小学科学教师和实验教师培训材料文稿Word格式文档下载.docx

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　　⑦能综合运用所学知识，制作带有创造性的科技作品。

起重机模型、生态瓶能量转换装置等）

课程标准中关于观察和实验的界定

自然状态下的观察自然状态下的观察是指不对观察对象施加任何影响的观察，它是小学生获取感性认识的重要活动方式。

通过观察，学生可以感知事物的外部特征，提出问题甚至发现一些规律，如观察蚂蚁的行为、月相的变化、叶脉的形状等。

观察时要注意给学生留有足够的时间，并运用各种方式进行观察，还应注意与语言的描述、文字的记录与测量工具的运用相结合。

对观察的目的性和观察程序也应给予具体的指导。

实验实验的基本特征是有意识地改变某种变量，控制其他变量，探寻变量和结果之间的因果关系。

科学实验可以分为验证性实验（如验证植物生长和阳光的关系）、模拟实验（如模拟火山喷发）和探究性实验（如探究音乐对植物生长的影响）。

为了强调创造能力的培养，应大力提倡探究性实验。

第一部分实验教学概述

一、关于观察

（一）认识活动的特点

科学观察的概念是指：

用人的各种感觉器官，对自然界的事物，在自然存在的条件下，进行有目的、有计划的感知和描述，从而获得对自然事物的感性认识。

以上表述，结合科学课的实际，包括以下几个方面的内容：

1．观察的主体必须动员各种感觉器官进行观察，不是单指用眼睛看。

2．观察的客体是周围自然界常见的事物。

3．“在自然存在的条件下”进行观察，是观察方法有别于实验方法的重要特点。

4．“有目的、有计划的感知”，是指观察有别一般的感知，观察是感知的一种特殊形式，它不同于日常生活中简单的发射式的感觉。

有目的、有计划地进行感性认识活动才是观察。

5．观察离不开语言描述。

在科学观察中，观察的一个结果，就是对观察对象“是什么”作出陈述，以报道被观察的对象是否具有某种属性的事实，从而对该事物作出理性的判断。

用语言描述自己的观察，对于小学生来说是发展观察能力和思维能力的一个重要步骤。

小学生往往不能一个人全面地观察到事物的各种属性，通过语言描述，互相交流、互相启发、互相补充，有助于学生逐步学习怎样进行观察。

教师也能从中了解学生的情况，及时指导。

成年人也有“明于心不明于口”的情况，学生在相互启发的作用下，选择到合适的语言，描述自己在观察活动中产生的一些不太明确的想法时，思维就逐渐变得清晰、明确。

观察活动产生思维，思维要用语言描述，描述使思维变得明确，获得意义，从而又产生新的思维。

在这个过程中，思维、语言和观察能力都会得到发展。

6．通过观察要获得什么样的理性判断，是由教学目标决定的。

最基本的要求是把自己观察到的某一事物的各种属性，综合成为一个整体，如观察某一种昆虫。

（二）观察的类型

1．直接观察和间接观察

这是以观察时是否借助仪器来区分的。

科学课中的观察，多数是用人的感觉器官直接感知，这是直接观察。

观察物体的细小构造，如蚯蚓身上的刚毛、花蕊个数，要借助于放大镜，这是间接观察。

2．质的观察和量的观察

又称为定性观察和定量观察。

科学课中的观察多数是定性观察。

量的观察又称观测或测量，例如观测太阳的高度、测量物体的温度。

３．长期观察

像动物的生长情况、一日之内太阳的高度变化、一周之内的天气变化、天体的视运动等等，都需要进行长期观察。

长期观察的目的在于了解事物运动、变化、发展的过程，所以做好观察记录特别重要。

（三）观察活动的基本过程

１．明确观察目的，指导学生独立地进行观察

观察什么，通常是由问题引出来的。

