像科学家一样探究

一、《科学探究》教学设计

【教学目标】

知识与技能：掌握“科学探究”的基本流程.

过程与方法：

（1）分析“植物是‘吃’什么长大的”探究过程,概括出“科学探究”的基本流程.

（2）绘制并表述“科学探究”的基本流程图.

情感、态度与价值观：

（1）意识到科学探究是有一定的基本流程的.

（2）生活中很多问题我们都可以像科学家一样探究.

【教学重点】

探究“科学探究”的基本流程.

【教学难点】

“科学家的探究”和“生活中的探究”都有基本一致的流程.

【教具准备】

设置各类故障的老式手电筒（每小组1个）,小灯泡若干,导线若干,干电池若干,“科学探究”学案（每小组1张）.

【教学过程】

⒈引出探究课题

370多年前,荷兰科学家范海尔蒙特对“植物是‘吃’什么长大的”这一问题产生了浓厚的兴趣.

当时,由亚里士多德提出的“植物是‘吃’土长大的”这一观点颇受推崇.而海尔蒙特则深受古希腊哲学家泰勒斯的影响,相信万物皆源于水,认为“植物不是‘吃’土长大的”.

为了验证自己的检测设,海尔蒙特设计了一个实验：在一件大的陶瓷缸里装入90千克的干土,用水湿润后种上一颗2.5千克重的柳树.为了避免掉入杂物,他用有孔的铁盖盖在缸口,每天只用雨水浇灌,另外,他还把落叶收集起来计算质量.

5年后,海尔蒙特将柳树移出、称重,柳树和落叶的总质量增加了75千克,而干土仅损失了0.06千克.为此,他认为柳树增加的质量绝不是由土中获得,而是由水转化而来的,为此,他得出了“柳树不是‘吃’土长大的”的结论.

海尔蒙特的柳树实验报告面世后,引起了同时期学者的强烈反响,推动了植物科学的发展.海尔蒙特研究科学问题的方法和流程非常具有代表性,很多科学家也是这样做研究的.这套方法和流程就是我们今天所要学的“科学探究”（板书）.

⒉得出“科学探究”基本流程

科学探究的基本流程是怎样的呢?请同学们回顾刚才这个故事的情节,将下图补充完整（教师到各小组巡视和指导）.

海尔蒙特的探究思路

⒊强化理解探究流程

我们对科学家进行科学探究的流程已经有了基本的认识.科学家探究的方式和流程对我们生活中遇到的问题是否有指导意义呢?下面我们看看生活中可能遇到的一个常见问题：

（1）（教师）提出问题.

教师展示两个手电筒,推动开关后,学生发现一个手电筒亮了,但另一个未亮,引出问题：为什么这个手电筒不亮?

（2）（学生）建立检测设.

学生猜测：灯泡坏了、灯泡接触不良、电池安反了、电池没电了等

（3）（学生）制订计划.

针对各种检测设,学生制订实验探究的计划以检验检测设是否成立.

学生可能制订的探究计划：①检验“灯泡是否坏了”可以用导线把小灯泡连接在干电池两极,若小灯泡发光则说明小灯泡完好,②检验“灯泡是否接触不良”可以将小灯泡取下重新安装,若重新安装后小灯泡发光则说明之前可能是接触不良,③检验“电池是否安装反了”可以拆开电筒检查,④检验“电池是否没电了”可以用手电筒中的电池尝试去点亮一个新的小灯泡,若不能点亮,说明可能没电了.

（4）（学生）进行实验,检验检测设.

教师为各小组分发器材并深入小组进行指导,学生实验探究手电筒不亮的原因,检验各种检测设是否成立.

（5）（学生）得出结论,交流表达.

小组汇报实验现象并对得出的结论进行交流.

⒋进行学习总结

教师引导学生回顾本节课中“科学家的探究”和“生活中的探究”的基本流程,指出：无论是“科学家的探究”还是“生活中的探究”,它们都有相似的基本流程,那就是：提出问题→建立检测设→制订计划→获取证据→检验检测设,得出结论→交流与表达.

【课后延伸】

请学生们在科学探究基本流程的指导下,完成教材中“根据人脚印的长度判断人的身高”的探究,再次体会科学探究基本流程对具体的科学探究案例的指导意义.

