一种与传统的思辩哲学相对立的新的哲学 (2) 。英国哲学家罗素也主张将科学方法应用到哲学的领域中。在此意义上的科学哲学似应称做“科学的哲学”。这种以现代逻辑为工具、从日常语言分析入手进行认识论探究的分析哲学传统, 不仅在当代科学哲学, 而且在形而上学、心灵哲学等领域都有较强的影响。

二、关于建筑学的认识论问题

建筑学的认识论问题涉及建筑知识的概念、信念的证成及解释, 现代证成理论是它的基础, 如果进一步探究的话, 就溯源至现代逻辑了。迄今为止, 从认识论的角度来探讨建筑学的知识问题, 还不很常见。科学哲学家们在关于知识的复杂论证过程中, 一般是用数学、物理学、化学等学科的知识加以例说, 分析哲学家们更倾向于通过日常事实以及日常语言的分析, 来说明知识的普遍性问题, 而很少用建筑学方面的知识加以例说。而建筑理论家们, 长期以来基本上是在建筑学的知识体系内进行探讨的。这样的状态也许正应验了德国哲学家石里克的说法:各门科学从它们的共同母体哲学中解放出来, 则表示某些基本概念的意义已变得足够清楚, 可以用来进一步进行富有成效的工作 (3) 。不过, 这里的问题是, 作为共同母体的哲学本身处在不断的变化之中。如果20世纪由现代逻辑所引发的哲学转变, 特别是知识理论方面的转变具有深远的历史意义, 那么过早脱离母体的建筑学的基本概念是否仍然足够清楚呢?

我们知道, 作为一种类型的知识系统, 建筑理论的起始, 一般是以罗马帝国的建筑师维特鲁威的《建筑十书》为标志的。不过, 就理论的反思意义而言, 建筑理论似应出现得更早一些。像希腊建筑那样成熟的古典建筑体系, 在其发展过程中没有出现理论上的思考, 肯定是不可思议的。因而, 建筑理论往往回溯至维特鲁威的《建筑十书》, 只可视为是就留存的书面记载的意义而言的。在那本书里, 维特鲁威提出了关于建筑的坚固、适用、美观等三项原则, 奠定了建筑学知识的基础。这三项原则一方面体现出很强的经验论特征, 如房屋的结构与构造的安全性问题, 以及房屋的使用问题;另一方面也体现出一定的唯理论倾向, 如建筑构件乃至整体的比例与均衡的问题 (图1) 。在相当长的历史时期内, 维特鲁威的建筑原则与基本原理为理论家们提供了大致的研究框架, 不过建筑理论界一直存在着一种抵抗维特鲁威的倾向。对他的《建筑十书》的指责不外乎“语焉不详”、用语晦涩。其实这样的指责本身就是语焉不详的。由于维特鲁威的陈述涉及建筑学的知识基础, 对它的合理的批评应该建基于认识论的基础之上。从认识论出发来考察维特鲁威的建筑三项原则, 就是以证成理论来分析其知识基础。而对这三项原则的证成, 意味着要论证维特鲁威相信这三项原则有其正当的理由, 而且也要弄清引起他拥有这三个信念集合的东西是什么, 同时也要辨明他的陈述的局限性是什么。在这个问题上, 美国哲学家苏珊·哈克的精细表述的基础融贯论可以给我们以启发。这个表述的0基本原则是区分信念的状态含义 (S-信念) 与内容含义 (C-信念) 。信念状态与经验相关, 信念内容则是以命题的形式对信念状态的表达, 两者分别构成A关于p的S-证据和C-证据。最终在评价阶段, 通过刻画A关于p的C-证据有多好, 来完成A的信念p或多或少被证成的辨明 (4) 。以坚固这个信念集合为例。建筑要坚固这个S-信念, 即维特鲁威所相信的事物, 与人们 (包括他自己) 关于安全的经验之间有因果关系。但在现代结构力学产生之前的漫长时期, 建筑何以能够符合坚固的信念集合, 却是难以判定的。因此在考察维特鲁威关于坚固的陈述时, 不能不考虑他所处时代的科学水平的限制。此外, 在相关信念证成的问题上, 也允许有证成程度上的差别。于是, 适合的被辨明项应该是:A的信念p在t时或多或少被证成, 这取决于…… (5) 。一个粗略的考虑是, 维特鲁威关于建筑的坚固信念在他的时代或多或少被证成, 这取决于他的C-证据有多好。他以命题的形式表达了与坚固有关的三个信念内容, 即:基础, 坚硬地基, 经过慎重选择的、数量充足而不过度节约的各种材料, 构成关于坚固 (A的信念p) 的C-证据。在这些证据中, 基础、坚硬地基是在经验上得到证成的, 基础要求其下地基具有坚硬的性质也是正当的, 而地基之“坚硬”可以得到直观的验证。从结构的角度来看, 他本该提出建筑的上部结构作为证据, 但他没有, 而是提出“经过慎重选择的、数量充足而不过度节约的各种材料”这个证据。这里所谓各种材料, 应是指构成基础及建筑上部结构的材料。经过慎重选择的材料应是针对其结构与构造的性能而言的。如果它们能够支持“坚固”这个信念集合, 必是具有足够强度的材料。然而“足够强度”这个信念在那个时代是难以确定的。维特鲁威想到的是将材料的足够的量与坚固联系起来, 在当时可能是比较有说服力的, 因为从经验来看, 同一种材料的构件, 粗壮一些的比纤细一些的要结实一些。如此看来, 材料的足够的量作为他的信念p的C-证据, 是可以接受的。

