科學小課題研究報告
科學小課題研究報告
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科學小課題研究報告一
教育教學中的問題與困惑
小學科學課程內容由“生命世界”、“物質世界”、“地球與宇宙”三大領域組成。在這三大領域中，“地球與宇宙”部分內容的教學相對較難，特別是教科版《科學》六年級下冊的《宇宙》單元，是小學生初次接觸天體星空的內容，由於宇宙天體與小學生的生活所處空間較遠，加之小學生的抽象思維和空間想象能力受限等原因，學習理解時往往比較困難，故本單元教學難點多，學習效果差。對教師而言，由於教師對宇宙天體教學缺乏專業知識儲備與支撐，教師對本單元教學內容的本身也同樣面臨著較大的挑戰。然受現行教學評價影響，本單元需要學生掌握的知識點較多，故在教學中普遍存在以教師灌輸代替學生自主探究和為“考”而“教”、為“考”而“學”的現象，這不僅不能讓學生充分理解掌握宇宙天體知識，感受到浩瀚宇宙無窮的魅力，而且易讓學生產生厭倦怕學情緒，繼而影響到學生對探究宇宙的興趣，與科學教學的根本目標相背離。如何改變這一教師怕教、學生怕學的“雙怕”困局，是擺在我們一線教師面前的一個現實的課題。
產生該問題的原因分析
分析這一“雙怕”局面，主要有以下幾方面的原因：
從教學內容看：雖然我們生活在宇宙之中，但其與我們的生活時空差距大（相對而言，宇宙中的時空是宏觀的、抽象的，而我們生活的時空是微觀的、具體的），對其中的現象缺乏具體的生活經驗與感受，從而影響了對知識的理解與掌握。雖然本單元教學僅是宇宙知識的起始內容，但需掌握的知識仍然不少，如月相變化、日食和月食的形成、太陽系組成、星座等，這些知識遠離學生的生活與經歷，故對知識的理解是一種“嵌入式”的，而非在原有知識與生活經歷的基礎上的一種演繹、歸納與提升，教學很難達到讓學生知其然且知其所以然。
從學生思維能力看：小學生的抽象思維和空間想象能力較差，對形象直觀的事物比較容易接受，抽象的事物往往束手無策，認識事物的本質、規律有相當大的難度。因此，學生對浩瀚宇宙中天體之間的相對運動造成的月相、日食、月食等現象，難以在腦海中予以想象，造成理解困難，許多學生只能靠死記硬背。
從教師自身看：小學科學是一門綜合性、專業性很強的學科，而小學科學教師大都以培養能勝任小學各科教學的“通才”為目標的師範畢業生，教師本身缺乏專業知識支撐，面對宇宙天體知識，老師很難駕馭課堂。
採取的措施與行動
基於對上述問題的研究與分析，結合自身的教學實踐與學生認知規律和思維特點，我們提出“建模教學法”，以期幫助學生理解掌握知識。
建立模型，簡言之為“建模”。這一理論在數學界研究運用較為廣泛，指透過運用數學的語言和方法，透過抽象、簡化建立能近似刻畫並“解決”實際問題的一種強有力的數學手段。本課題中的建模僅指透過運用多手段、多途徑，幫助學生建立宇宙空間模型，從而理解宇宙執行變化的規律。所謂模型是以某種形式對一個系統的本質屬性的描述，以揭示系統的功能、行為及其變化規律。當然，模型不僅僅是一種將實際物體小型化或大型化的實體，科學課的模型既可以是一個裝置、一個計劃、一份草圖，甚至也可以是一種想象。本課題所指的宇宙空間模型不僅指將宇宙空間小型化的模型，而是幫助學生建立一種合理的想象，讓宇宙中各種天體不斷運動變化及產生的現象在學生的頭腦中展現並組合，形成大腦中的宇宙空間模型。本課題嘗試利用資料、形象、實驗、圖形、活動等途徑幫助學生建立宇宙模型，讓學生學會運用模型來理解知識、掌握知識、運用知識，具體做法如下：