教师引导的出发点和归宿，始终是为了发挥学生的主体作用，培养他们独立观察的能力，而不是越俎代庖，明示或暗示。

学生独立观察（包括相互间的交谈）时，教师的工作是：

巡视各组，了解学生的观察情况，他们发现了什么，倾听学生的相互交谈，了解他们对一些问题的说法；

考虑怎样组织交流讨论，怎样引导学生解决在观察中发现的问题；

给需要新的材料或工具的学生提供必要的材料或工具。

２．讨论研究

讨论研究是在三个层次上进行的：

首先是掌握事实，把学生在观察中的发现集中起来，包括学生在观察中互相矛盾的发现也列举出来。

第二步是对事实、资料进行初步的整理，分门别类。

第三步是通过研究事实资料，获得一定层次的理性认识，即通过思维加工，弄清事实资料之间的相互关系。

３．运用新获得的知识、新形成的概念，去认识其他事物，启发学生在课外作进一步的研究。

（四）教学指导要点

1．选择、提供足够丰富的观察材料

尽可能选那些比较典型的材料，因为这可以使学生比较顺利地掌握对象的特征，减少教师指导和学生观察的困难。

观察材料要有足够的数量，特别对一些容易找到的材料更是如此。

事先通知学生自己动手搜集观察材料，带到课堂上作为自己独立观察的材料，是一种很有意义的办法。

同时，教师也要注意到教育学生爱护动植物资源，特别是在观察活动中用师生的行动体现这种爱护。

2．不必过分担心学生在观察中发生错误，不要随意否定学生的看法。

从根本上说，学生观察能力的发展，总是从不正确、片面到正确、全面。

在观察中，有几种情况都可能被认为是观察错误：

学生按平时生活经验的先入之见观察，反映的生活中的感觉，不是观察得到的事实；

学生用人的感情去观察其他自然事物，或者把现实中的动物和童话故事中的动物混在一起；

学生观察正确，但语言描述不准确，词不达意；

学生观察正确，但描叙中作了独特的解释。

另外还有因观察时疏忽或观察能力的原因而发生的事实上的观察错误。

从学习意义的角度看，观察出现错误，不仅不必为之担心，而是出现了极好的教学机会，利用这些观察错误把认识活动的思维过程充分展开，具体地指导学生解决了这些问题，他们的观察能力就发展了一步，其他学生也会从中受益。

引导的最好方法是倾听他们的说法，弄清他们的想法，把互相矛盾的说法交给大家讨论。

如“潮湿的地方容易生霉”，反对，苔藓长在干燥的地方。

另外，教师的语言清晰、准确也很重要，例如“食盐溶解了，看不看得见？

”生答“看得见”。

教师：

水里的食盐看不见了；

学生：

看见食盐已经溶解了。

3．特别重视指导学生理解自然现象

怎样在掌握事实的基础上，指导学生理解自然现象，是科学课教法研究的一个重要课题。

解决这个问题的大方向是，不满足于学生对观察对象的直接兴趣、操作兴趣，重视发展学生的认识兴趣。

就每一节课来说，要研究怎样引导学生想像和思维。

观察不能脱离感觉器官，但是仅仅靠感觉器官不能达到认识活动的全部目的，还要动员思维器官参与观察认识活动。

在观察过程中引导学生进行科学思维，做到边观察边思考，在观察中思考，在思考中观察，意义是同样重大的。

二、关于实验

1．科学家的实验与小学生的实验

在科学研究中，实验的定义是指根据研究课题规定的任务，利用专门的仪器、设备，对研究对象进行积极的干预，人为地控制、变革或模拟研究对象，以便在最有利的条件下观察研究对象，从而获得经验事实的一种方法。

科学课中的实验同科学研究上的实验，都是一种“探求意义的经历”（爱因斯坦），从这方面看，两者并没有根本的不同。

只不过小学生的实验是在教师的指导下进行，他们所要探求的“意义”，是教材规定的学习任务，所谓“仪器”、“设备”，在小学生的实验中，甚至可以简单到一个塑料袋，一把小尺。

