过程科学（通用12篇）
过程科学 篇1
目前,以讲授科学概念为价值取向的科学课在不少地方很受欢迎,这种以教师为主的授课方式比较容易操作。不少地方的科学课就是老师讲讲,学生读读,平时的实验是很少做的,最后通过一张试卷作为考评依据,题目也就是一些简单的知识点,很难对学生探究能力、观察能力、动手能力进行测试,从考评的形式到内容也就变成了形式主义。这样的科学教育与当今世界上的科学教育水平相差甚远。
一、以过程为导向的小学科学教育将成为必然
1.从儿童的立场来判断,以过程为导向的小学科学教育将成为必然
从孩子们欢快的充满求知的笑脸上,我们知道在他们心里装着数不尽的问题。儿童时期是一个喜欢对周围迷人的世界提出问题,进行探究和发现的特殊时期。在这个时期的儿童总喜欢问这问那。比如说,为什么会下雨?当水坑干了的时候,原来的水哪儿去了?鱼是怎样呼吸的?月亮为什么会跟着人走?当问题产生的时候,他们总喜欢通过自己方式进行解释。在条件允许的情况下,他们总喜欢通过操作材料加以研究。不是吗,人从出生开始,就通过动手来探究周围的世界,他们喜欢用手摸摸,喜欢用眼睛看看,喜欢用嘴巴尝尝。在大些的时候,他们开始疯狂地喜欢上了玩具,可以玩的一切器具。我们不妨将这些器具称之为可以探究的材料。我们常常听到妈妈们的一句话“不许碰”,从中我们同样能感受到孩子们对于动手探究材料的强烈欲望。其实这一点对于许多成人来说同样适合。心理学研究表明,在一个比较封闭的环境中,不管大人还是小孩,他们对于呈放在他们面前的材料总是喜欢动手去操作片刻,喜欢动手操作是人的天性,儿童和成人在探究自然世界方面都有天生的兴趣。
由此可见,儿童学习科学的基本方式是自己动手去探究,去了解,去发现,去交流。儿童在学习科学必须借助丰富的材料。儿童这种学习科学的过程,科学界谓之为“做科学”。儿童的“做科学”和科学家的“做科学”有许多相似之处,他们都有一个大家公认的过程,即科学探究的过程。通过这样的过程,儿童不仅能对自己的问题进行探究和解释,更为重要的是在科学探究过程中,孩子们的观察、分类、交流、测量、预测、推断、假设、解释等相匹配的科学能力将会得到系统地发展。
2.从科学概念的角度来判断,以过程为导向的小学科学教育将成为必然
我们知道,无论我们知道多少知识,总是不够的,原因之一就在于今天已知的信息量是相当庞大的,任何人要全部掌握都是不可能的。霍金在1998年白宫千年晚会上发表演讲时说,如果科学概念仍以现在的发展速度增长的话,到2600年,“如果你将新出版的书依次摆放的话,你要以每小时90英里的速度行走才能跟上新书出版的速度。”这话有些怪诞,但足以说明科学概念真的处于“大爆炸”时代。
科学概念除了信息总量的不断增长,其更新速度也是惊人的。在科学领域中,不仅新信息不断充实到已有的科学概念之中,而且已有的科学概念也处在不断的变化之中。有些科学概念过时了,它们被新的、更有效的科学概念修正或代替。比如,20世纪60年代的板块构造理论就很快取代了以前盛行的大陆漂移理论,原本太阳系中的九大行星被八大行星理论所替代以及由转基因技术而衍生的新物品等。所以,以科学概念为主要价值取向的小学科学教育是不能满足当今世界发展的需求。人们更加重视如何去获取信息,也就是获取信息的过程,而不是只追求获取信息的多少。
3.从科学教育的根本目的来判断,以过程为导向的小学科学教育将成为必然
众所周知,科学教育的根本目的就是培养公民的科学素养。而科学素养肯定不是指一位公民所拥有的科学概念的多少。具有科学素养的人知道如何提出问题、如何批判性地思考以及理性地作出决定,而不是根据情绪或盲目地作出决定,他们会用科学的眼光来看待身边的现象。
国际科学教育界中多个行动纲要都表达了一些相似的主张:强调少教知识内容,多教调查过程能力;强调以探究的方式开展科学教学;强调学科之间的融合;主张面向所有学生;重视激发儿童对科学的兴趣,特别强调培养具有科学素养的公民。科学家、科学教育工作者及其他一些相关的专业人士一致认为,儿童学会如何探究、如何发现问题的答案、如何对科学问题开展调查是很有必要的。他们认为探究比积累大量的科学概念要重要得多。
二、以过程为导向的小学科学教育的具体阐述
21世纪的科学教育与以往以教师为中心的方法大不相同。今天的科学教育充分调动了儿童的好奇心。它的焦点是“做科学”而不仅仅是获得科学概念,掌握科学技能。儿童通过做科学来学习科学,而“做科学”则是通过运用科学知识的过程来建构个人的探究而实现的。之前,国内曾有科学教育专家质疑是否存在一个大家较为认同的科学过程,他们认为科学家由于其所处的领域不同,他们科学探究的过程是各不相同的,所以没有一个统一的科学探究过程。经过大量的研究,国际科学教育界认为虽然科学家所处的专业领域不尽相同,但是他们在进行科学探究时都存在着一个较为相同的过程,他们称之为科学过程。
看到“科学过程”这个词,不禁会追问:什么是“科学过程”?我们不妨先来看看科学家是怎样做“做科学”的。不管哪个领域中的科学家,他们在做科学时一般都要经历以下一些过程,即:观察现象、提出问题、形成理论、发现更多的信息或挑战他人已形成的观点。在这些大的过程中又同时包含着一些小的科学过程,也称之为科学技能,即:观察、分类、交流、测量、预测、推断、识别与控制变量、形成与验证假设、解释数据、下操作性定义、实验与建立模型等。
在小学科学实践活动中,有一个关于研究降落伞降落的快慢跟哪些因素有关的科学探究活动。在这个探究活动中,孩子们运用了多种的科学过程来获得结论。首先孩子们要制作降落伞,在制作降落伞的过程中,他们的动手能力得到了锻炼。在制作过程中需要测量和计算降落伞伞面的面积,还要测量绳子的长度。这里,他们的测量和计算的能力得到了发展。为了研究的需要,他们要做三个大小不同的降落伞。这样,他们的分类能力得到了发展。做好后,他们要进行预测,哪个降落伞落地快,哪个落地慢,他们还要推断为什么会出现快慢不同的结果,影响快慢的因素有哪些。在这里,他们的预测和推断的能力又得到了发展。当他们在改变降落伞的大小、材料、重物等一些因素时,他们就是在识别和控制变量。当他们测量一些因素和降落伞下落所用时间之间的关系时,他们就会形成假设,接着他们就会通过实际操作掷降落伞来验证自己的假设。他们还会通过观察降落伞落地所用的时间来解释数据。其实,他们的整个探究活动就是以实验控制的形式进行,其中使用的降落伞就是真实降落伞的模型。
在探究摆锤周期这一科学探究活动中,学生通过观察到关于摆摆动的现象,有的摆摆动得快,有的摆摆动得慢,从而引发他们的猜测与交流:摆摆动得快慢跟什么因素有关?接着他们会对观察到的现象进行分类,有的摆摆线长,有的摆摆锤重,有的摆摆角大,这样就为下面研究进行了分类。随后,他们将通过实验来验证自己的猜测。在实验之前,他们将对摆长、摆速等一些因素通过讨论交流下定义:到底什么是摆长?什么是摆速?在统一了这些不确定的因素之后,他们还需对问题进行假设,还要验证自己的假设。有的学生认为摆的快慢可能跟摆锤的重量有关,他们要识别和控制变量,自变量是摆锤的重量,因变量是摆的速度,不变量是其余条件。到此为止,他们可以开始测量摆长的长度、摆锤的重量、摆角的度数、摆的速度,记录实验数据、分析数据、解释数据。在此基础上他们还可以对没有实验的结果进行预测推断,再通过实验二次验证自己的预测和推断。最后建立关于摆的模型,并尝试运用此模型进行一些简单的解释。