一、資料建模
良好的教育是建立在學生已有的認知水平基礎上的再提升。課堂學習是學生認識宇宙世界的一個組成部分，而非學生認識與學習的全部。在教學時，我們可以能透過運用書籍、影視、網路等資料資源，讓學生在收集資料、積累資料的過程中不斷完善、充實已有知識。毫無疑問學生平時透過許多途徑也瞭解了一些有關宇宙的知識，但都是零星的、獨立的、不完整的，有的甚至是錯誤的。這時學生大腦中的宇宙是朦朧的、模糊的，課前可以佈置查詢資料，幫助學生把那些不完整、錯誤的知識及時的替補，使學生在大腦中初步形成宇宙空間模型，為後續的建模做準備。本單元資料的收集貫穿於學生整個單元的學習過程中，課前為學生開出相關的書目，如《十萬個為什麼》、《少年科普世界》、《小學生自然百科》、《科學探索者》叢書中的《天文學》、《中國少年科學（6—9歲）》叢書中的《太空鄰居》等，還鼓勵學生瀏覽中國月球科普網、星空天文網、夢幻星緣天文網等天文網站，讓學生把得到的第一手文字資料按教材的內容分類，透過整理分析學生們對宇宙單元的大部分內容都有了一個初步的認識，形成初步的宇宙空間模型。
二、形象建模
小學生思維以形象思維為主，抽象思維和空間想象能力相對較差。《宇宙》單元學習的內容離學生很近又很遠，“近”是因為我們生活在宇宙的天體——地球上，時刻都能看到晝夜的日月星辰等變化，都能感受到四季冷暖交替等變化；“遠”是因為宇宙浩瀚無邊，而我們肉眼可視的範圍又是如此的狹窄，遙遠的宇宙太空還有多少陌生領域需要我們去探索。對於人類已知的`宇宙領域也是讓許多人為之“著迷”。教學過程中，如果教師只按課本言傳口授，用具體的、龐大的資料描述、介紹天體，學生聽了往往驚歎不已，只知道很大，但到底大到怎樣的程度、天體之間的大小關係怎麼樣，仍然一知半解。實踐表明，透過強化式的記憶，雖然能記住相關知識，但在學生頭腦中知識間往往“支離破瘁”，無法在大腦中形成完整的形象，也就體會不到宇宙的浩瀚，更加不能激起學生學習天文的興趣。教學中，我們利用比喻，把學生實際能觀察的事物、現象與遙遠的宇宙空間事物、現象聯絡起來，溝通起來，化抽象為具體，幫助學生形成宇宙空間模型，真正體會宇宙的浩瀚無邊。如把宇宙比喻為一片汪洋大海，我們人類所認識的那一部分時空——總星系，就是大海中的一處島嶼，銀河系只是小島上的一個小石塊，太陽系是粘附在這塊小石塊上的一顆沙粒，地球就更渺小；把恆星比喻為一臺功率強大的探照燈，那麼行星就只是站在探照燈邊緣的一隻小小螢火蟲；如果站在遠太空遙望銀河系,側看它像體育運動中拋擲出的鐵餅,瞰視則像急流中的大旋渦。還利用圖片、錄象，把天體大小對比的圖片、天體運動的錄象展示給學生，如《太陽系》一課中可以給學生展示太陽系天體大小真實比較圖，讓他們直觀形象的感知，從而在頭腦中建立太陽系模型。
三、實驗建模