在维特鲁威以后, 建筑学的基本概念得到持续的探究, 新的概念也不断地引入, 诸如装饰、构造、结构、功能、形式、风格、体量、空间等。建筑理论史上诸多莫衷一是的争论表明, 诸多基本概念并非是足够清楚的。20世纪建筑理论对哲学与批评理论开放, 并越界至上述领域, 但是对当代科学哲学特别是分析哲学传统下的科学哲学了解得还不够, 更难以从认识论出发来重新审视自身的知识基础。不过, 我们并不能说建筑理论与现代认识论完全隔开了, 从杰弗瑞·斯科特在《人文主义建筑》 (1904) 一书关于维特鲁威的建筑原则的解释以及对后世诸多谬见的论述, 可以体会出一种辩明的分析精神, 只是建筑理论界对他的工作的意义缺乏足够的认识。威廉·J·米切尔在《建筑逻辑:设计, 计算, 与认知》 (1990) 一书中, 通过现代一阶逻辑将关于建筑的描述形式化, 可以视为很有意义的尝试。

1. 建筑理性

建筑理性是个敏感的论题, 涉及理性的概念、建筑的理论理性和工具理性等方面的问题。建筑理论界更多是在建筑历史的视野里考察建筑的理性问题的, 在那里, 理性与反理性成为不同建筑风格的有效归类的标准。通常人们将以希腊建筑、罗马建筑为代表的古典传统视为理性主义的, 将哥特建筑、如画的建筑与浪漫主义这个源于文学艺术的术语联系起来。而浪漫主义, 更多地与情感相关, 倾向于野性与激情, 与崇尚理智、讲究秩序和比例关系的理性主义相对立。

在对现代建筑运动的考察中, 学者们将这个时期的建筑师们分为理性主义者与反理性主义者两大阵营。尼古拉斯·佩夫斯纳和J.M.理查德兹将新艺术运动、表现主义、波希米亚立体派以及维也纳学派划入反理性主义者之列, 丹尼斯·夏普则在所编辑的《理性主义者》一书中, 收录了彼得·贝伦斯、奥古斯特·佩雷、阿道夫·路斯、赖特、格罗庇乌斯、密斯、勒·柯布西耶、马歇尔·布鲁尔、威尔斯·寇蒂斯、贝索尔德·鲁伯特金、几位意大利理性主义者以及20世纪后期的几位非理性的理性主义者。其实这两个阵营并非泾渭分明, 只能是相对而言的。事实上, 就那个时代的技术能力而言, 佩夫斯纳所谓的反理性主义者这个术语太强了, 因为那些建筑师的作法不过是在理性的结构框架下添加了些活跃的因素 (图2、图3) 。因而夏普的怀疑不是没有道理的 (6) 。相形之下, 夏普对建筑中的理性主义问题理解得要深刻一些。特别是他收录了杰弗瑞·布罗德本特的《理性与功能》、亨里克·斯科里莫斯基的《在建筑学和设计过程中的合理性问题》等两篇重要论文, 这两篇论文探究了建筑理性问题的哲学基础, 是建筑理论界向哲学寻求理论支持的极有意义的尝试。

在建筑领域谈论非理性或反理性的问题, 是件冒险的事情。建筑从设计到建造都是要讲原则、讲方法的, 而原则与方法都是要合于理性的。在很多场合, 建筑理性体现出很强的特征。比方说, 为了抵御冬季严寒, 北方建筑的外墙部分封闭性很强, 南方常见的通风良好的外廊式建筑在北方是极不适用的。建筑对气候条件所作出的回应, 体现出一种很强的理性, 在这方面, 反其道而行之是难以接受的。再比方说, 建筑空间的公开性、私密性是与人的交往行为性质密切相关的。在建筑的处理上, 一般是以透明性对应空间的公开性, 实体性对应空间的私密性。这也是一种较强的理性。道理很简单:没有什么人愿意将自己的私生活展示出来, 除非他或她有暴露癖。在空间形式的处理上, 一些指标也体现出很强的理性特征, 比方说观众厅、餐厅的人均面积指标, 是根据个体的人在开会、看演出、就餐时所需的面积、交通面积制定的, 高于它, 可以使人在空间中的活动舒适一些, 低于它, 使用起来就显局促。至于建筑结构与构造, 为了构成一个安全的、自成一体的系统, 更是要求符合科学原理的理性。凡此种种, 都是建筑所要遵从的。我们可以称之为基本理性。由上述的分析可见, 建筑的基本理性是由科学的原则所决定的, 是建筑合理存在的前提。即使理论家们所认定的那些反理性主义者, 在设计他们的非理性建筑时, 也不可能违背这样的基本理性。看来建筑上的非理性做法只能是在建筑空间形式的艺术处理方面。

