将科学实践带入课堂课件.ppt

1、从“科学探究”到“科学实践”唐小为2014/07/06从“科学探究”到“科学实践”“科学探究”是1996年美国国家科学课程标准的核心概念；我国2001年科学课标将科学探究作为主要学习内容与学习方式，列于内容标准之首；“科学实践”（scientific practices）是美国科学2011年教育新框架、2013年下一代科学标准首位关键词 我国2016新课标强调科学素养的综合培养，包括科学知识，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境四方面。科学探究和科学实践究竟有何不同？光到底是一种什么东西？古希腊：古希腊：光是粒子流光是粒子流与光相关的现象与光相关的现象光沿直线传播光沿直线传播光可反射和折

2、射光可反射和折射光束可以互相穿过光束可以互相穿过观测到观测到“水波状水波状”的衍射条纹的衍射条纹不能绕过障碍物传播不能绕过障碍物传播光的色散光的色散彩色且明暗交错的彩色且明暗交错的“牛顿环牛顿环”双缝干涉双缝干涉圆盘衍射中间会出现泊松亮斑圆盘衍射中间会出现泊松亮斑1881：迈克尔逊莫雷：迈克尔逊莫雷：“以太风以太风”对光速无影响对光速无影响黑体辐射黑体辐射光电效应光电效应17世纪世纪格里马第：光是格里马第：光是以以“以太以太”为介为介质传播的波质传播的波1704：牛顿：牛顿：光是作周期性光是作周期性振动的粒子振动的粒子1690：惠更斯：惠更斯：光是纵波光是纵波1819：菲涅尔：光：菲涅尔：光是

3、以是以“以太以太”为介为介质传播的横波质传播的横波1900：普：普朗克发朗克发现必须接受现必须接受“量量子子”的这一假设的这一假设1905：爱因斯坦：爱因斯坦的的“光量子光量子”1801：托马斯：托马斯 杨：杨：光是波长在光是波长在1/36000至至1/60000英寸的波英寸的波讨论 如果以上都属于科学实践，那么科学实践应该包含什么？这样的科学实践和传统意义上的科学探究相比，有什么相同点和不同点？关于科学q科学是一个理论主导、不断进化的过程，其驱动目的是寻求对自然现象具有更高一致性的解释更高一致性的解释；q科学没有单一的方法没有单一的方法，方法为解决问题服务，观察和实验为理论的生成、发展、检验

4、、评价提供证据；q科学需要逻辑推理逻辑推理，但逻辑推理不是科学思维的全部，联想、想象联想、想象的能力同样很重要；q科学还是以交流交流、合作合作、辩论辩论等形式进行的社会性活动。为什么美国课标提“科学实践”从“科学方法”到“科学探究”科学方法科学方法=模式化模式化实验实验方法方法“理论性科学讨论的水太深，一旦踏进去，就会完全抹煞学生的科学学习兴趣。”科学方法科学方法=“思维五步思维五步”及其变式及其变式“没有什么比要求学生记忆并遵循一套一成不变的步骤来理解自然现象离科学更远的了！”科学探究科学探究=“动手做动手做”“只强调动手，怎么能保证脑也会跟着一起动？”科学探究科学探究=“思维五步思维五步”

5、及其变式继续主导实及其变式继续主导实践践从“科学探究”到“科学实践”并不是要否定探究，而是避免将探究缩减为过分强调实验、与内容相分离的单一步骤集合体；用复数形式的“实践”来描述科学，避免读者在解读时陷入两类思维定势，即认为存在唯一的、普适性的“科学方法”，或认为“有关科学的一切都是不确定的”；避免因探究概念不统一，产生理念上千差万别的课堂探究教学实践 更好地阐述探究在科学中的含义，强调长期以更好地阐述探究在科学中的含义，强调长期以来因过分看重实验探究而忽视的其它科学活动，来因过分看重实验探究而忽视的其它科学活动，如建模、发展解释、参与辩论等。如建模、发展解释、参与辩论等。科学实践的三个维度NG

6、SS关注的8类科学实践问问题及定义问问题及定义待解决问题待解决问题构建构建和使用和使用模型模型设计与实施研设计与实施研究究分析与解读数分析与解读数据据使用数学与计使用数学与计算思维算思维构建解释和构建解释和设计解决方案设计解决方案参与基于证参与基于证据的辩论据的辩论获取、评价与获取、评价与交流信息交流信息理论性探究构建解释“理论性探究理论性探究”真的合适小学生么？真的合适小学生么？-布鲁纳对如何教六岁孩子微积分的回应-美国人和中国人眼中的理论-只要情境合适，一年级小学生也可进行理论性探究课堂案例预测书和纸预测书和纸“谁先落地谁先落地”（构建因果解释（构建因果解释/基于对机制的理解进行预测）基于