實驗在科學教學過程中具有重要的地位。模型的建立也可以透過模擬實驗的手段來進行。模擬實驗可以比較直觀的再現宇宙天體的運動變化，幫助學生在大腦中形成比較完整的天體運動的模型。本單元教學中，關於太陽——地球——月球“三球”執行所引起的月相的變化，是本單元教學的一大重點，也是學生理解的難點，更是知識測試的重點。在教學時，如果僅透過一般的講解與演示，學生的認識仍然普遍停留在“識記”的層面上，而且很容易忘記相關知識，表現在考試中，往往錯誤率較高。雖然我們的教學不是僅為了考試，但這一失分現象表現出來的是學生對知識不理解而造成的。教學時，我們透過模擬實驗來幫助學生建立模型：用籃球代表月球（一半用白色粉筆塗白代表太陽照亮的一半），黑板代表太陽，學生圍坐在中間代表地球上的觀察者。月球圍繞著地球逆時針運動，讓學生記錄月相的形狀。這個模擬實驗打破了時空的界限，把遙遠的宇宙空間發生的，需要一個月甚至幾個月連續觀察才能觀察到的完整現象展示了出來，使學生在大腦中形成了完整的月球運轉的空間模型，從而讓學生知道了月相變化的規律。
四、圖形建模
教學示意圖是化抽象為形象的常用方法，由於其具有明顯的簡潔性、方便性、靈活性特點，普遍為教師教學所接受。畫示意圖也是幫助學生建立宇宙空間模型的一個很好的方法。如在日食和月食的模擬實驗的同時，讓學生用示意圖（見下圖）把日、地、月三者的位置表示出來，不僅可以幫助學生做好模擬實驗，更重要的是還可以幫助學生在頭腦中建立月相變化及日食、月食成因的模型。《太陽系》一課中，在學生交流太陽系八大行星資料的基礎上畫出八大行星排列順序示意圖幫助學生初步建立太陽系的模型，然後再讓學生根據書本提供的資料表來畫太陽系的模型圖，從而讓學生在繪畫的過程中發現八大行星大小、距離太陽的遠近差異是非常大的，從而使學生在頭腦中真正建立太陽系的模型，為後期的學習打下基礎。
五、活動建模
活動教學模式具有開放性、趣味性等特點，符合小學生的求知慾強、好參與、善於想象的特點，是小學階段教學的重要形式。宇宙浩瀚無邊、奧秘無窮，要使學生真正認識宇宙，光靠課堂的時間是遠遠不夠的。課外我們讓學生經歷一次次有趣而且有價值的實踐活動，幫助學生形成有一定解釋力的宇宙結構模型。本單元典型的實踐活動是製作月球卡、觀察白天月相、製作太陽系模型和北斗七星模型、觀察星座等，如製作月球卡，讓學生課外用電腦幻燈片、word文件或文字等形式製作月球卡，並對優秀作品進行展覽，孩子們積極性很高，都很認真的完成了，其實製作的過程也是他們建模的過程。
成效
透過一輪次的課堂教學實踐與研究，學生對本單元知識的理解掌握明顯得到加強，特別是透過舉辦小報展覽、宇宙影像資料展播等形式，學生對宇宙知識的學習興趣得到了普遍的提高，對空間問題的分析和解決能力也有所增強，有的班級還掀起了探索宇宙奧秘的熱潮，自發組織宇宙探秘小分隊，利用晚間或週末時間到鄉下觀察月相及星空，形成的觀察報告參加市國際天文年評比活動、區小學生科學觀察日記比賽，有7人次獲獎。
透過研究提高了教師的教學水平和研究能力。主要體現在：教師透過閱讀查閱大量的相關資料，積累豐厚的教育資訊；教師透過課堂實踐，教學效率提高；教師學會了課題研究的方法，獲得一些成績，如：總結撰寫的《利用多種途徑幫助學生建立模型——關於<宇宙>單元教學過程中的幾點建議》獲區科學教學論文評比一等獎、市二等獎， 2篇論文在省級刊物發表等。
反思及後續研究
在實踐和探索的過程中，我們也發現了一些值得注意和深思的問題：
1、研究工作缺乏持續性。《宇宙》單元的教學內容只有短短的一個月時間，也就是說課題的具體實施只有一個月時間，在實施過程中，有許多新產生的問題來不及解決，新的想法又只能在下一輪的教學中再作提升。