2. 建筑理论范式

建筑理论范式这个概念, 起初是由凯特·奈斯比受库恩的科学范式理论启发在《建筑新议程的理论化:建筑理论文集1965-1995》一书中所提出的。库恩所说的范式指的是一种概念、结果以及程序的框架, 随后的工作在其中加以安排。根据奈斯比的分析, 20世纪中期以后, 建筑理论范式大致有现象学、崇高美学、语言理论、马克思主义、女性主义等 (7) 。理论范式问题在建筑理论领域的提出, 语境主义的意义多于科学革命的意义。一个理论范式包含一些特别的信念, 它们只在本范式框架内可能是正当的, 或是可被解释的, 而在另外的范式中, 则可能是无效的。例如在马克思主义范式下建筑的意识形态功能、建筑的阶级性等信念在其他的范式中就不会被涉及。另一方面, 这些范式来自哲学与批评理论, 在原来的框架内得到证成的信念, 在建筑理论的对应的框架中是否能够得到合理的解释, 仍然是成问题的。例如现象学中关于场所的概念, 在建筑理论中成了不容置疑的信念, 其地位被过高地估计。建筑环境与身体的关联、与潜意识的关联, 被指望有助于取消视觉的首要地位, 继而克服形式主义倾向, 但是人们并不去深究这样的关联在什么样的层面上是有效的。比方说, 当一个人通过触觉获得某种材质的真的信念 (例如柔软、坚硬、光滑、粗糙等) 的同时, 也通过视觉对此加以认知。当他第二次见到这种材料, 如果他的记忆足够好的话, 或者这种材料并不是造假的, 那么他就无需再通过触觉也能得出这种材质的真的信念 (图4) 。关注触觉在建筑体验中的作用, 并不是为了否定视觉的优先地位, 而是为了让有关建筑的经验更丰富。

3. 越界

建筑学作为一门综合性的学科, 其边界问题是十分复杂的。我们知道, 20世纪知识领域的倾向是迅速膨胀和不断的专门化。知识的专门化意味着知识门类之间的分界, 而且在一个门类之中也存在次级甚至更多级的再分。于是在庞大的知识领域里存在着多重界限。然而在相当多的埸合, 特别是在与日常生活相关联的应用科学门类之间, 此类界限并非是很清晰的, 有时甚至是彼此叠盖的。这样就存在着交接区域。真正的界限存在于学科自身区域和交接区域之间。20世纪的知识领域还存在一种倾向, 那就是越界。如果专门化可以看作是一种纵向趋势的话, 越界就可以看作是横向的趋势, 不过, 它并不阻碍专门化, 而是在专门化的领域之间留下连接, 使之以一定的普遍性与差异化的过程辩证地相关联。

越界通常在学科间的交接区域发生。按照福柯的说法, 越界就是将界限显露为界限 (8) , 那么, 越界的真正意义就在于探明本学科领域和交接区域之间的边界, 以及交接区域与其他学科领域之间的边界。前者是一般的越界, 后者是深度越界。越过这个边界, 就意味着进入另一学科的从教育到执业的专门化领域 (图5) 。一种情况是, 具有原本学科背景的越界者在穿越这个边界之后, 仍然保持其固有的身份。但在返回交接区域之后, 越界者新获得的专门化知识将叠加在原有的复合知识背景上。另一种情况是, 越界者进入新的专门化系统, 其固有身份发生变化。尽管如此, 其原有的知识背景仍将起作用。事实上, 大多数思想家只是越界至建筑学与哲学、语言学、文化批评以及社会学等学科的交接区域。建筑学作为与人的生存与生活环境密切相关的学科, 其专业活动所产生的结果是人们所熟悉的, 然而在现代社会条件下其生成机制又是常人所难以了解的。这样就产生对建筑的理解上的困境。一方面, 建筑作为一种具体的现象, 人们对它的熟悉程度足以使每个人对建筑的感受、评价都有话语权;另一方面, 高度综合化与高度专门化的知识构成与传授系统、技术规范与注册职业制度构成建筑生成机制的核心域。一般而言, 来自人文学科的思想家们难以进入这个核心域。德里达曾经分别和埃森曼、屈米合作进行具体的工程项目设计, 这标志着哲学家向建筑生成机制的核心域进行了深度越界。特别是在与埃森曼合作的拉维莱特公园设计中, 自认为这种合作并非基于想当然的劳动分工:埃森曼提供建筑形态, 他自己提供论述;而是真正意义上的合作:他自己提出建筑形态的初始理念, 甚至还动手画出概念草图, 埃森曼为之取名合唱作品 (图6) (9) 。不过这种角色互换并不能贯穿整个合作过程, 为概念赋形最终还是由埃森曼完成 (图7) 。可见哲学家向建筑学的深度越界只能是暂时的、有一定限度的。这也说明了建筑生成机制的专门化方面的排他性和非开放性特征。哲学家和文化批评家们对建筑学的越界大多是一般性的, 不过, 他们将自身的分析精神带入交接区域提供了建筑学以外的视角, 可说是敲开了我们的门户的他者, 这可能也是哲学向建筑学越界的意义所在。

参考文献

(1) :Simon Blackburn:《Oxford Dictionary of Philosophy》, 上海外语教育出版社, 2000, 上海, p347。

(2) :赖欣巴哈著, 伯尼译, 《旧哲学和新哲学:一个比较》, 见《科学哲学读本》, 蒋劲松、刘兵主编, 中国人民大学出版社, 2008, 北京, p9—11。

(3) :石里克著, 李德齐译, 《哲学的转变》, 同 (2) , p7。

(4) :苏珊·哈克著, 陈波、张力锋、刘叶涛译:《证据与探究:走向认识论的重构》, 中国人民大学出版社, 2004, 北京, p73。

(5) :同 (4)