关于科学过程中各部分之间的关系,它们不是割裂的,而是相互联系的。因此,人们很少以割裂的方式教授它们,而一般采取整合的方式。当然,我们在强调以过程为导向的小学科学教育的同时,并非摒弃了科学概念。科学概念是科学教育目标中重要的一环。我们不应对立地看待过程与概念之间的关系,不要认为过程重要而科学概念就不重要。对于科学概念与过程,我们应该建立以下的认识:科学概念应该成为儿童学习科学过程的载体。通过它,儿童掌握了科学过程。而这样的结果是促进了学生在科学过程和科学结果两方面学业成绩的同时发展。在以科学过程为导向的小学科学教育目标是以过程为基础的,并把你要确定的科学概念作为探究过程中的媒介,而这一过程往往是课程的核心。
过程科学 篇2
1、理解故事内容，学习用完整的一句话表达自己的想法。
2、简单的让幼儿了解胎儿的生长过程。
【活动准备】课件（宝宝的生长过程）、《小麻雀打电话》故事磁带、油画棒、小花被一床、小朋友小时侯的照片。
【活动过程】
一、开始部分： 师生谈话：
1、请小朋友看一看你们小时侯的照片，可互相看。
2、我们很小很小的时侯是什么样子呢：都在干什么呢：
二、基本部分：
1、出示胎儿的生长发育录像片，请幼儿观察宝宝的生长过程。
让孩子们了解从胎儿到出生到怎样被妈妈养育大，有一个全新的认识。刚才，小朋友都看了录像，老师相信你们从中又学到了很多知识，那小朋友们看一下，老师给你们带来了什么？
2、出示小花被：
师：小朋友，谁能告诉我这床小被子是什么样子的？ 幼：这是一床小花被，是正方形的。师：小花被都是给谁用的呢？ 幼：当然是小孩了。我妹妹就用呢。我来幼儿园的时候，奶奶还给我用小被子盖着我呢。
老师小结：哦，原来这床小被子用处这么大，那我们现在就听听这个故事里的小花被有什么用，好吗？
3、听录音故事《小麻雀打电话》，4、老师有表情的讲述故事，并提问：（1）故事的名字叫什么？（2）故事里都有谁啊？
（3）故事中的老婆婆和妈妈为小姑娘准备了什么？（4）小麻雀和小姑娘在电话里说了些什么？
5、教师进行小结。
6、孩子们戴上头饰进行分角色表演。
7、哇，小朋友刚刚表现这么棒，那现在用我们的小手把小花被打扮漂亮一些吧！
小朋友用油画棒给小花被涂上漂亮的颜色。对孩子们的作品进行展评并张贴在互动墙壁上。
三、活动延伸：
1、让幼儿回家问问爸爸妈妈，在他们出生前，家人为他们做了哪些准备？
2、让爸爸妈妈给孩子讲讲他们小时侯的趣事，回来在讲给老师和小朋友们听。
建构学生科学的探究过程 篇3
思考一：“动手做”就足够了吗?
如“磁铁”的研究，恐怕很多学生在幼儿园的时候就开始玩“磁铁”了，而且玩得很有兴致，但这种操作能否构成一个建构性的活动呢?如果在他们的头脑中没有产生对“磁铁”性质有意义的建构，那么它就不能成为一个科学的探究，因为建构主义重视的是孩子们头脑中进行的活动，并不是他们手上进行的操作。也就是说，有意义的“动手做”必定是一种由问题驱动，并在学生接触材料和使用材料的过程中，对问题进行有意义的探究，在自己的头脑中建构新的概念的一种活动。
思考二：注重做的“过程”还是“内容”?
对于建构主义而言，“过程”和“内容”之间的区别是人为赋予的，因为学生知识的建构既包括内容也包括过程。对内容的理解是探究过程的自然结果，如果内容的学习没有根植于有意义的情景过程，那么对于学生知识的建构是不适宜的。如“溶解”概念的学习，假如没有让学生经历观察物质溶解的过程：颗粒逐渐变小，直至看不见；均匀分布；不会沉降，不能用过滤的方法分离；那么对于学生学习“溶解”概念来说是毫无意义的。所以我们认为过程是为建构知识提供有意义的情景，内容是过程实现知识建构的必然结果，两者密不可分，缺少了一样都不能成为有意义的知识建构。
思考三：学生需要建构怎样的科学探究过程?
1基本的科学过程是什么?
根据许多研究者的观点，他们把观察、分类、交流、测量、预测和推测这6个过程称为基本的科学过程，它们是所有科学调查研究的基本组成部分。
2如何让学生建构这些基本的科学过程?
理解、掌握这六个基本的科学过程唯一的办法就是亲手做。因此，我们必须建构课堂活动，通过活动，让学生参与进来，在积极的参与过程中，来达成我们的教育目标。我们现使用的《科学》教材，也体现这种以活动为导向的新理念，如三年级上册安排的一系列探究主题，围绕的一个中心过程就是“观察”，当然还包括分类、交流、测量等其他基本科学过程，因为过程能力之间是相互联系的，我们不必以割裂的方式来教授它们，但是如果想让学生像科学家一样以“做科学”的方式来学习科学，那么他们就必须熟练掌握各种科学过程。因此我们在设计每一堂科学活动时首先应制定出一个或几个集中的过程学习目标，以便学生能够有重点地来学习掌握这些科学过程。如三年级上册“淀粉的踪迹”一课的第一教时中，我们设计的过程导向目标为：(1)对淀粉和滑石粉进行观察，辨别它们的不同点，并能在班里交流自己的发现；(2)对不同食物进行是否含有淀粉的预测和验证；(3)根据实验发现，推断未做实验的淀粉与滑石粉混合物滴碘酒后的颜色情况，并说出理由。在这个过程导向的目标中，我们明确了本课中学生经历的科学过程为观察、交流、预测和推断。其次，应注意教学设计中对目标的落实。也就是设计活动要与目标产生对应关系。在本课中我们针对目标设计了如下几个活动：
①观察未标明名称的白粉1和白粉2(淀粉和滑石粉)。
②推断未做实验混合物的颜色(学生自选实验3个，剩余让学生进行推测)。
③对不同食物进行是否含有淀粉的预测和验证。
其三，应注意在教学活动中对目标的落实。如果活动游离在目标之外，那么就是为活动而活动，从而也就失去了教学的价值。所以活动一定要把教学目标统一其中，明确活动设计的目的性，对目标的达成应有评价、反馈、调控的过程。如对不同食物进行是否含有淀粉的预测和验证活动中，应先让学生填好预测表再分发食物进行验证。
上述6种科学基本过程是学生参与科学探究的基础，我们在进行教学设计时，应多注意这些基本能力的目标设计，让学生在亲历的过程中促进日益复杂的过程能力的发展，帮助他们掌握这些能力。
3拥有基本的科学探究过程够了吗?
所有的科学探究都依赖于探究者仔细、准确、恰当地实施这些基本科学过程，探究质量的好坏依赖于这些过程能力的掌握程度。但是当我们面对一些较为复杂的问题情景时，这些基本的过程能力还不能完整地支持科学探究活动的开展，我们还必须使用“综合的”的科学过程。它包括：识别和控制变量：形成和验证假设；下操作定义；解释数据；实验；建立模型。
4如何建构“综合的”科学过程?