从对实验对象进行积极的干预、人为地控制、变革或模拟方面，没有什么性质上的不同。

2．实验和观察的联系与区别

实验和观察的目的一样，都是为了获得认识自然事物的事实材料。

实验方法是在观察方法的基础上发展起来的。

实验和观察的区别

（1）在观察中，观察者不能改变观察对象的自然存在状态，观察者只能是被动地进行观察。

如观察云，观察空气。

实验刻意人为地控制、变革自然现象，干预自然过程，不受自然存在的限制，所以实验是一种主动行为。

如用实验方法产生“白气”以研究云、雾的成因。

（2）观察只能搜集自然现象所能提供的东西，实验能够有目的、有计划地从自然事物及其变化过程中，提取人们所需要的东西。

如观察氧气，必须通过实验获得。

（3）实验能证明客观的必然性，观察不能充分证明客观的必然性。

在科学研究中，能够用实验事实去检验假设、理论的正确性；

在科学课中，也用实验验证假设、解释的正确与否。

4．实验的类型

按实验中质和量的关系，可分为定性实验和定量实验；

按实验目的，可分为探索性实验和验证性实验；

按实验在认识过程中的作用，可分为析因实验和对照实验；

按实验对象是原型还是模型，可分为原型实验和模拟实验。

科学课教学中用得较多的三种实验：

1）定性实验

定性实验只要求对研究对象的性质作出回答，不涉及量的关系。

对事物作量的认识，是以对质的认识为基础的，如果要作进一步的研究，获得更为全面、精确的认识，才有作定量研究的必要。

随着课程改革的深入，科学课将逐渐增加定量的研究。

现有关部门正在积极开发并组织试用“数字化教学系统”。

在科学研究中，对定性实验的定义是：

通过实验，判定研究对象具有什么性质，具有哪些性质，或是判明某种因素是否存在，以及某些因素之间是否存在某种关系。

科学课中研究事物有什么性质、有哪些性质的实验，如水的物理性质，物体的热胀冷缩，简单机械的作用等等；

研究事物中是否存在某种因素的实验，如研究植物茎内部是否有像人的血管那样的“管子”在输送水分；

研究事物的某些因素之间是否存在某种关系的实验，如研究磁铁的两个磁极之间的相斥或相吸的关系等。

2）对照（对比）实验

对照实验是运用比较的方法来揭示事物的某种性质或某种原因。

具体做法是把实验分作两组进行，把实验对象作为“试验组”，同时另设一个“对照组”，作为比较的对象和标准，然后把两个组的实验结果进行比较，从而确定“试验组”是否具有某种性质。

如：

“怎样加快溶解的实验”，“水蒸气凝结的实验”等

3）模拟实验

模拟实验是指由于受到主观和客观条件的限制，不能对某些自然现象进行直接的实验，先设计与该现象（即“原型”）相似的“模型”，然后通过模型来间接地研究原型的规律性，这种实验手段就是模拟，例如，昼夜形成的实验，肺呼吸的实验，风的形成等等。

模拟实验具有其他实验所没有的特点：

（1）模拟实验可以使人们对一些无法控制的自然现象进行探索；

（2）参与实验过程的不是原型本身，而是与之相似的模型，这样，模型就具有双重的功能，它既是代替原型的实验对象，又是研究对象本身；

（3）模拟实验是以模型与原型之间某些方面的相似为前提的，要用类比推理的思维方法，把实验结果推广到原型上去。

根据模拟实验的这些特点，教学时既要使学生对模型的意义、模型实验本身，有清楚的了解，又要通过模拟实验去认识自然界的规律和自然事物之间的相互关系。

相互关系和规律是通过思维才能认识的。

模拟实验对发展学生的联想、想象、分析综合、概括和类比推理等思维能力，有重要作用。

5．实验活动的基本过程

实验活动的基本过程与观察活动的过程基本相似。

6．教学指导要点

1）关于实验准备

（1）学校目前仍然缺乏的实验仪器设备，需要教师动手收集、制作。

自制教具是一项长期工作，不会随着仪器设备的逐渐齐全而失去意义。

参考：

如何自制教具

（2）教学前，教师要预先把实验试做一次，对实验和学生在实验中可能出现的问题，做到心中有数。

（3）有些实验需要在教学前提前一段时间，指导学生在课外做，或由教师自己做准备，如蒸发实验、植物茎的向光性、根的向水性实验。

教师在制定学期教学工作计划时，要作出明确的时间安排，以免临时凑和。

（4）学生自己动手准备某些实验材料，不仅能弥补教学器材的不足，并且富有教育意义。

例如溶解实验的材料。

（5）即使实验设备最齐全的学校，也不可能齐全到学生分组实验要用的各种零星材料都有。

一截导线、几支笔芯，收集起来很不容易，教师要注意做好教学材料的基本建设。

（6）精心准备“有结构的材料”