(6) :丹尼斯·夏普编著, 邓敬等译:《理性主义者:现代与动中的理论与设计》, 中国建筑工业出版社, 2003, 北京, p.iv

(7) :Kate Nesbitt:《Theorizing A New Agenda for Architecture:An Anthology of Architectural Theory1965-1995》, Princeton Architectural Press, 1996, New York, p28。

(8) :《Rethinking Architecture:A Reader in Cultural Theory》, edited by Neil Leach, Routledge Taylor&Francis Group, 1997, London, pxviii。

路基路面科学设计分析 篇10

新时期我国经济开始了稳步以及高速的发展, 因此道路建设关系到我国经济建设的发展, 特别是公路以及市政道路的工程建设。市政道路工程影响着城市区域经济以及交通体系的发展与完善, 现如今我国城市对行车载重量、行车速度以及通行能力等的要求逐渐提高, 因此想要满足现代化城市的道路交通需求, 可以结合科学合理的路基路面设计, 提高市政道路工程的建设质量, 从而实现市政道路工程的建设目标。而影响到公路项目路基路面设计的要素主要有:路基的压实、防护与支挡、路面厚度与强度以及路面路基的排水设计等, 这些都是公路路基路面设计的关键组成。以下本文就针对公路以及市政道路的路基路面科学设计进行分析与研究。

2 我国市政道路路基路面的科学设计分析

市政道路路基路面需要在使用中承受较大的承载力, 行车速度与行车荷载的不断增加, 都要求平整的路面以及坚实的路基, 从而满足市政道路的行车需求。此外市政道路主要应用在城市的发展与建设中, 一旦出现质量维修工作就会影响交通通行能力, 因此路面路基设计要加强其使用期限, 提高市政道路的安全性、舒适性以及耐久性。

2.1 市政道路中有关路基施工的科学设计分析

2.1.1 路基在市政道路中的科学设计理念

市政道路路基设计应根据城市中长期发展规划, 综合考虑社会效益、环境效益与经济的协调统一, 合理采用技术标准。市政道路路基设计可分为一般路基设计与特殊路基设计。一般路基设计要根据每个项目实际情况进行填方、挖方路基设计。路基压实应根据道路实际等级及行车满足规范所要求的压实度。同时要做好路基的排水、防护与支挡等设计。特殊路基设计应进行综合地质勘察, 查明具体特殊条件及成因等, 因地制宜地采取特殊路基处理方法, 提高市政道路路基的强度与承载力。特殊路基设计还应该遵循以防为主, 防治结合的原则, 采取合理的整治方案和工程措施。

2.1.2 根据工程建设需求确定市政道路的路基高度与宽度

市政道路路基的关键是路基的高度以及宽度, 这也是设计的基本内容。路基宽度应根据市政道路等级、城市规划等合理确定, 路基高度的确定应以边坡高以及填挖高度为基础, 并综合考虑城市规划、纵断面、地形、水文地质以及工程地质等因素, 提高路基的稳定性与强度。

2.1.3 市政道路路基排水系统的科学设计分析

排水设施是道路路基设计中必不可少的组成, 可以降低路基渗水现象的发生, 提高路基的稳定性、强度与承载能力。因此在设计排水系统的时候, 要结合地质条件、周围环境与城市降水状况, 从而提高路基设计的科学性。同时, 路基排水设施应与道路工程同步设计、同步实施。

2.1.4 检验试验和数据, 提高路基设计的科学性

在路基的科学设计中, 不仅要规范要求各项设计, 还要在施工前对路基进行试验数据的调查与分析。检验试验数据, 并对数据的科学性以及设计标准进行复核, 确保路基设计可以提高市政道路质量。在分析与校核试验数据时, 要对路基质量、路基使用状况等进行科学的分析与评价, 从而提高路基设计的科学性。

2.2 市政道路中有关路面施工的科学设计分析

2.2.1 路面在市政道路中的科学设计理念

路面设计在市政道路工程设计中不可或缺, 主要是对断面几何尺寸以路面结构组成等进行设计分析。将路面层面与结构组成的功能在路面设计中进行综合的分析与计算。路面结构与各层功能的分析要依靠道路等级来进行, 不同层面的厚度也要根据路面环境所需功能以及道路行车交通荷载来进行科学设计, 以提高路面的质量, 提高道路的使用期限。此外市政道路的路面设计分为柔性与刚性路面设计, 市政道路使用寿命以及抗弯强度可以依靠基层结构与混凝土面层来提高。而低路面强度道路可以采用改良沥青来提高。结合设计计算方法与经验方法可以科学合理地设计路面, 提高路面设计的质量。

2.2.2 路面在市政道路设计中的科学取值

市政道路设计规范对水泥混凝土路面的设计基准期为20~30年, 而沥青混凝土的路面设计基准期为15年, 但实际上在较短时间内路面就会发生结构损坏。因此在设计路面时, 要按规范要求进行设计, 结合行车量、区域经济发展状况等综合因素科学分析, 并根据道路的地理条件、路基土特性、路基水文及气候环境状况, 考虑强度、刚度、稳定性、耐久性因素, 进行路基路面整体结构设计, 促进市政道路的发展。