2、研究成果推廣普及面不廣。由於本次研究研究十分注意課題的實踐性與針對性，選擇的課題也十分單一，參與研究個體也僅是六年級的教師（實際只有1人），教師參與面不廣，受益面也不廣，成果的運用也難以得到推廣。
3、觀察（觀測）缺乏統盤考慮與安排。觀察（觀測）仍是建模的有效途徑發，也是探究科學的重要方法。由於教學時間相對集中，在安排的天體星空觀察（觀測）中，往往受天氣等因素影響，很難實現觀察（觀測）目標。
因此，在下步的研究中，一方面，要吸收更多的教師參與其中，以增強研究的持續性，增強研究成果運用；另一方面，要對學生的觀察有個統盤的考慮，特別是在適合學生觀察（觀測）星相天體景觀的節點上，要及時釋出訊息，引導或組織學生觀察，增強學生對宇宙天體的興趣，寓抽象的知識於平時的觀察觀測之中。
科學小課題研究報告二
一、 問題的提出
“事實學習”課型是自然學科的重要基礎課。其教學的中心內容是指導學生認識自然的事實，包括認識事物的名稱、個體的顯著特徵、認識事物和現象變化的結果、過程。其典型課例有《生活中的靜電現象》、《空氣》、《岩石》、《銅、鐵、鋁》等。在“事實學習”課型中，包含許多基本的科學知識，強調對事物描述的準確、對事物性質的理解、對特徵或變化結果的認識。在傳統的教學過程中，教師過分看重學生是否掌握了全部的知識，是否記住了事物的特徵或變化的結果，而忽視調查、觀察、設計、實驗、收集資料、探討等活動。教師也往往容易滿足於學生規規矩矩地學，老老實實地記、聽，以致相當多的學生對自然學科不感興趣，甚至厭惡。要改變這種現狀，就必須改變聽、讀、學、記的教學方法，改變以知識為重點的教學，運用探究的方法實施“事實學習”課型的學習。
二、 探究為中心實施“事實學習”課型教學的理論依據
（一）探究教學能有效吸引學生的學習興趣
教育心理學的研究表明，學生的學習動機是多種多樣的，但主要受學習的目的性、學習的成就感、學習中的交往和認識興趣四個因素的影響。其中，興趣是推動學生學習的一種最主要的內部動力。依據起因不同，興趣可以分為直接興趣和間接興趣。因此，堅持興趣在教學中的作用，就要求自然教學中加強動手“做”科學和體驗探究過程，強調運用探究為中心的方法進行科學教育。
（二）探究教學有充分的理論研究基礎
“事實學習”課型教學中，認識的物體和現象都緊密聯絡著學生周圍的生活。例如青蛙、水、空氣、銅、鐵、鋁、螞蟻、根、葉、四季的的特徵等事物和現象，學生經常接觸到而且十分感興趣。因此，要將這些興趣穩固下來，成為學生深入研究科學的內驅力，就必須透過以探究為中心，實施“事實學習”課型的教學。
三、 以探究為中心實施“事實學習”課型教學的教學目標
以探究為中心實施“事實學習”課型教學的教學目標框架是以自然事實和現象的知識為載體，以探究過程的操作和體驗為途徑，培養學生良好的科學素養。
1．讓學生充分體驗對自然事實探究的過程和樂趣，形成對科學探究的強烈興趣和好學求知的慾望，形成認真細緻、實事求是的科學態度，培養勇於探究、不斷創新的精神，形成科學的世界觀。
2．培養學生具有對簡單的自然事物和現象進行分析、綜合的能力，初步具有科學探究的能力，瞭解探究的基本程式和方法；
3．認識自然事實的形態、構造、性質、變化。
四、 教學策略
（一）精心選擇教學材料的策略