解释一：

所谓“有结构的材料”是指这些材料既要能揭示与教学内容有关的一系列现象，体现所要学习的概念、规律，具有科学性；

又要符合学生的年龄特征和认识水平，使他们有能力通过对材料的摆弄（包括观察、实验）来发现问题，认识问题，具有可接受性；

同时这些材料还应具有趣味性和普遍性，尽可能是学生生活中常见的、对学生有吸引力的材料，使学生都能具备并乐于摆弄，以利开展探究活动。

即是说设计或选择的这些材料，既要简单而效果明显，又要普遍而有趣。

解释二：

“有结构的材料”是指：

观察实验材料的构成和搭配情况。

教学实践表明，具有良好的结构的观察实验材料应该是这样的：

是一组材料，而不是一件孤立的一件材料；

材料的构成和搭配是根据所要学习的知识和认知原理精心设计的，各种材料之间具有内在的联系；

这些材料以及它们之间的相互作用，可以为学生学习某种知识提供比较丰富的感性材料；

这些材料具有一种潜在的作用，可以启发学生的思维朝着认识某种性状、发现某种差异、建立某种概念、归纳出某种规律的方面发展。

例如：

植物的果实电磁铁

解释三：

有结构的材料具体体现着教学的思路和教学方法。

综合兰本达、刘默耕、田慧生及其他专家的观点，有结构的材料应具备以下特点：

1）与所要发现的知识具有相同结构的；

2）有吸引力的（避免无关活动）；

3）适宜学生发现的；

4）这些材料应有多种的相互作用，应该有较广的余地，使能用许多不同的路子进行探索研究；

（如果一套材料在进行一项活动后就没什么可用的了，就不可能提供丰富的学习基础）

5）激发学生不同水平上的思考的。

（要求能够举例）

7．关于科学过程和教育过程的统一

（1）实验是学生最感兴趣的学习活动，学生往往对实验本身很关心，而对做实验解决什么问题关心很少。

教师要善于利用学生的好学心理，引导他们明确实验目的。

目的不明确，学生容易凭兴趣摆弄，既容易出事故，又不利于培养学生认真细致的工作态度。

（2）器材怎样使用、实验的操作要领、安全规程等等，要结合具体的实验进行具体的指导。

课本上有实验装置图，要指导学生阅读，让学生说一说实验该怎么做。

这些是发展实验能力的前提，也是安全实验的前提。

学生一旦发生意外，教师要用自己的行动告诉学生怎样冷静地处理意外，要通过意外事故让大家知道怎样避免事故的再次发生，简单批评是没有意义的。

实验课后，组织学生轮流负责打扫实验室、整理实验器材，对学生不仅是劳动教育，也是科学态度的教育。

（3）实验，是教学生用科学的手段学习科学，处处离不开科学态度。

认真进行实验操作，细心观察实验现象，准确记录实验资料，写简单的实验报告，既是学科学的具体过程，也是科学态度教育的过程。

科学态度、科学求实精神，是指导实验教学的核心。

要鼓励支持学生如实报告实验现象，并且要尊重学生的观察。

学生实验也好，教师的演示实验也好，没有取得预期的实验效果，只能通过重新进行实验来解决。