在《科学标准》的科学探究内容部分我们可以看到对上述综合科学过程的内容解释，其中像形成和验证假设、解释数据表述得较为具体，有些则较为笼统，没有给出具体的过程方法，下面就此来谈谈对这些“综合”科学过程的建构。
(1)识别和控制变量。在一些对比实验中，我们常会列举出相同条件和不同条件，其实这些相同条件和不同条件就是实验中的变量，是会影响实验科学性的条件，我们在动手实验之前应该先把它们找出来，再从中选择一个变量作为观察对象，并将其他变量保持不变，这个过程就是识别和控制变量。一个实验是否具有科学性，识别和控制变量具有至关重要的作用。所以在实验之前，应明确让学生经历这个过程，而不是全起材料就来做，要让学生养成先思后做的习惯。
(2)下操作定义。下操作定义是一种能让我们准确地表述某事物含义的科学过程。我们用可见或可测量的方式来给不能直接观察或测量的变量下定义，通过这种方式，能使我们的研究保持前后一致，并能与他人准确地交流。如在研究“沉与浮”的活动中，因为物体在水中会呈现多种不同的状态：有的沉到水底；有的在水中；有的浮出水面，但露出水面的部分不同。那么什么是“沉”什么是“浮”，这就需要给这些现象下操作定义，统一概念。还有研究“磁力大小”，我们肉眼看不见磁力，用什么来衡量磁力大小呢?这也需要我们给它们下定义：如用吸起回形针的数目来表示磁力，或者以磁铁吸引回形针的距离来定义磁力的大小等。这样，就使我们在研究的过程中能够保持一致，并能在他人理解的基础上准确地进行交流。
(3)实验。想象一下，在没有准确建构“实验”的科学过程之前，学生头脑中的实验概念是什么呢?也许就是一个很模糊的动手操作实验材料。其实，实验是一个最综合的科学过程，它包括：准备实验所需的材料；制定如何逐步操作实验的变量的计划；形成假设或尝试性的猜测；收集哪些数据、采取什么方法收集数据；最后才是动手操作实验，如果发现实验中有些地方与设想不同则还需调整改进。这个过程才是“实验”的科学过程。所以我们在教学中应尽量让学生经历这样的一个过程，而不是糊里糊涂地操作实验材料。
较之一些基本的科学过程，体验这些综合科学过程需要更有深度和更成熟的思维水平，我们应该根据学生的年龄特征恰当地让他们在实践中运用这些过程能力。
科学课教学应重视探究过程 篇4
《科学课程标准》把教学目标分为三部分, 即科学探究、情感态度价值观和科学知识。其中科学探究是科学学习的核心。探究既是科学学习的目标又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。由此可见, 在科学教学中, 只有以探究为核心, 三维目标并重, 才能真正实现教学目标。我们平时倍加关注的知识结论只是学生亲历探究过程后水到渠成、瓜熟蒂落的自然产物, 是三维目标的一小部分。只关注知识结论而忽视探究过程的教学是舍本求末的教学, 是与促进学生科学素养形成的总目标相悖的教学。
《科学课程标准》要求教师要鼓励儿童通过动手动脑“学”科学。心理学研究表明:对于儿童来说, 态度的形成需要实践的过程, 技能的形成需要反复的模仿练习, 而知识的获取主要是通过感性经验的积累。他们常常依靠动手操作来认识和理解世界。而他们所能认识和理解的也往往局限于他们自己可以操作的具体事物。例如, 我在上人教版科学六年级下册《呼吸与交换》这一课时, 学生对呼吸的理解不难, 但当让学生用自己制作好的“肺的模型”来模拟人的呼吸时, 有的学生用嘴直接对准做好的肺的模型吹气, 他们一边演示一边解说:“当气球被吹得鼓起来时, 橡胶皮膜像外凸, 这就相当于人吸气时, 肺部充满气体, 膈肌下降;不向气球内吹气, 气球瘪了, 橡胶皮膜向内凹进去, 就相当于人呼气时肺部收缩, 气体排出, 膈肌上升。”可是有的学生的做法却不同, 他们边演示边解说“向下拉橡胶皮膜, 气球鼓起来, 这相当于人吸气时膈肌下降, 肺部充满气体;松开橡胶皮膜, 气球瘪了, 相当于人呼气时, 膈肌上升, 肺部收缩, 排出气体。”学生的观点出现了分歧, 争论也由此而生。经过讨论, 学生们认识到前者是人工呼吸, 后者是自然状态下的呼吸。如果没有他们的反复模拟、讨论、探究也不会有这一结果的形成。因此, 科学教师在促进人的全面发展、科学探究能力的形成时, 需要由简单到复杂、由扶到放、由模仿到独立地逐步进行, 情感态度价值观的形成也是在探究过程中, 在教师的有意引导之下慢慢形成的。就一堂课而言, 如果舍弃过程只背结论, 肯定记得多。但从长远看, 学生一旦具有了一定的探究能力, 有了强烈的探究欲望, 变“要我探究”为“我要探究”, 其作用无论是对只是结论的掌握还是对学生的终身发展都是不可估量的。如果把学生的科学素养比作一棵树的话, 那么它只有植根于探究这块沃土上, 才能长得枝繁叶茂, 结出丰硕的果实。学习过程中, 创设一定的情境, 开展多样化的活动是十分重要的。这也充分说明, 学生对知识的理解和掌握有赖于探究活动。相反, 离开探究活动去死记知识结论, 这个结论就如同无源之水、无本之木, 除了对考试有用之外, 对学生探究能力的发展, 对学生科学素养的形成没有一点作用。这样的教学也是无效的教学。
教师要摒弃狭隘的质量观。我们的教学是要以人为本, 这也是我们的最终目的。
过程科学 篇5
一、教学目标
知识目标
1.能够说出生命科学研究方法的三大类型； 2.能够说出科学探究的一般过程。能力目标
1.形成科学探究的一般思维，尝试进行科学探究； 2.培养知识的概括能力和科学的逻辑思维能力。情感目标
1.明确生命科学是一门综合性学科的意识，形成注重对各个学科的综合学习并相互联系意识；
2.体验科学探究的严谨性。
二、教学重难点
1.重点：生命科学研究方法三大类型及科学探究的一般过程。2.难点：科学探究的一般过程。
三、课时安排
1课时。
四、教学设计
以教师讲述为主，结合多媒体课件，通过回顾生物科学史上一些科学家的科研过程，总结出科学研究方法的三大类型：观察和描述、生物实验法、生命现象的人工模拟；通过回顾讲述天花和牛痘的故事，总结出科学探究的一般过程：发现和提出问题——建立假设——设计实验方案（以验证假设）——实施实验并记录实验现象和结果——校验假设得出结论——交流及应用。通过对本节课的讲解，主要是要让学生对生命科学的研究有一个整体了解，并形成科学研究的一般思维，这对学生对其他学科的学习以及日常生活都是有好处的。
五、教学过程
（生命科学的研究方法）
教师：生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。我们现阶段所学的生物，其实就是生命科学相关的一些基础知识。今天，似乎很难找到哪一门学科像生命科学这样高度地调动了人类的各种认知和研究手段，创造了如此丰富多彩的实验技术。在这方面不仅出版了大量的专著（如组织化学技术、分子克隆技术、试验胚胎技术等），而且也有不少的杂志（如Method in Cell Biology）发行。
设问：就广泛意义的科学方法而言，生命科学研究方法大致可以分为哪些类型？（学生听讲，思考并回答问题，一般情况下在教师的引导提示下，学生能够答出前两种类型，而第三种则较难以答出）
教师总结学生答案，继续讲解：就广泛的科学方法而言，生命科学研究方法大致可分为以下三种类型：