3 我国公路路基路面的科学设计分析

3.1 我国公路路基科学设计分析

3.1.1 公路路基的基本设计要求

公路路基设计应根据公路的功能和等级, 遵循因地制宜、就地取材、节约土地、保护环境的原则, 通过技术、经济综合比选, 合理确定路基方案, 做好综合设计。在保证公路路基满足经济性原则基础上, 路基还应具有足够的强度、稳定性和耐久性。假若公路的路基压实度、稳定性以及强度达不到设计规范要求, 就无法进行路面结构的铺设。在设计特殊水文地质的道路路基时, 一定要结合实际调查与勘察资料, 进行科学的分析与设计。

3.1.2 公路路基的设计的分类

与市政道路工程相同, 公路路基的设计也可以分为一般路基设计与特殊路基设计。

一般路基设计应收集公路沿线气候、水文、地形地貌等资料, 做好沿线地质、路基填料勘察试验工作, 查明地层岩土性质、厚度、空间分布特征及有关物理力学参数。为路基设计提供坚实的基础资料。一般路基设计中最基础的是要做好路床、填方路基及挖方路基设计, 路基填料应满足公路路基设计规范要求, 并根据每个项目实际情况尽量利用现有填料, 降低造价, 实现设计与经济完美结合。同时一般路基设计还应做好路基填挖交界处理、高路堤与陡坡路堤、深路堑等设计, 但路基设计宜避免高填深挖, 不能避免时, 宜结合项目实际情况进行方案比选, 进行合理的设计。公路路基防排水设计是路基设计中不可或缺的部分, 路基防排水设计的好坏直接影响路基的使用及寿命。防排水设计应根据公路沿线气象、水文等, 遵循总体规划、合理布局、防排疏结合、少占地、保护环境的原则, 设置完善、通畅的排水系统。同时还要做好路基的防护与支挡设计, 根据项目实际情况并结合工程经济科学合理地选取防护与加固形式, 以防止路基病害、保证路基稳定, 使公路与周围环境相适应。

公路特殊路基有滑坡、崩塌、泥石流、膨胀土、冻土、软土路基等等, 以上特殊路基处理不当直接影响路基路面设计质量, 甚至会造成人员、财产的巨大损失。特殊路基中最常见的是软土路基。软土路基处理方法具有多样性, 可以采用挖除换填、排水固结法、真冲碎石桩、高压旋喷桩、CFG桩等多种处理方法。在设计时, 应调查收集公路沿线的地形、地貌、工程地质、水文、气象、地震等资料, 采用适宜的勘探方法试验和测试, 进行技术和经济分析, 选用合理的处理方法, 有效提高路基强度, 做出科学合理的设计。

3.2 我国公路路面科学设计分析

3.2.1 公路路面的科学设计

在设计公路路面时, 要首先考察路面周围的环境条件, 查看是否有砂石以及石头等材料可以利用, 因为公路路面施工的规模较高, 因此可利用的周围材料可以降低工程的造价成本。在设计路面的时候, 要结合新材料以及新技术的应用, 提高沥青以及水泥混凝土路面的使用效果与期限。设计路面结构要制定完善的路面结构施工方案, 根据公路路面规范的检验计算选择出合适的材料。我国公路大多都是水泥混凝土的路面行驶, 因为投资与养护成本低。在设计公路路面的时候, 要结合当地交通量、材料、地质环境等确定施工的路面结构, 然后确定路面施工厚度, 施工路面的厚度会影响到公路的使用期限与造价成本, 因此路面设计人员要综合多方面要素, 科学合理的设计路面的宽度、厚度等, 此外还要考虑到未来时间段内的经济规划, 比如交通流量等, 从而设计出科学合理的路面厚度与宽度, 延长公路路面的使用期限与寿命。

3.2.2 公路路面路基的排水系统设计

在公路路基路面的排水系统设计中: (1) 要做好公路地面的排水设计, 采用贯通全线的边沟来进行路基地面的排水, 边坡长度要高于300m, 另外可以将排水系统引渡到取土坑、排水渠以及河流内, 保证路面路基的排水效果, 提高路面路基的质量。 (2) 要做好路基路面地下的排水设计, 在一般的路段中, 设计路基边沟的时候主要选择填筑形式的边沟, 避免出现路基边沟的积水。另外对特殊的软路基在设计处理的时候, 地下水往往比较丰富, 因此为了提高特殊路基的强度与稳定性, 就需要设计好地下排水系统, 提高路基路面的质量。

4 结束语

总而言之, 公路以及市政道路的路基路面科学设计可以有效提高道路的质量, 延长其使用期限与寿命, 降低道路投资建设的成本。科学研究、分析与设计公路与市政道路路基路面, 可以有促进我国道路交通的发展。

摘要：近些年以来随着我国经济建设的不断进步与发展, 市政道路以及公路的建设发展速度也不断加快, 路基路面的科学设计可以极大地促进市政道路以及公路的运营。在公路以及市政道路的运营建设中需要综合多方面的要素, 从而加强其路基路面设计的科学合理性。现如今我国要求较高的公路以及市政道路建设标准, 因此利用现今的计算、试验以及理论方法等对公路及市政道路路基路面进行科学设计分析, 从而实现我国公路与市政道路路基路面的建设目标。

关键词：路基路面,公路,市政道路,科学设计,分析

参考文献

[1]王乐.公路工程路基路面设计的分析与探讨[J].建筑工程技术与设计, 2015, 01 (8) :17~18.