实验不成功，不能由教师拿出“正确”的结论来否定不成功的实验，只能用成功的实验纠正不成功的实验。

这样做，不仅是教学生学科学，培养他们的科学态度，科学求实精神，也是在教他们做人。

（4）逐步指导学生设计实验。

学生自己设计实验，能发展多方面的能力，特别是运用已有知识解决问题的能力。

附：

关于对比实验的研究论文

试论小学自然对比实验的教与学

中年级的自然教学，在实验方面，新增了学习对比实验的要求，也就是说，对比实验是出现在中年级的一种新的实验方法。

目前，九年义务教育（人教版）新教材正好使用到中段，所以如何正确有效地进行对比实验教学，就成了实验教学的当务之急。

对比实验的原则是什么，重点在哪里，如何突破难点，对比实验仪器和材料准备的特点是什么，在对比实验中如何体现能力与素质的培养等方面的问题就成了摆在我们面前的重要课题。

本文仅就上述几个方面谈谈我们对对比实验教学的一些初浅认识。

一、对比实验中仪器和材料准备是关键

实验离不开材料（包括仪器，下同），精心准备实验材料是上好实验课的首要条件。

这一点在对比实验中尤为重要，这是由对比实验的性质和原则决定的。

对比实验也叫对照实验，它是运用比较的方法来揭示事物的性质和变化规律的一种实验方法。

具体做法是把实验分成两个或两个以上的相似组群进行，其中一个是对照组，作为比较的标准，另一个（或几个）是实验组。

实验时把对照组与实验组的结果进行比较，从而确定对比因素对事物性质和变化的影响。

由此可知，对比实验的方法是进行单因素比较。

要进行单因素比较，则必须设法控制其它可能有影响的诸多因素，尽量使这些因素完全相同。

这是对比实验的基本要求，也是对比实验过程中自始至终要遵循的重要原则。

例如，在进行三种土壤渗水性的对比实验中，除土壤种类不同外，“四同样”即是此项对比实验的基本要求。

“四同样”即同样多的水，同样多的土，同样大小及型号的杯子或瓶子。

在实验中只有确保“四同样”才能确定对比因素──三种不同土壤的渗水性，否则，就无法确定对比因素与实验结果的因果关系，因为要求“四同样”的四个条件在不同样时会直接影响三种土壤的渗水性。

因此“四同样”是做好这个对比实验的前提条件，也是实验成败的关键所在。

从以上分析可知，材料的准备在对比实验中是关键。

因此教师准备材料时对要求相同的材料和条件，要尽量保证相同。

在实验中要使学生明确什么是对比因素，哪些条件必须相同，为什么相同。

教师在实验操作中要反复强调原则，并要贯彻始终。

总之，材料准备必须遵循对比实验的原则，否则原则操作的好坏将直接影响实验结果的准确性和可信度。

应当指出，尽管教师精心准备材料，反复强调原则，但小学生在对比实验中恰恰容易忽视的还是这个重要原则。

这是由学生的心理特征决定的。

儿童容易被一些次要的因素或有趣的细节所吸引，而忽略应该注意的因素，或是往往只注意事物外在的明显的变化，而对不变化的前提条件往往视而不见，因而在分析结果时误入歧途。