1、观察与描述：对生命现象、生物体的结构和生命过程等进行直接的观察与描述。
观察与描述是研究生命现象的最基本的方法。观察可以是针对大尺度的生态行为来进行，也可以对生命的细小部分借助仪器（如显微镜）来完成，可以对生命的活体过程进行观察（如胚胎发育过程），也可以将生命杀死固定并用特定方法（如染色、同位素标记）显示生命的瞬间结构和理化状态。这些观察的结果往往要经数据和资料的分析或再处理后才能得到对生命真实过程的了解。人们对生命现象的认识大量获自于观察，例如物种的生态分布和地域、季节的迁移，胚胎的发育过程，细胞分裂时的染色体行为变化、细胞的超微结构等。
生命由自己的原理和定义，也有它的推导法则。但是生命现象是如此的复杂，观察与描述的任务就显得格外突出，没有这一步，人们不可能进入对生命深刻认识的阶段。
科学观察的基本要求是客观的反映可观察的事物，并且是可以检验的。
观察结果必须是可重复的。只有可重复的结果才是可检验的，从而才是可靠的结果。
观察需要有科学知识。如果没有必要的科学知识，就说不上科学的观察。科学的观察应该是从看热闹中逐渐深入而发现其中的“门道”。但是另一方面，观察切不可为原有的知识所束缚。当原有的知识和观察到的事实发生矛盾时，只要观察的结果是客观的而不是主观揣测的，那就说明原有知识不完全或有错误，此时就应修正原有知识而不应囿于原有知识而抹杀事实。做科学观察时既要尊重已有的成果，又不能受已有成果的限制。只有不断地修正观察的事实，才能使认识更接近于事实。
2、生物学实验：在实验室（场）人为地对条件进行控制，针对性的再现或阻断特定的生命过程，以期了解生命活动的规律。
人们通常说的生物学实验实质上是一种人为条件控制下的生命过程的再现，这是生命科学研究的另一种要方法。这一方法可以在条件控制的情况下，针对性地再现或阻定特定的生命过程，它的最大的优点是可以使人们对生命的机制过程有进一步的了解，生物实验设计是一项理论性、技巧性很高的工作。
生物实验设计的一个重要内容是对照组的设置,即在维持各种条件同一而仅单一因素改变的情况下，检查它对生命过程的影响。
实验方法在当今生命科学研究中占有着优势的比例和重要的地位。一个好的实验的完成依赖于许多的因素，除了仪器设备、药品、资料的方便获得等条件外，实验者的素质条件也是很重要的。实验者除了应该具有必要的生物学知识、及时掌握有关的研究动态，还要有精密的实验设计和敏锐的观察能力，要有良好的动手操作和分析归纳能力，更要有顽强不懈的意志修养。
3、生命现象的人工模拟：在观察、实验和科学假设的基础上，以等效或近似的人工模型模拟生命过程，以求达到对生命现象的了解和预测。人工模拟生命是又一类型的生物学研究方法。在生物学研究中广泛应用的，建立各种实验模型的方法就会死对生命过程的一种模拟。无论是物理的、化学的、还是数学的以至诸如经济学的方法和手段，都可以在一定的程度上借鉴用来模拟生命现象。
近年来已有用计算机手段直接模拟、探索思维活动规律的研究，如将生物信息输入计算机来分析高级神经活动的规律；函数化了的数学模型可以模拟许多生态结构变化的动力学过程，从而提示我们生态变迁的可能性并给出对她的预测；用计算机模拟生物生长发育过程的“实验”也有报道，实验者以生物发育过程中特定成分（如钙离子）浓度的分布为指标，在给定初始条件、作用法则和生长限定的情况下，通过计算机运算的迭代操作，直观地显现了一幅生动的伞藻顶端生长发育的画面，揭示了这一过程的动力学成因(B.Goodwin，1994)；用模拟远古地球表面可能存在的物理和化学环境的办法，在反映瓶里观察到简单的化学组成成分可以产生出多种重要的生物大分子（S.Miller，1953）；用NK模型，即考察在对环境适应的过程中引起生物有序改变的内在总体因素（包括基因、蛋白质及其他）和他们之间的相互制约性来研究生命计划汇总的有序起源（S.A.Kauffman，1993），等等。
值得注意的是，近年选取生物材料模拟生命复杂动力学过程的尝试已经开始，例如在实验室里给出一定的促使生物发生系统改变合再自组织过程发生的条件，观察生物的“进化”潜能和模式，这一方法无疑有着重要的理论和现实意义。
教师强调：上述三种方法，虽然各有特点，但是，它们之间并不是各不相干的。从认识的角度看，它们都不过是人们在研究生命现象及其规律时的手段，在整个现代生物科学的研究中，都是不可缺少的。（科学研究的一般过程）
教师：讲述天花和牛痘的故事，请学生总结琴纳科学探究的过程。（学生听讲，思考并回答问题，教师归纳总结）琴纳科学探究的过程：
1.提出问题：挤牛奶女工容易感染到牛痘的病，但为什么这些女工不会患上天花？ 2.建立假设：可能先感染了牛痘就不会得天花 3.设计实验方案：先给人种牛痘，观察是否得天花
4.实施实验并记录实验现象和结果：在八岁男孩身上种牛痘结果孩子没得天花 5.校验假设得出结论：给许多人种牛痘结果可以预防天花 6.交流结论并应用：种牛痘可以预防天花
教师：归纳得出科学研究的一般过程：发现和提出问题——建立假设——设计实验方案（以验证假设）——实施实验并记录实验现象和结果——校验假设得出结论——交流及应用。教师举例：台灯突然不亮了，引导学生针对这一现象进行科学探究：
1、提出问题：台灯为何不亮？
2、建立假设：可能是停电，灯泡坏了，电线断了，开关坏了，灯丝断了
3、设计实验方案：
4、实施实验，收集事实与证据：
5、检验假设得出结论：
6、交流：
教师：上述科学研究过程也体现在日常生活以及其他学科中，如给你一个密封的盒子，在不打开盒子的前提下，如何判断里面装的是什么东西？（学生讨论，回答问题，教师总结）
教师继续讲解：物理学中有这样一个故事，伽俐略对比萨大教堂里的吊灯摆动发生了兴趣，开始思考吊灯摆动时是不是来回的时间都是一样呢？可是没有钟，更没有秒表，吊灯摆动很快，怎样才能测定这种短暂的时间呢？这位年轻的实验家想出了一种办法。他一手按着自己的脉搏，数着跳动的次数，一边看着灯的运动。结果发现了一条规律：摆幅尽管可大可小，而来回一次摆动中脉搏跳动的次数却是一样的，这个有名的测量可以说是第一个科学物理学的实验。
教师总结，升华：我们现在所学习的各种知识，正是科学家科学研究的结果。科学研究的思维可以体现在学习生活的方方面面，如果你善于发现问题，敢于创新，大胆探究，你也可以成为一名科学家，让后人来学习你的故事。
科学家揭示恒星死亡过程 篇6
行星状星云是恒星在用光了它内部所有的氢燃料后形成的，是一颗恒星走向死亡的过程。当这一切发生时，恒星开始变冷而膨胀，其半径将增大到原来的几万倍。最后，恒星的外层被5万千米/时的风吹走，留下一个炽热内核。热核的表面温度大约5万摄氏度，以600万千米/时的更高速度向外喷射物质流，继续形成外层。这种更高速的风和较慢的风相互作用发出辐射，加上炽热恒星的辐射，形成了行星状星云复杂的丝状外壳。
该研究小组利用来自美国航空航天局钱德拉X射线天文台和哈勃太空望远镜的数据，对3个含有中心热气体的行星状星云进行了详细研究。对NGC 2392的观察属于该项目的一部分。钱德拉望远镜在紫色频段显示了NGC 2392近中心位置几百万度的气体；哈勃望远镜在红、绿、蓝频段显示了恒星外层向外喷射的错综复杂图案。先喷出的尘埃和气体逐渐冷却形成一个较冷外壳，当更快的风和恒星中心辐射与这个较冷外壳相互作用时，就形成了彗星般的长丝。