材料是探究的基礎，要設計以探究為中心的教學過程，首先必須精心選擇、準備有結構的材料。所謂材料的結構性是指材料與所要進行的探究活動有密切的聯絡，學生透過對材料的擺弄能揭示自然事實的性質和特徵，體現探究過程的科學性和合理性。例如《電磁鐵（一）》的教學，一位教師選用三套不同的製作電磁鐵線圈的材料：① 用較細的漆包線（沿海版自然教材配套實驗材料）；②使用直徑0.6毫米的裸銅線；③ 使用帶絕緣塑膠的電話線。教師把三套材料分別用於三個班的教學，其結果是：使用①②套材料，學生製作電磁鐵的時間佔用約20分鐘，探究其性質的時間卻只有短短的幾分鐘，而且製作的電磁鐵效果也不理想。使用第三套材料製作線圈，僅花不到5分鐘的時間，留給學生用於探究其性質的時間充裕，探究的氣氛熱烈，而且實驗效果明顯，有助於學生髮現電磁鐵的性質。有此可見，第三套材料體現了材料的結構性和合理性，適合學生的探究。
（二）指導探究的策略
以探究為中心實施“事實學習”課型教學中，要求給學生一個靈活、自由的空間讓其充分探究，但也不能放任自流、任其發展。有經驗的老師總是密切觀察學生的探究活動，從中發現學生探究過程遇到的困難，適時給予精心啟發、有效指導。
1．精心誘導，激發探索的動機
教育心理學認為：需要指向某一具體物件，產生達到目的的慾望時就形成了探索的動機。因此，利用矛盾懸念或趣味活動讓學生置身於一種探索問題的活動中，可以有效激起學生探索的興趣，形成探索的動機。例如在教學《葉子》一課，學生對幾乎每天都能見到的樹葉非常熟悉，看起來似乎沒有什麼能吸引學生。然而，知識的興趣並不是一下就能看到的，其源泉是藏在深處的。教師可以佈置孩子們課前收集校園的各種樹葉，上課時透過“給樹葉找媽媽”的遊戲，就可以把孩子們的興趣吸引到葉子的不同形狀上來，並引導學生說出各自的理由。透過老師的精心誘導，孩子們瞭解、探索、思考的慾望隨之就被激發起來了。
2．指導掌握科學的探究方法
社會資訊和資訊科技發展,使人們越來越感到掌握學習的方法比掌握知識更重要，良好的方法使人們更能發揮自身的潛力。而在科學研究中，評價人的科學素質高低的標準應該是能否提出新的問題和提出解決問題的新方法。因此，擔負科學啟蒙教育任務的自然課，必須滲透科學的思維方法和淺顯的科學研究方法的教育。其中包括：① 分析與綜合的方法。研究某一自然事物時，一般可以先整體瞭解，然後將整體分成多個組成部分進行探究，最後再綜合認識，即按整體à部分à整體的過程分析綜合學習。例如《魚》的教學，可以先讓學生收集有關魚類的資料、圖片，在課前讓學生閱讀有關資料。課堂上讓學生觀察魚身體的組成，提出疑問，設計實驗，對魚各部分器官的作用進行探究認識，總結出魚類的共同特徵。最後可以將自己探究的結論和收集的材料彙編、裝訂成為資料儲存。② 比較與分類的方法。例如《各種各樣的根》一課中認識直根與鬚根，可以透過比較，找出它們的相同點和不同點再分類。③ 觀察與實驗的方法。例如用按順序的方法、對比的方法觀察，用對比或模擬的方法實驗等。另外，還應滲透數學分析、抽象與概括等探究的方法的運用。
3、恰當的評價
每一個探究活動，都是學生積極學習的具體體現。對探究活動的評價應遵循兩個原則：①保護積極性原則。對學生參與的態度、情感和成果予以充分的肯定，倡導堅持不懈、實事求是的探索精神。② 重過程評價的原則。不簡單以成果、結論肯定或否定每一個探索者。過程的體驗、過程的實施方法和操作是評價的重要取向。