【板书设计】

科学探究

提出问题→建立检测设→制订计划→获取证据→检验检测设,得出结论→交流与表达

二、分析

“科学探究”是浙教版七年级上册第1单元第5课的内容,前四课的内容分别是“科学并不神秘”“走进科学实验室”“科学观察”和“科学测量”.教材主编朱清时先生在前言里写道：“学习《科学》不能只是记住书本中的结论,学习《科学》的中心环节是学会科学的研究方法.”在此思想的指导下,浙教版《科学》在开篇就讲科学研究方法：从科学观察到科学测量直到科学探究.其中“科学探究”是科学研究方法中的重中之重,是科学的核心,同时它也是初中科学课程标准的基本理念之一.因此,本节在浙教版《科学》中的地位是统领全局的,教材对这一节的设计亦是十分精心的.

教材对“科学探究”的设计思路遵循了总分总的原则,以归纳的方式完成了对“科学探究”流程的探究.首先,教材对“科学探究”的概念做了一个总的铺垫：它是一个不断地发现问题,通过多种途径寻求证据,运用创造性思维来解决问题,并通过评价与交流达成共识的过程.在这个叙述中,出现了“发现问题”“寻求证据”“解决问题”和“评价与交流”等表示科学探究流程的关键术语.然后,教材利用一个“生活中的探究”――电灯不亮了,这个生活中常常出现的问题进行了探究,从中分析出生活中进行探究的基本流程：发现问题―检测设―验证―解决措施.由于生活中的探究不够严谨和完整,为了更进一步地深化对科学探究的理解,教材又采用了一个“科学家的探究”――天花和牛痘的故事,通过琴纳发现牛痘的探究,引导出科学家进行科学探究的基本流程：发现和提出问题―建立猜想或检测设―制订探究计划―通过观察、实验等途径获取证据,对猜想或检测设进行检验―表达与交流.最后,教材总结出：科学家在探索自然规律时需要进行科学探究,我们在学习科学知识时也要进行科学探究.从而鼓励学生从事科学探究活动.纵观本节的教学目标,其知识与技能目标为了解“科学探究”的基本流程,过程与方法目标为通过“生活中的探究”和“科学家的探究”两个实例探究“科学探究”的基本流程,情感态度价值观目标为通过“生活中的探究”和“科学家的探究”两个实例鼓励学生进行科学探究活动.

在此教学目标的指导下,本课设计在教学思路上进行了大胆创新：将“科学家的探究”放在“生活中的探究”的前面,突出“科学家探究”对“生活中探究”的指导和引领作用.相对于教材的设计思路,本教学设计具有以下特点：

1.利用科学史创设情境,激发学生探究的热情

在教学设计中,回避了教材提供的“天花和牛痘的故事”,改用“植物是‘吃’什么长大的?”来教学,能够在上课伊始、学生思维最需要集中的时候,采用问题导入的形式,一下子抓住学生的注意力,引起学生对“科学家的探究”的好奇心,从而激发了渴望探究的热情.

2.利用“科学家的探究”,深化对学生的学习要求

海尔蒙特的“植物是‘吃’什么长大的?”是科学史上一个经典的探究实验,这个实验不仅完整地体现了科学探究的六个基本环节,同时还能够很好地达到课程标准中对科学探究的学习要求,将海尔蒙特的实验作为重点来探究“科学探究”这个问题,显然比以“生活中的探究”在深化“科学探究”本质方面更具优势.

3.突出重点,消除误解

现实的教学与教材的编写总存在一定差距.教材是给教师做备课参考的,教师在理解教材的设计思路上有足够的时间和能力通看全篇,因此能够领悟到两个探究实例的真正目的.但是,教学则不同,它更多的时候要考虑到学生的学习能力.在教学中,把“生活中的探究”放在前面,让学生在一节课最黄金的时间段上探究“电灯（筒）不亮了”,常常会让学生误认为本节课的主要任务是探究“电灯（筒）不亮了”这个具体的物理问题,从而使这节课的教学偏离正确的方向.而将“植物是‘吃’什么长大的?”案例放在前面,由于这是一个在小学科学中出现过的问题,因此很容易让学生明白：本节课不是对具体的物理问题的探究,而是以此为线索和方向,探究“科学探究”的基本流程.

总之,先认识“科学家的探究”,然后进行“生活中的探究”,这样的教学充分体现了“像科学家一样探究”的理念.

（作者单位：湖南第一师范学院）