但研究小组发现，根据钱德拉天文台的数据显示，NGC 2392发出的X射线的水平异常的高，明显高于其他两个。由此他们推测，在NGC 2392中有一个看不见的伙伴，陪着炽热的中心恒星。只有一对双星相互作用，才可能解释为何它发出的X射线水平这么高。同时，研究人员也在其他两个行星状星云——IC 418和NGC 6826中观察到较弱的X射线，它们的X射线可能是中心恒星风的冲击波阵面所产生的。
科学家研究受精过程有新发现 篇7
日本大阪大学和美国夏威夷大学的研究小组日前利用小鼠实验发现, 精子至少能够两次通过卵子周围的透明带。这一发现纠正了对受精过程的传统认识, 有望以很少的精子进行人工授精, 并且对治疗不孕发挥作用。
透明带是指哺乳动物卵子生成期间形成的、围绕在卵子周围的一层透明的膜状保护层, 在受精中起重要作用。精子接触围绕在卵子周围的透明带时, 精子尖端顶体与其发生反应, 使精子能够穿过透明带而受精。根据以前的定论, 已发生一次顶体反应的精子无法再次穿越透明带, 因而无法受精。
研究小组通过基因操作培育出一种特殊的雌性小鼠, 这种小鼠能够使精子穿过自己卵子的透明带, 但无法与卵子结合。这种雌鼠与普通的雄鼠交配8小时之后再采集卵子, 发现很多精子穿过了透明带, 但是没有办法受精, 都积存在卵子周围。
研究小组取出积存的精子, 放到正常的小鼠卵子边, 数小时之后观察时发现, 精子再次穿过了透明带, 与卵子结合而受精, 受精卵也能发育成正常的小鼠。研究小组认为, 这说明比起以前的看法, 顶体反应的持续时间更长, 因此能够两次透过透明带。
大阪大学教授冈部胜指出:“这个实验弄清了神秘的受精的部分机制, 并且颠覆了以前的定论。研究如果取得进展, 也许能够用少量精子就进行人工授精, 并且用于治疗不孕。”
科学设计探究过程提高课堂有效性 篇8
良好的教学情境可以激发和促进学生的认知活动和实践活动, 以调动已有的探究经验, 唤醒学生的探究欲望, 并形成认知冲突。一般可从四个方面创设情境:从学科与生活的结合点入手;从学科与社会的结合点入手;利用问题探创设情境;利用认知冲突创设情境。
2. 有效提问, 形成探究目标
思维都是因问题而发的。因此, 在课堂教学中, 有效地触发学生思维的关键是教师如何能够鼓励学生提出问题, 提出质疑, 也是科学探究的开始, 也决定了探究的方向。探究始于问题的形成, 而这些问题又是与教学内容所包含的科学概念和原理有紧密联系的。教师在设计引入的问题时, 要关注以下问题:问题要尽可能贴近学生的生活实际;要尽可能产生思维碰撞;对问题的研讨过程要尽可能简单明了;教师要尽可能设计一些有利于科学问题提出的追问。
3. 科学假设, 明确探究方向
假设就是指学生在学习新知识的过程中, 根据已知的科学事实和科学原理, 对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假设性的推测和说明。假设之所以称为假设, 是指具有一定猜测性的理论“预制品”, 有未证实之前只能说是对自然现象及其规律的推断、猜测, 是一种可能。假设虽然是一种想象或猜测, 但它的提出不但要以实验材料与经济事实为基础, 而且要以科学理论为依据, 能经过实践检查和证明的。
4. 设计验证, 获取探究事实
依据假设确定的探究方向, 设计科学探究方案。同时, 教师应积极为学生的探究活动提供材料, 并作为普通一员参与学生的探究, 在学生遇到困难时适时加以点拨, 协助学生完成探究活动。学生在教师的指导下, 根据探究方案, 利用观察、实验等手段, 收集数据及其他信息。要让学生对已有的数据和信息进行科学地分析和解释, 提出这些数据和探究的课题之间的关系, 进行科学的归纳和总结。
5. 交流评价, 达成探究共识
物理课应该重视物理的科学过程 篇9
在素质教育的今天, 我们应该深思在物理教学中, 怎样对学生进行真正的科学教育, 怎样在教学中践行物理的三维培养目标, 这是每一位物理教师在日常教学中应该经常思考的问题。
以往的物理课堂教学奉行以知识传递为价值取向的教学观, 更多关注的是学生学到了多少知识, 更多注重的是学习的结果, 而对于学生方法和过程的重视远远不够, 而教师习惯于将课本的知识、前人的成果, 经过咀嚼喂给学生, 闪烁着智慧光芒、从满荆棘坎坷的科学家的思想脉络和奋斗足迹却很少提及。这样的物理教学相对于科学发现和科学家的研究工作总是过于简单化和偶像化, 突出胜利, 忽略失败, 彰显成功, 无视曲折, 那么, 学生就不会了解科学成果的取得是靠执著的精神, 只有通过不懈的研究才会取得成功。正如奥斯特发现电和磁之间的关系一样, 他所做的电磁之间联系的实验屡屡失败, 而法拉第在奥斯特的发现中知道了只要有电流就会有磁场, 逆向思维, 有磁场是否会有电流?经过不懈的努力, 靠执著的精神, 偶然之下成功圆梦。如果在教学中没有把科学家的奋斗历程告诉学生, 学生就会认为科学成果的诞生来自于偶然和运气, 而最为宝贵的科学思想发展的脉络和科学家奋斗的足迹就会被忽视, 而这些最为有益的东西, 对于青少年教育、对于科学教育才更有深远的意义。
素质教育和课程改革能否成功的中心环节是教师观念的更新和教学水平的提高, 所以我们的物理教师在日常的教学中应注意把科学过程引入物理教学, 在教学中不但要引导学生学习前人的研究成果, 而且要向学生介绍他们成功的历程和失败的教训, 引导他们探究科学思维和研究方法。
有一位大数学家雅可比称高斯为“数学之狐”, 原因是高斯只发表精炼的证明, 而精炼的证明背后的成功与失败总是秘而不宣。其实, 这些证明的背后有着艰辛而冗长的智力思维和磨难。我们物理教师不应该成为“科学之狐”, 而应把“狐狸”所追寻的路径告诉学生, 让他们从中获得感悟。
可见, 把科学过程引入物理教学, 学生才能在优秀人才成长的轨迹和前辈科学家的研究过程中体会科学意识、科学情感、科学精神以及科学的自然观、世界观、价值观、才能吸取宝贵的成功经验和失败教训, 才能增进他们观察和探索的乐趣, 才能提高他们学习的兴趣, 形成正确的学习方法, 以满足未来各种环境挑战的需要。
爱因斯坦在《自述》中写道:“我不久学会了识别出那种能导致深邃知识的东西, 而把其他许多东西撇开不管, 把许多充满脑袋并使他偏离主要目标的撇开不管。”这里的导致深邃知识的东西, 应该就是科学过程中的科学思维方法和研究方法以及前辈科学家成功与失败的因素。
作为一名物理教师, 应深刻领会物理三维培养目标, 以充满哲理的科学故事, 启迪智慧的科学家的人生, 妙语连珠的多方位科学信息来和学生沟通, 使他们了解物理知识, 掌握物理思想的精髓, 引导他们达到自主学习的目的。只有这样才能焕发出物理教学的魅力。
过程科学 篇10