[2]黄昊.市政道路路基路面科学设计分析[J].商品与质量·建筑与发展, 2015, 01 (6) :10~13.

[3]姜振, 姜锋.关于公路路基路面设计的主要问题与解决分析[J].城市建设理论研究:电子版, 2014, 02 (5) :19~20.

[4]邱永洁.基于市政道路路基路面科学设计的研究[J].城市地理, 2015, 13 (11) :28~30.

设计生活实验　促进科学探究 篇11

一、观察实验，引发探究问题

进行科学探究，首要的是发现“问题”。生活小实验可以给学生提供感性的素材，让需要探究的问题在情境中自然诞生，让学生自然产生探究和解决“问题”的欲望，使探究活动成为学生的一种心理需求，从而激发学生的探究兴趣，引领学生主动进行探究。

如在“探究凸透镜成像规律”教学时，笔者是这样设计小实验引发问题的：上课开始先发给每个学生一个放大镜，让学生在一张白纸上写一个字，透过放大镜观看这个字，并改变放大镜与白纸之间的距离。

教师：同学们在刚才的活动中看到了什么现象？

学生：当放大镜离白纸较近时，看到的字是放大、正立的；当将放大镜与白纸的距离增大时，字变成倒立了；当继续增大放大镜与白纸的距离时，倒立的字会变小。

教师：放大镜是一个凸透镜，写在白纸上的字是一个物体，人眼通过放大镜看到的字实际上是物体经凸透镜成的像。根据这些现象，对于凸透镜，同学们想弄清楚什么问题呢？

学生：我们想弄清楚物体经凸透镜所成的像究竟跟凸透镜与物体的距离有什么关系？

这样在进行深入探究之前，先用一个小实验创设问题情境，引出本课将要探究解决的问题。从而改变了学生按照给定的实验方案“照方抓药”的传统教学方法，使验证性实验变成了探究性实验，引领学生一步步走上了科学探究之路。

二、分析实验，引导科学猜想

猜想是科学教学中需要培养的重要思想方法，也是科学探究活动的重要组成部分。但实际教学中，不少学生或者按照教材的提示说出一点猜想，或者没有科学根据、不假思索地列举许多因素，因而往往使“提出猜想”成为一种形式，学生很难通过这个环节领悟科学方法。在探究教学中，教师应当在这个环节上下些工夫，逐渐提高学生猜想的层次水平。尤其对于学生缺少足够经验的一些科学问题的教学时，教师更应提供某个或某些生活小实验，让学生通过分析实验现象，并通过联想，再提出科学的猜想。

如“探究浮力的大小”教学时，笔者是这样设计的：

教师：浸在液体中的物体受到的浮力的大小可能跟哪些因素有关呢？请同学们充分发表意见，说出理由。

生1：浮力的大小可能跟液体的密度有关，密度越大，浮力越大。

生2：浮力的大小可能跟物体的形状有关。

生3：浮力的大小可能跟物体浸没液体的深度有关。

……

学生们虽然说出了很多种猜想，但因为没有实验作感性的支撑，很难联想到与被物体排开液体重量有关。如何引导学生想到去考察被物体排开的那部分液体的重力，从而使学生能够在有限的课堂时间内将精力集中到猜测的关键点上呢？于是我设计了两个学生实验活动。

【活动一】将一只空塑料瓶瓶底朝下浸入水中，逐渐将瓶下压，感受一下空瓶所受浮力的大小，猜一猜，瓶子所受浮力大小可能与哪些因素有关？

【活动二】在一只塑料袋中装满水，用弹簧测力计悬挂着水袋将其浸入水中，并逐渐地使浸入水中的部分加大，观察弹簧测力计读数的变化，猜一猜，水袋所受浮力大小可能与什么因素有关？当水袋中的水面与容器中的水面相平时，弹簧测力计的读数是多少？由此能否猜想一下，浮力的大小到底遵循什么规律？

学生在此实验的基础上交流猜想，再通过实验分析，就可以得到如下的猜想：浸在水中的物体所受浮力的大小等于被物体排开水的重力。接着，再通过实验验证，并得出结论。

这样，当学生的猜想没有进入探究的核心范畴时，教师不断再现学生已有知识，设计一些小实验加以分析与引导。这种铺垫为学生提供了思维的背景，再辅以思维方法上的指导，就能给学生合理、科学的猜想搭建平台。

三、改编实验，验证假设结论

科学探究需要对假设的结论进行检验，这就要求我们对实验结果进行比较、分析，进行科学解释。同时，为了防止以偏概全，需要收集更多的证据支持、验证假设的结论，并强化学生对结论的理解和掌握。

如浮力的成因一直是初中科学教学中的一个难点，在教学中，我按照教材（华师版八上）第74页提供的装置进行实验：先把一个两端蒙有橡皮膜的圆桶水平放入水中，观察到橡皮膜的凸凹情况相同；再把圆桶竖直放入水中，观察到橡皮膜的下表面凹陷的程度比上表面要大。要求学生根据上述现象得出浮力成因的假设结论。这时，有部分学生得出了“作用在物体上下表面的压力差是浸在液体里的物体受到浮力的原因”的假设结论。但是，有几个学生对此结论提出了质疑：在手工蒙扎两端的橡皮膜时很难控制两面薄膜的松紧情况，因此圆桶竖直放入水中时，上下薄膜的凸凹形变程度差异，不一定仅仅由上下表面的压力差引起。