因此教师除了精心准备材料外，如何在教学中使学生明确对比实验的原则并在实验操作和分析结果时自觉地运用这个原则就成了教学对比实验的重点和难点所在。

二、由扶到放，逐步引导学生学会对比实验

学习一种新的实验方法同掌握任何一门技能一样，需要经过一个由易到难、由扶到放、循序渐进的过程。

这一点在义务教育教材中无论是整体编排上或每课对比实验中都体现了这个过程。

从教材的整体编排上看，对比实验是贯穿于低、中、高三个阶段中的。

低年级在“镜子”、“小水轮”和“轮子”等课就渗透了一点对比实验的方法；

中年级则以对比实验为重点，有“溶解快慢的对比实验”、“砂土、黏土、壤土渗水的对比实验”、“不同电路的对比实验”和“太阳能吸收快慢的对比实验”共四项九个实验；

高年级虽然是以模拟实验为重点，但仍然有许多对比实验内容。

例如，“水蒸气凝结与湿度的关系”、“种子萌发的条件”、“植物的向光性和向水性”、“动物对光和温度的反应”等都涉及对比实验。

由此看来对比实验在整个教材中呈点滴渗透──初步学会──学会应用等几个发展阶段。

低段渗透，高段发展，中段具有承上启下的重要作用。

整个对比实验的内容是由易到难，教师的指导由扶到放，学生的学习是由不自觉接受到自觉应用。

就每一课对比实验的学习来说，同样也经过一个由扶到放、由学习到应用的过程，即一般要经过教师演示──教师指导学生半独立实验──学生独立实验的过程。

例如，在“怎样加快溶解”一课中，三个对比实验就是这样设计安排的。

首先由教师演示第一个实验“搅拌是否可以加快溶解”。

演示前，先引导学生分析课题并确定实验方法，强调相同条件，突出对比因素，使学生充分体会实验的因果关系，初步明确对比实验的原则和方法。

第二，在演示的基础上，在做第二个实验时，教师可以只提出实验课题──水的冷热与溶解快慢有什么关系，不指明具体实验方法，而是提出一些与实验有关的问题让学生思考。

比如，这个实验的对比因素是什么，哪几个因素需要相同？

实验组与对照组有哪些区别等问题，然后让学生自己做实验。

这时教师在学生做实验的过程中，及时纠正学生在方法和操作等方面的问题。

经过教师演示和学生半独立实验后，怎样加快溶解的第三个实验，就可以放手让学生自己独立地实验了。

即让学生去分析、确定新的对比因素，然后再分析其它可能有影响的因素，从而设计对照组与实验组的相同条件和不同条件，最后通过实验自己得出因果关系。

经过教师演示──学生半独立实验──学生独立实验这个由扶到放的过程，学生对比实验从观察学习──模仿──自己实验，逐步掌握了对比实验的方法和原则。

应当指出，我们说对比实验的教学要经过演示──指导──放手的过程，这个过程不是在同一个实验中机械地重复进行，而是在一个大课题下每一小课题的研究时一层一层地展开的。

这个过程在初学时可反复进行，在学生初步学会后就可压缩或省略。

教学的最终目的是以这个过程为阶梯，提高学生的能力，使其能自觉运用对比实验的原则和方法去解决实际问题。

三、重视实验中各方面能力的培养

一个完整的对比实验一般要通过提出问题──设计实验──实验──结论几个阶段才能完成。

下面就对比实验的几个环节逐段谈谈如何培养学生的能力。

（一）问题的提出

在对比实验教学时，一般以学生熟悉的问题提出课题，这个问题可直接提出，也可通过一种现象间接引出，接着引导学生分析这个问题，并充分调动学生的想象力和创造性思维，使他们能创造性地提出一些解决问题的假设。

这一阶段不仅要给学生留有足够的思考时间，还要采取讨论式的方法，给学生创造一个相互交流、集思广益的氛围。

最后，通过筛选，得出解决问题的众多假设。

（二）实验的设计

在设计对比实验时，首先要将假设的众多因素摆出来，然后提出究竟与哪种因素有关，怎样才能验证一个假设是否正确。

这个提问是让学生思考，并说出实验的方法和采用这个方法的理由。

这种表述很重要，它是将学生的内在思维过程用外部语言的形式展现出来。

只有通过表述，才能知道这种方法对不对，合不合逻辑；

只有通过表述，才可以促进学生逻辑思维能力的提高，也才有助于学生对对比实验原则的理解。

（三）对比实验的操作

实验操作不是简单的动手操作，而是要将前面的设计用实验再现出来，同时也是将学生的思维过程再现出来：

对照组与实验组哪些条件应该相同，只有什么条件不同，怎样做才能突出对比因素，还有哪些因素可能有影响等。

在对比实验的操作过程中学生要运用观察和比较的方法。

因为对比实验本身就是用差异法来得出事物变化的因果关系。

对照组与实验组之间的差异只有在仔细观察认真比较的基础上方能得出。

观察和比较时，要求学生认真细致，实事求是。

同时在整个操作过程中也要求学生不怕困难，与人合作，善始善终。

（四）结论及应用