实验设计是激发学生的学习兴趣。学生根据自己所学的科学知识和实验技能, 独立地或在教师启发下, 设计出各种实验方案, 成功地解决实验问题, 从而产生成功后的喜悦, 激起更大的学习热情, 成为进一步学习的强劲动力。实验设计可以培养学生的创新精神和实践能力。实验设计需要学生灵活地创造性地运用所学科学基础知识和实验基本技能, 并从不同角度、不同层面, 采用不同方法设计实验方案, 因而有利于学生创新精神和创新能力的培养和训练。实验设计不是凭空想象、主观臆造的。在进行实验设计时, 要考虑设计方案的可行性和可操作性, 在进行实验设计时, 学生除了应具备一定的科学知识和实验技能外, 还需要掌握各种科学方法, 同时还必须对设计问题的每一个环节、每一种手段细致地分析研究和综合比较, 进而形成严肃认真、一丝不苟和敢于创新的精神。
二、对科学实验设计能力的认识
科学实验设计能力是指学生在实施科学实验之前, 根据一定的实验目的和要求, 运用有关科学知识与实验技能, 对实验的仪器、装置、步骤和操作方法等实验因素进行规划的能力。它具有较强的综合性、创造性和灵活性等特点。 (1) 实验设计的综合性, 是指实验设计本身就是一个综合运用所学科学知识与实验技能, 对实验的仪器、装置、步骤和操作方法等进行规划的过程。在这个过程中, 学生除了具备一定的科学知识和实验技能外, 还需要掌握各种科学方法, 如观察、测量、记录、归纳整理资料、分析对比异同、抽象概括结论等。 (2) 实验设计的创造性, 是指通过实验设计, 可以充分发挥学生的聪明才智, 让学生运用自己所学知识, 创造性地构思、设计解决问题的途径和方法。 (3) 实验设计的灵活性, 是指学生在进行实验设计时要具有应变能力, 思维要灵活, 对于要解决的问题, 根据不同的实验条件, 可以设计不同的方案。
三、探究过程中实验设计能力的培养
1. 重视实验探究教学, 提高科学实验设计能力
与传统科学实验教学不同, 在科学实验探究教学中, 学生不再是一味听教师讲、看教师做, 而是围绕教师提出的问题或创设的若干条件, 做出假设并进行实验证明。或者学生在教师指导下, 通过观察、寻找资料、了解科学问题的一些特征, 设计科学实验方案, 进行实验操作, 对实验的事实加以分析并做出结论。因而, 学生学习的自主性得到加强, 学习科学的兴趣也将更浓。只要教师安排合理、引导恰当, 必将有利于提高学生的科学实验设计能力。
(1) 创设情景, 培养学生主动探究进行实验设计的能力。在科学实验教学中, 教师应尽可能多地为学生创造进行科学实验设计的机会, 使学生在科学实验设计的过程中, 体会实验设计的重要性, 认识实验设计应遵循的基本原则, 掌握科学实验设计的基本方法。如在讲“大气压强”一节时, 通过演示“水杯———厚纸片”实验创设问题情境, 使学生提出“厚纸片为什么不会掉下来”“是不是纸片粘住了杯口”“纸片是不是受到一个向上的力的作用”“如果受到向上的力的作用, 那么这个力是谁施加给纸片的呢”等疑问。接下来, 教师可以引导学生分析、讨论, 并进行假设, 然后继续引导学生设计以下实验加以验证:在塑料杯的底上钻一个适当大的孔, 先用塞子塞住 (不能漏水) , 再在杯中注满水, 盖上厚纸片, 用手按住厚纸片并倒转塑料杯, 放手后厚纸片不掉下来;然后, 拿掉塞子, 厚纸片就掉下来。由于学生参与了整个实验的设计过程, 因而不仅激发了学生的思维活动, 提高了学生学习科学的兴趣, 而且培养了学生设计实验的意识和自信。
(2) 鼓励学生对科学实验设计方案进行交流、论证、反思和评价。教师应鼓励学生积极参与科学实验方案的设计活动, 大胆地提出自己的设计思想, 并主动与组内同学、与教师进行讨论和交流, 在讨论、交流的基础上形成组内共识, 并与其他小组沟通。同一个科学实验问题, 可以设计出多种解决方案, 在讨论和交流的过程中, 教师要鼓励学生运用多种证据对自己的实验方案进行论证, 引导学生倾听别人的设计方案和别人对自己的实验设计方案的评价意见。通过反思和自评, 发现自己与他人的长处以及存在的问题, 提出进一步完善和改进的具体建议。
2. 培养实验设计思路和方法, 提高科学实验设计能力
设计性科学实验题就是一种对学生进行科学实验设计训练的有效方法。设计性科学实验题一般可分为三种类型: (1) 设计实验方案。根据给定的实验器材和实验目的要求, 由学生设计 (或补全) 实验方案, 并按要求完成实验内容或进行某些测量。如:一只蓄电池的正负极标志已模糊不清, 请你设计两个原理不同的方案来判断蓄电池的极性, 要求画出简明的示意图, 简要说出方法步骤。 (2) 设计实验方法。根据给定的实验目的以及一些附加条件, 由学生设计实验方法, 并按要求完成实验的有关内容或进行某些测量。如:在只有秤这种测量工具的情况下, 请设计一个实验来测出新鲜椰子内部的容积, 写出主要步骤及计算公式。 (3) 设计处理实验数据。根据提供的实验数据, 由学生设计处理方法, 求出实验测量值并分析实验误差。
3. 运用课外实践活动, 提高实验设计能力
课外实践活动作为课堂实验探究的延伸, 对提高学生的科学实验设计能力具有不可估量的作用。学生在课外小实验、小制作等实践活动中, 为了达到解决问题的目的, 需要查阅有关资料, 寻找有关材料, 运用学过的科学实验设计知识和方法, 设计出实验方案, 并通过实际操作验证实验方案的正确与否。如学习了水的密度、压强和浮力等知识后, 可以让学生在课外利用身边的材料, 设计出一种测量液体密度的方案, 并用该实验方案测量出某种液体的密度, 最后写成实验报告并与其他同学交流, 评出最佳设计奖。这种做法不仅使学生在设计、制作过程中锻炼了实验设计和动手操作的能力, 而且使学生在不断失败中体验到设计成功的快乐, 增强科学实验设计的自信心。
刍谈科学探究的过程和层次 篇11
文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）07-0020-01
学生在科学课的学习过程中，所经历的科学探究过程与科学家的探究过程有一定的区别。科学家的探究一般要经历复杂、曲折甚至是漫长的过程，而学生的科学探究过程则是根据教学需要精心设计和组织的，它对实际的探究过程进行了筛选和重组，成为适合学生探究学习的典型化、简约化了的活动过程。但是学生的科学探究和科学家的探究都经历基本相同的几个过程：
1.提出科学问题。提出科学问题是进行科学探究的第一步，这个科学问题的提出，可以是教师在教学中设计的问题，也可以是学生在学习、生活中自己观察到的问题。这些问题，应该是学生感兴趣的、有条件可研究的、有价值的。比如，学生发现并排长在校园里的三棵树，一棵叶子掉光了，一棵叶子黄了，一棵树叶却茂盛苍翠，于是提出问题：为什么三棵树的生长情况大不相同？
2.选择探究任务。
3.做出假设，制定调查方案。这个过程是让学生能运用已有知识和经验对所观察的现象作假设性解释，并能简单地设计研究方案。这个研究方案可以是书面计划，也可以是探究活动的大致思路。在上面的例子中，学生发现问题后，做出了几种假设：第一种假设是水太多或太少；第二种假设是有害虫；第三种假设是秋天快到了；第四种假设是树龄太大。然后，学生根据自己的假设分成几个小组，制定相应的探究计划。
4.获取证据。获耿证据的过程也就是调查、观察、实验的过程，这是整个科学探究过程的核心环节。要求学生能够用各种感官或一些简单的实验器材，进行观察实验，搜集相应的证据。在上面的例子中，“树龄”组的学生找到了学校栽种三棵树的原始单据，并与出售该树苗的苗圃取得联系，得知三棵树的树龄是相同的。而“水”组通过连续的观察，发现掉光叶子的树的树根一直浸在水里，叶子发黄的那棵树的树根也时常浸在水里，而叶子苍翠的那棵树只是土壤湿润。