7、对机制的理解进行预测）Ebony:呃，书会先落地，因为，呃，书的力气比纸更大一些，纸几乎就没有什么力气。如果你把他们放在称体重的秤上，纸几乎就没重量，而书 有好几磅重呢。还有，纸落下时会像这样飘来荡去 Alison：是风，风可以吹动纸！当纸落在地下的时候，不会像书那样发出很大的响声。课堂案例预测书和团预测书和团起起的纸的纸“谁先落地谁先落地”（检查（检查各推理路线间是否存在各推理路线间是否存在矛盾）矛盾）Alison/Julio：团起来的纸比原先重了一点儿。Rachel：团起来的纸比原先力气更大了。Brianna：团起来怎么就会更重了呢，纸还是和原来一样大啊（将团起的纸展开给大家看许多同学转而

8、同意这个看法）Diamond：纸团起来以后页数变多了，就是说它看起来像是由许多张纸组成的了。而且当你把纸给团起来之后，它就不会这样晃来晃去了。Brianna：就是，团起来以后它就像本书一样直接掉下来了。理论性探究：构建解释体现理论在探究中的主导地位：体现理论在探究中的主导地位：“动手动手”要为要为“动脑动脑”服务服务-以构建最合理的科学解释为目标-在证据基础上通过合理想象构建解释-“动手”是为了寻找新证据，在这个基础上检验、筛选和深入发展解释-给学生构建解释的机会，不盲目追求确定的结论和概念 溶解度案例理论性探究：构建解释要能听懂学生的想法要能听懂学生的想法理论性探究：构建和使用模型 模型有很

9、多种：-实物模型（如玩具小车）、绘图（如结构图）-概念模型（如枣糕模型、行星模型）-模拟实验（如用乒乓球探究月相）-图表-数学建模 共同点是1）用于描述对系统的理解；2）可用于推测系统的可能行为；3）可进一步收集数据检验修正理论性探究：构建和使用模型构建模型可帮助学生表达想法构建模型可帮助学生表达想法社会性探究：科学辩论应凸显科学的社会性特质：应凸显科学的社会性特质：“动嘴动嘴”的重要的重要性性-共享证据、分享想法-明确和解决想法争端-检验、筛选、修正和发展科学理论点亮小灯泡案例社会性探究：科学辩论构建支持科学辩论的课堂往往是一个长期构建支持科学辩论的课堂往往是一个长期过程过程-自由分享多样性

10、的想法-从教师引导的互动走向自发的想法碰撞-走向想法（解释和理论）的筛选教学目的要如何改变 一课一得概念的长期建构（允许“未完待续”；允许不下结论）液体的溶解 实验探究进行各类实践活动的机会与能力 教师行为要改变什么？教师主导的结构化探究增强开放度和生成性 课本给出教学内容和活动设计课标提供方向/课本提供主题/参考课本根据学生问题和认知状况自主自主设计活动指南针是什么材料做的？固化教学步骤和结构发现式教学课堂要改变些什么？追求“正确答案”追求“科学理性”提问-回答-评价（IRE）科学共同体（平等自由的交流、学生部分掌控话语权、关注他人想法的本质、对他人的想法和学科规则负责）问题？点亮小灯泡案例

11、能点亮小灯泡的连接有什么特征？能点亮小灯泡的连接有什么特征？-有电又有线-电池正极连小灯泡的一个接触点，电池负极连小灯泡的另一个接触点-要形成一个圈，让电有前进的路右图的连接能不能亮右图的连接能不能亮?-能亮，因为连了正极和负极，正极发的电和负极发的电在灯泡里碰撞，灯泡就亮了-不能亮，因为没形成一个圈，电循环不过去溶解度案例 再加糖块还能溶解么？再加糖块还能溶解么？水跟固体一样，也是有空隙的，这些空隙里能溶解一些物质，一旦空隙填满，就溶解不进去了。如果糖超出水面了，就不能溶解了底下的糖溶解了变成水，上面的糖就可以掉下去继续溶啦糖之所以能溶是因为水有冲击力，一块糖溶进去后水的冲击力减弱了，所以溶第二块糖时就变慢了溶解度案例 怎么能让杯底没溶完的盐继续溶？怎么把怎么能让杯底没溶完的盐继续溶？怎么把溶在水里的盐再取出来溶在水里的盐再取出来？-热是溶解的关键-盐溶在水里，被水给“保护”起来，丧失了“攻击性”；新的水加进来，冲散了保护层，“暴露”出来的盐份就可以“攻击”没溶的盐，把它磨碎啦-不一定要加热，继续加盐也成，因为新加进去的盐说不定能把原来在里面的盐给换出来呢