我不禁为学生敢于质疑的科学探究精神而欣慰，同时为让学生信服这个结论，将圆桶改用可乐瓶再进行实验，对“浮力产生的原因”进行验证。实验的方法是：取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的无盖可乐瓶，去掉其底部将瓶口倒置。（1）放入一只乒乓球，然后向瓶里注水，发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮；（2）用手指堵住瓶口，再向瓶里注水，不久就发现乒乓球上浮。

这个实验取材方便，简单易做，为第一个实验得出的结论提供了强有力的证据，且实验现象更为明显。学生对此实验过程印象深刻，从而对浮力产生的原因有了更清晰的理解。

四、设计实验，培养探究能力

指导学生自行设计科学实验，是培养学生探究能力的重要环节，也是培养学生实践能力的重要途径。既有利于培养学生的科学精神，又有益于学生领悟、运用和巩固科学知识。同时，还可以将科学探究从课内向课外延伸。

如“探究种子萌发的条件”教学时，教师先将实验所探究的影响种子萌发的多种因素，分解成一个个的单一因素，让学生通过单个因素考虑种子萌发与外界条件的关系，进而引导学生设计出教材中所呈现的对照实验，探究并得出种子萌发所需的外界条件。然后给学生布置了一个课外探究作业：同学们能设计另外的实验方案来探究种子萌发的条件吗？课后学生纷纷寻找身边的器材，设计实验方案，并进行实际试验。学生设计的其中两个方案为：

【方案一】材料：大豆种子50粒，有盖相同塑料瓶5个，小勺1个，餐巾纸10张，标签5张，清水。

实验方案：取5个洁净的塑料瓶，分别贴上写有1—5的标签，每个瓶中放入2张餐巾纸，并在餐巾纸上均匀地放上10粒种子，然后依照下表中处理方式操作。

【方案二】材料：大豆种子6粒，相同玻璃杯3只，一次性筷子3根，标签3张，棉线，清水，如图1。

实验方案：

通过这样的自行设计，并在课外亲历实验的观察、比较和分析的探究活动，学生对种子萌发所需的外界条件就铭记在心了。

又如在学习“功和功率”时，我布置学生测出自己跑步上楼时的功率。课后学生自行设计方案，几个同学一起合作，很好地完成了任务。这不仅巩固了知识，还强化了学生使用秒表、刻度尺等基本仪器的技能。

初中“科学”有效复习方法设计 篇12

一、设计一:情景贯穿, 激发学习兴趣

创设富有新意的问题情景, 能充分发挥“科学”的综合学科优势, 激发学生的学习兴趣, 开阔学生视野, 增强学生的求知欲, 激活学生的思维, 使学生处于悱愤状态, 不断推动学生的思维向纵深发展。

在《科学》教材中有些知识点是并列关系, 它们并没有严密的联系。老师在复习这类知识点时若能创设一个情景将这些貌视毫无关联的知识串联起来, 则复习突破了“炒陈饭”的方式, 会使学生耳目一新。例如在第三册第二章§1～5的复习课可以这样设计:首先在大屏幕上显示“梦想之旅”, 老师提问:“今天老师和同学们一起环游世界, 大家有兴趣吗?”然后让学生选择交通工具 (如热气球、飞机、轮船) 去旅游。同学们的选择肯定不会完全相同, 所以老师可以根据热气球、飞机、轮船这些情景复习基础知识。若选择热气球, 则复习热气球的原理, 根据热气球的升空记录可以复习大气温度的垂直分布及大气分层, 凭借“热气球最佳飞行时间”的材料可以复习天气与气候、天气的要素、气温的日变化等知识点;若选择飞机或轮船也同样可以串联许多基础知识:大气温度的垂直分布及大气分层、天气要素、飞机原理、大气压证实及测量、气体压强与流速的关系、浮力、浮沉条件、液体压强与流速的关系等知识。通过“选择什么交通工具去环游世界”这个令人兴奋的情景来串联复习, 原本错综复杂的、比较零乱的知识被串成了一根线, 织成了一张结实的网。这样一来, 学生的课堂参与热情很高, 大脑的思维十分活跃。

二、设计二:热点透视, 激起学生热情

社会热点问题能较好地体现科学教学的时代性、科学性。复习时, 老师把知识目标与学生感兴趣的国家大事如北京奥运等社会热点问题有机融合成一体, 并渗透情感、态度、价值观教育, 对激起学生的学习热情、提高复习效率, 起到四两拨千斤的作用。

例如“光”的复习教学可用“奥运之光”为题进行。知识结构为:光源—光的传播及光速—光在同种均匀介质中沿直线传播—光的反射定律—平面镜成像原理、特点—光的折射规律—凸透镜成像的应用。具体的教学设计是:首先回顾北京奥运, 引出奥运圣火的火种灯、李宁腾空点燃主会场的火炬、邱健的最后一枪、水立方游泳馆、郭晶晶跳水、菲尔普斯自由泳、新闻记者在抓拍等图片, 再设计以下问题: (1) 火种灯是光源吗? (2) 光的传播需要媒介物质吗? (3) 光在哪些物质中可以传播? (4) 李宁腾空点燃主会场的火炬时为什么会有影子? (5) 酷暑时, 水立方会不会变成“温室浴场”呢?为什么? (6) 郭晶晶在跳台上可以看到游泳池中自己的像吗?这相当于成像, 所成的像有何特点? (7) 当跳水运动员下落的过程中, 像的大小如何变化 (变大、变小或不变) , 像离水面的距离将 (增大、减小或不变) 。 (8) 游泳馆的水为什么看上去是那样的浅? (9) 在水中的菲尔普斯看观众又会有怎样的感觉? (10) 你知道新闻记者手头的照相机成像特点吗?这样, 以中国人所自豪的北京奥运为线索的教学设计使学生在豪情澎湃中完成各知识点的复习。这个设计的优点是:借助学生感兴趣的内容、熟悉的场景, 学生会非常愿意用已学的专业知识解剖科学奥秘。