5.组织解释证据。也就是通过调查、观察、实验后，对假设作出结论的过程。当然，假设可能是正确的，也可能是错误的。如“树龄”组的学生通过调查后，就否定了自己的假设，而“水”小组通过观察后，他们查了《栽培健康植物》一书，知道当植物的根部被水包围时，无法从周围空间获耿空气。最后得出结论：绿化管理员开启的洒水系统使水都汇集到了第三棵树的周围，导致这棵树快被“淹死”了。
6，交流与分享结果。这个过程是自己成果的推广过程，也是信息发布的过程。学生既可以口头在全班交流，也可以书面的形式交流，主不可以用电脑制作成幻灯片进行解释。
科学探究过程中，学生的自主性是非常重要的。科学探究依据教师指导的程度和学生的自主程度可以分为以下三个层次：
1.结构性的探究。它的问题来自教师或学习材料，而假设则通过教师提示得来的，学生的观察、实验方法也是在教师指导下进行的，或者实验数据由教师直接给出，最后得出比较浅显的结论。如在上《桔子》一课时，教师问学生，一个桔子有多少瓣？然后再问学生，平时吃桔子时有几瓣？接着让学生数一数一个桔子由几瓣组成，并把自己的数据填到黑板上的表格中，最后通过观察得出结论。
2.指导性的探究。它要求学生从教师提供的材料或给出的现象中提出一个问题，然后从教师和学生一起提出的假设中选择可能的假设，并在教师的指导下进行实验，得出实验结论，最后通过适当的方式表达交流。如在执教《水蒸气》-课时，教师在课的一开始，打开一只刚泡好茶的茶杯盖，并提醒学生注意观察，学生马上就发现有水滴从杯盖上滴下来，于是引导学生提出了本节课研究的问题：水怎么跑到杯盖上去了呢？再引导学生做出各种假设，并选择最有可能的假设进行实验验证。在下午实验的过程中，教师不仅提供给学生准备好的实验器材，还指导学生的操作，直到最后得出实验结论，并进行全班交流总结。
3.研究性的探究。它要求学生自己提出一个问题，并根据自己已有的知识作出各种可能的假设，再对各种假设搜集证据，进行解释，并能用较好的方法表达自己的解释。在整个过程中，教师没有直接参与指导工作，最多是充当“协助者”和“引导者”的角色。例如，在对三棵树的调查中，学生从发现问题，到做出各种假设，到观察、调查、做出解释、交流信息，都是学生自主完成的，教师的作用只是给学生分组，要求学生做出研究计划，并且选择合适的方式表达信息（给浇水管理员提出建议）。
以上的三个层次，学生自主探究的程度逐渐提高，教师的控制逐渐减少，以至达到完全自主的研究性探究。
过程科学 篇12
一、对初中科学“过程与方法”目标的理解
1.“过程与方法”的内容构成
根据《上海市初中科学课程标准》, “过程”主要是指科学探究的过程, 即指提出问题、形成假设、制定计划、收集证据、处理信息和表达交流的过程;也是指学生的学习过程, 即指学生获得知识与技能、情感体验以及科学探究能力与方法的过程。“方法”主要是指学生的学习方法, 即指学生学习科学知识与技能所运用的科学方法和思维方式;也是指观察、实验、记录、分析、比较、分类、归纳、概括等具体的科学方法。
通过对《上海市初中科学课程标准》的分析和归纳, 不难发现, “过程与方法”的内容包括三个方面:一是客观性的过程与方法, 即科学知识的形成过程、科学探究的过程、科学实验的一般过程等, 目的是让学生在经历和体验客观性过程的同时领会科学思想、习得科学方法, 体会科学本质, 如认识假设、实验、比较、分类、归纳等科学方法对学习科学的重要作用。二是主体性的过程与方法, 学生主体通过经历、体会、感受、主观内化的过程, 目的是使学生得到科学思维和方法的训练, 增进对科学知识的理解, 如通过测量水的质量和体积, 体验密度是物质的一种性质。三是规定性的学习活动过程与方法, 即学生必须经历的具体而明确的过程, 在过程中习得的科学方法, 如通过扩散现象的观察推断粒子在不停地作无规则运动。
2.“过程与方法”的目标要求
在“过程与方法”目标上, 学生要在以下几个方面得到发展:一是在过程体验方面, 包括经历具体的观察、描述等操作过程, 经历分析、设计等思维过程, 如设计并实施简单的科学探究活动, 体验探究的过程与方法;二是在认识发展方面, 要增进对科学探究的理解, 体会科学的本质, 如知道科学探究是学习科学的一种重要方式, 科学探究可以通过实验、观察等多种手段获得事实和证据;三是在行为表现方面, 如设计并实施探究影响蒸发快慢的因素的实验, 记录实验现象。“过程与方法”目标的这三个方面是一个有机的整体, 根据不同的学习内容, 学生在过程体验、认识发展和行为表现三个方面都要有所收获, 而不仅仅是某一个方面。但是对不同年龄阶段、不同认知发展水平的学生来说, 其“过程与方法”目标的要求应该有所不同。
《上海市初中科学课程标准》对“过程与方法”目标的要求从低到高分为感受、认识、运用三个层次, 同一层次的要求用多个行为动词进行界定。一是感受, 是指能感觉和接受相关的过程和方法, 其他行为动词还有注意、关注、感到等;二是认识, 是指能认得和识别的相关的过程和方法, 其他行为动词还有经历、描述、明白、表达等;三是运用, 是指能选择和采用相关的过程和方法, 其他行为动词还有解释、交流、分析、推断等。
了解“过程与方法”的内容构成和目标要求, 一方面可以增进教师对“过程与方法”目标内涵的理解;另一方面可以提高“过程与方法”目标的清晰度和可操作性。这样, “过程与方法”目标才有可能体现可观察、可测量的特点, 才有可能突显导教、导学的功能。
二、初中科学教学中有关“过程与方法”目标的常见问题分析
在初中科学课程实施中, 许多教师在设计教学目标时, 重视三维要求。但是, 在“过程与方法”目标的确定与表述、“过程与方法”目标落实与评价等方面仍存在着一些值得反思的问题。
1. 对“过程与方法”目标界定不清
从现实情况来看, 一是一些教师对“过程与方法”目标的内涵还不十分清楚, 不知道什么是“过程与方法”;二是所制定的“过程与方法”目标笼统不具体, 缺乏针对性;三是所制定的“过程与方法”目标与教学活动脱节, 缺乏一致性。导致“过程与方法”目标界定不清的原因是多方面的:一是与显性的“知识与技能”目标相比, “过程与方法”目标是隐性的, 它存在于获得知识与技能的过程中, 隐藏在基础知识和基本概念的背后;二是一节课采取什么样的学习过程, 在过程中让学生学习什么方法, 并不是很容易把握的, 不同的教师会有不同的设计, 课堂上所呈现的“过程与方法”往往也是多变的、不确定的和生成的;三是“过程与方法”目标的完成并不是限定在一堂课上, 而是需要一个比较长的时段, 通过教师的有效指导、学生的亲身体验和长期积累获得的;四是没有准确把握教学活动的价值取向, 为活动而活动, 追求外在形式, 忽视落实“过程与方法”目标的学科本质要求。
2. 对“过程与方法”目标落实的忧虑
通过教师问卷调查我们发现, 一些教师对在课堂上落实“过程与方法”目标表现出忧虑, 主要表现为: (1) 在课堂中落实“过程与方法”, 对考试成绩提高作用不大; (2) 在课堂中落实“过程与方法”, 会花费太多时间, 课时不够; (3) 落实“过程与方法”, 学生的学习能力不够; (4) 教师难以驾驭课堂。教师表现出各种忧虑, 其原因是多方面的:一是现行的各种考试主要关注的是知识与技能, 忽视过程与方法;二是教师对落实“过程与方法”的重要性认识不足, 忽视了“过程与方法”对学生的全面发展和可持续发展的促进作用;三是教师低估学生的学习能力, 把学生看成是没有足够认知能力和思维能力的人;四是教师缺乏教学智慧和随机应变能力, 难以有效应对在落实“过程与方法”教学中出现的一些意外。
3. 缺乏“过程与方法”目标的设计策略
一些教师所设计的“过程与方法”目标过于笼统, 缺乏精心设计, 目标要求也不够准确, 导致确定的目标形同虚设, 没有起到为教学导向的功能。产生这些问题的主要原因是教师缺乏设计“过程与方法”目标的有效策略。具体来说, 一是教师没有认真研读并深刻理解《上海市初中科学课程标准》中有关“过程与方法”目标的内涵和要求, 没有根据实际情况对《上海市初中科学课程标准》中有关“过程与方法”目标进行分解和细化;二是教师没有准确把握教学内容的价值取向, 没有深入挖掘教学内容潜在的具体的过程与方法;三是教师没有对学情进行深入分析, 也没有考虑学生的基础和认知发展规律。
4. 缺乏落实“过程与方法”目标的有效策略
一些教师根据初中科学学科的特点, 在课堂上安排了大量的学生活动, 让学生体验学习过程, 习得学习方法, 比如实验探究活动, 以期让学生经历提出问题、建立假设、进行实验、交流评价等活动过程, 在过程中学习科学方法。然而, 由于缺乏落实“过程与方法”目标的具体方法, 课堂活跃了, “过程与方法”目标却没有真正落实, 给人的感觉是“为了活动而活动”, 流于形式。产生这种现象的主要原因是教师缺乏学生活动的设计与实施策略。个人觉得, 学生活动要体现循序渐进特点, 即活动过程从易到难, 从简单到复杂, 环环相扣, 层层递进。学生活动既要符合教学内容的内在逻辑关系, 又要符合学生认知发展的顺序。
三、初中科学“过程与方法”目标的设计
个人觉得, 改进初中科学课堂教学, 提高课堂教学的质效水平, 最为关键的是有效落实“过程与方法”目标。落实“过程与方法”目标首先要解决的问题是设计适切的“过程与方法”目标。“过程与方法”目标的设计, 从操作层面上讲, 就是要确定实现哪些“过程与方法”目标, 这一方面需要把课程标准中“过程与方法”目标作为一个整体来把握, 在“课程标准目标—学科教学目标—单元教学目标—课时教学目标”的链索中进行设计;另一方面需要通过研究教材的特质, 挖掘教学内容潜在的过程与方法来设计某一具体的“过程与方法”目标;还需要考虑学生已有的基础和认知水平来设计“过程与方法”目标, 使目标要求贴近学生的“最近发展区”。
1. 以课程标准的内容与要求为基本依据
《上海市初中课程标准》的内容与要求是制定初中科学“过程与方法”目标的基本依据。初中学生在初中科学课程中需要学习的内容和学习的要求, 《上海市初中课程标准》作出了概括的描述和明确的界定。在《上海市初中课程标准》中, 每一个主题都有相应的学习内容与学习要求, 这为“过程与方法”目标的确定提供了理论上和操作上的依据。如《上海市初中课程标准》中“生物的分类”内容与要求如表1所示。
在进行“过程与方法”目标的设计时, 可以根据课程标准的内容要求和实际情况, 对学习要求进行分析, 将它分解转化为更为具体的“过程与方法”目标。如上述“生物的分类”一节教学的“过程与方法”目标可以确定为“通过观察和比较, 找出生物个体之间相同的和不同的特征, 确定分类准则, 初步学会编制简单的检索表, 初步建立生物的分类思想和方法。
2. 挖掘具体教学内容潜在的过程与方法
教学内容承载着教育价值, 是实现教学目标的重要载体。与显性的“知识与技能”目标相比, “过程与方法”目标往往是隐性的, 它隐藏在知识和技能的背后。因此, “过程与方法”目标的设计, 需要教师深入研读教学内容, 把教学内容置于教学主题中, 对其过程与方法的价值进行考察, 从而挖掘出与教学内容相匹配的过程与方法。如七年级上册第十章“健康的身体”第二单元“营养与健康”, 这节教学内容主要包括了解“均衡膳食”的含义、寻找食品配料标签上的营养成分和设计一份膳食均衡的食谱等三个方面。教学重点是通过学生的观察、分析、比较、设计和讨论, 建立“均衡膳食”的营养观, 形成科学合理的饮食习惯。通过对教学内容的分析, 结合课程标准的目标要求和学生的实际情况, 该课的“过程与方法”目标可设计为:通过观察、比较、分析和归纳, 理解“均衡膳食”概念;通过设计与评价食谱, 学习科学研究的方法, 初步形成合理的饮食倾向。
3. 考虑学生已有的基础和认知发展水平
“过程与方法”目标应该是在学生已有学习准备的基础上, 经过学生的努力能够达到的目标。由于学生所处的学习阶段不同, 同一类型知识在不同教学阶段所对应的“过程与方法”目标也不同。因此, 在设计某一节课的“过程与方法”目标时, 还要进行学情分析。学情分析主要包括学生的学习起点分析、学生心理需求分析、学生学习本节课可能遇到的困难与问题分析等。通过学情分析, 了解学生原有知识和技能等方面的准备水平, 最喜欢的学习方式是什么, 最乐于参与什么样的学习过程等。如, 《蒸发与蒸腾》这节教学内容, 在学习本节内容之前, 学生已学习了水的三态变化、沸腾现象、物质的粒子模型等知识, 还设计过“种子发芽”、“分辨不同物质的导热性能”等简单实验, 学生具备了学习新内容的知识基础和能力基础, 但是真正利用控制变量法设计实验方案, 进行完整的探究活动还是第一次。因此, 本节课的“过程与方法”目标设计为:通过设计并实施探究影响蒸发快慢因素的实验, 经历科学探究活动的过程, 初步学习控制变量法, 初步学会观察、比较、分析、归纳等科学方法。
4. 用行为动词描述学生在过程中的学习行为
“过程与方法”目标是通过让学生经历某种过程来实现的。一定的过程, 就意味着一定的学习行为, 而学习行为一般来说是可见的。因此, 在设计“过程与方法”目标时, 尽可能用行为动词描述, 以凸显目标的可操作性和可测性。如要发展学生的科学探究能力, 让学生学会科学研究方法, 就要让学生根据实验目的和条件设计实验方案, 选择实验方法、仪器, 分析实验现象等。在“过程与方法”目标的设计中需要明确学生在某一过程中的学习行为是什么, 可以用哪些能够观察和测量的行为动词来描述, 如“经历……过程, 认识……”“通过……过程, 了解……”等。“过程与方法”目标设计中只有明确学生在某一过程中的学习行为, 并在课堂教学中关注学习行为表现, 才有可能把“过程与方法”目标落到实处。
需要指出的是, 新课程提出的三维目标是一个整体, 不可分割, 三者融为一体。在实际教学中, 需要教师在明确三维目标的具体内涵的基础上, 从课程标准的内容与要求、教学内容的价值取向和学生的实际情况等方面对课时的“过程与方法”目标进行设计, 只有这样, 课堂教学才能得到有效改进, 课堂教学质量才能得到有效提升。
参考文献
[1]上海市教育委员会.上海市初中科学课程标准.上海:上海教育出版社, 2004.
[2]钟启泉.打造教师的一双慧眼.上海教育科研, 2010 (2) .