三、设计三:自我梳理, 归纳知识结构

学习是知识建构的过程, 而知识的建构要以学生已有的知识为基础。因此在复习教学中如何引导学生对已学知识进行自我梳理、归纳, 从而自主建构知识体系, 是非常重要的。

在复习课中, 老师应搭建合作交流的平台, 让学生在表现自我、相互竞争、相互合作中感受意想不到的惊喜与收获学习成果的喜悦。常见化合物间的反应规律是中考的重点和难点之一, 怎样使枯燥的反应规律在学生的相互竞争中建构、完善呢?笔者曾进行这样的教学设计:课前布置复习物质分类及各类物质间的相互反应规律的任务。上课时把学生分成两大组, 并声明优胜小组成员在班级量化考核中每人加2分。首先在大屏幕上显示稀硫酸、稀盐酸、锌粒、铜、二氧化碳、二氧化硫、氧化铜、氧化铁、氢氧化钠、澄清石灰水、氯化钡、硝酸银溶液、食盐水、碳酸钠、大理石、水、钠、氯气等十八种物质的名称;然后让学生在学习活动单上进行物质分类竞赛, 在能相互反应的物质间连线, 进行书写化学方程式比拼, 根据化学方程式总结反应规律, 完善酸、碱、盐、氧化物等物质间反应的条件, 探索制盐十法及制碱、制酸的可能方法;最后交流评价。上课时教师充分发挥班级量化考核的杠杆作用, 为学生搭建学习、表现的平台。整节课中充满了竞争的氛围, 学生学习的热情十分高涨, 复习效率得以提高。自主学习、合作交流和科学评价的有机结合是这一设计的巧妙所在。

四、设计四:任务驱动, 动脑动手又动口

任务能帮助学生自觉地把已有知识和技能运用于新的情境中。要完成学习任务, 要求学生不仅掌握基础知识和从题目中敏捷地捕捉和分析信息, 而且能有选择地调用自己贮存的知识, 将信息与已有知识有机地结合起来, 从而综合地运用知识解决问题, 最终轻松愉快地实现知识复习与能力提高。

这时所用教学策略为:针对复习课的教学目标, 老师设计几组任务, 将有关基础知识、基本技能、基本方法融于其中。课堂以任务为骨架, 教师引导学生对任务进行分析、讨论和解答, 必要时结合学生实际再增加一些重要的实验或重组整合某些实验。例如:在复习电路与电路连接时, 可以根据串并联电路的特点设计成一组任务: (1) 打开家里电冰箱门, 你会发现灯亮了, 这时冰箱的压缩机可能在工作, 也可能没工作, 试一试画出冰箱的工作简图; (2) 现在轿车比较普及, 小明在坐轿车时发现四个车门中任一车门没有关好, 驾驶仪表上的指示灯就会发光提示。每扇车门相当于一只开关, 你能画出电路图吗?

结果同学们都傻眼了, 虽然经过教师引导、小组讨论等教学手段, 但同学们还是一言不发, 教师只得自己分析。教师讲得累, 学生听得一知半解, 教学效果不佳。但是, 如果让同学们以边讨论边实验的方式进行模拟实验调动学生学习积极性, 促使其动脑动手又动口, 学生会运用已有的知识解决实验中遇到的问题。实践证明, 对重难点知识的复习必要时采用边讨论边实验的方式比教师一个人分析讲解效果好得多。

五、设计五:习题拓展, 巩固深化又提高

中国有句古话叫“授人以鱼不如授人以渔”, 说的是传授给人知识, 不如传授给人学习知识的方法。通过习题拓展、一题多解, 重视解题的过程和方法, 对于提高学生分析问题、解决问题的能力和培养学生严谨的科学态度具有良好的效果, 可让学生的科学素养在不知不觉中得到提升。

在对“科学”进行新课教学时, 我们是一个知识点、一个知识点的教学, 好比是站在大街上认识门牌号, 学生对各个知识点之间的联系没有形成自己的网络体系, 尤其表现在解题过程中。在复习时利用习题拓展的途径, 可以帮助学生形成良好的知识结构, 达到“一览众山小”的境界, 从而加深学生对知识的理解、掌握和应用, 切实提高学生的解题能力。例如分析饮水机、电饭煲、电烙铁等家用电器加热和保温的工作原理, 解此类题目学生普遍感觉困难。笔者曾这样设计电功、电功率的复习:首先请学生用所给的器材 (电源、开关一只、导线若干、两只不同的灯泡) , 设法使两只灯泡都发光, 并画出电路图。待学生掌握该知识点后, 再引申到饮水机、电饭煲问题, 让学生有“哦, 原来是这么回事”的感慨, 使学生的解题能力在不知不觉中得以提升。